マシン語（MS-DOS）の実行過程がわかりません

質問

LSI C-86 Ver 3.30 試食版を利用して、「hello, world」を表示するプログラムをコンパイルしました。

出来上がったhello.exeがどのように実行されるのか知りたくて、SYMDEBコマンドでステップ実行してみることにしました。

その前にバイナリエディタでhello.exeを開くと、ヘッダは512バイトあり、200hからは最初のマシン語命令「B8 8B 02」が確認できました。
アセンブリ言語では「MOV AX,028Bh」となり、AXレジスタに028Bhがセットされるはずです。

しかし、実際にエミュレータ上で「SYMDEB hello.exe」実行してみると、次のような結果になりました。

--------------------
Microsoft (R) Symbolic Debug Utility Version 4.00
Copyright (C) Microsoft Corp 1984, 1985. All rights reserved.

Processor is [8086]
-r
AX=4B01 BX=0000 CX=2CC1 DX=0000 SP=09C4 BP=0000 SI=0000 DI=0000
DS=117A ES=117A SS=146E CS=118A IP=0000 NV UP EI PL NZ NA PO NC
118A:0000 B81514 MOV AX,1415
-u
118A:0003 8ED0 MOV SS,AX
118A:0005 BC540F MOV SP,0F54
118A:0008 368C1E5800 MOV SS:[0058],DS
118A:000D B430 MOV AH,30 ;'0'
118A:000F CD21 INT 21
118A:0011 36A34500 MOV SS:[0045],AX
118A:0015 8A1E8000 MOV BL,[0080]
118A:0019 32FF XOR BH,BH
--------------------

最初のマシン語命令が、「MOV AX,1415」と書き換わっています。以降の命令はバイナリエディタで見た通りのようです。

なぜ最初の命令が書き換わってしまうのでしょうか？

回答No.3

dell_OK · ベストアンサー

試してみました。
環境が違うためか私の方では「MOV AX,0F9B」になってしまいました。

アドレス的なものかと思ってこんな引き算をしてみました。
AXレジスタセット値 - 開始アドレス

1415 - 118A = 28B　質問者さま
0F9B - 0D10 = 28B　私

と同じ値だったので、アドレスに対して相対的に「28B」を示している値なのかなと思えます。
質問者さまが想定している「MOV AX,028Bh」の値です。

回答No.2さまが言われているように、「リロケーションのためにアドレスを示す語が書き換わる」と言うことではないでしょうか。

お礼

わざわざ実際にEXEファイルまで作成していただいて、大変ありがとうございます。

CSレジスタとの差分には全く気づきませんでした。
これが最も重要なヒントになりそうです。
皆さんがおっしゃる通り、やはりリロケーションのロジックの一部のようです。DSレジスタとCSレジスタの間で値を調整しているのかもしれません。

この考えを基に、さらに調べを進められそうです。
大変ありがとうございました。

回答No.2

notnot

詳細な知識が無くて細かいところまで説明できませんが、EXEファイルはリロケータブルオブジェクトなので、メモリーへのロード時にリロケーションのためにアドレスを示す語が書き換わる可能性があります。
該当のデータはSSにセットされる値（物理アドレス）なので、リロケーション対象なのでしょう。EXEヘッダのどの部分がそれを示していて、028Bがどういうロジックで1415に変化するのか、等は私の知識では説明できません。
ググルとEXEファイルのヘッダ構造の説明ページもあるようなのでそのレベルまで突っ込んで理解したければ解読してみて下さい。
ただ、軽くググった感じだとネット上には細かいところまで解説した日本語ページは無さそうな気がします。

お礼

ご回答ありがとうございます。

プログラムの実行時にEXEファイルのヘッダ情報がどのように使われるかは、「MS-DOSエンサイクロペディア」という本で調べました。

プログラム部分の実行に先立って、ヘッダに定義されている初期セグメントレジスタ値がMS-DOSによってリロケーションされると書いてあるのですが、プログラムのコード自体が書き換わるとは書いていなかったので、理解できなかったのです。

わざわざ調べていただいてありがとうございました。

回答No.1

SPROCKETER

８０８６命令でプログラムを書いているのは良いのですが、ＤＳ，ＥＳ，ＣＳ，ＳＳのセグメント定義をきちんとしていないのではないですか。ちゃんと初期化して置きましょう。

８６系命令はＰＣ２８６Ｃ（ＰＣ９８互換機）を使っていた頃にゲームプログラムを書いていましたが、セグメント初期化を忘れると、とんでもないアドレスから実行を始める事がありますから、注意が必要です。

初期化をきちんとやって置かないと、おかしな挙動をする事があります。

補足

ご回答ありがとうございます。

説明が不親切で申し訳ありません、プログラムはアセンブリ言語で書いたわけではなく、C言語（LSI-C）で書きました。

【ソースコード】
#include <stdio.h>
main()
{
printf("hello, world\n");
}

目的は、8086CPUがどのようにマシン語命令を実行していくか知りたかったためです。

レジスタの初期化がされているかどうかというよりも、一番最初に実行される命令が、

MOV AX,028B（EXEファイルをバイナリエディタで確認）
↓
MOV AX,1415（EXEファイルをSYMDEBで読み込んだ後に確認）

のように、実行時に勝手に書き換わってしまっている理由がわからず質問をさせていただきました。