| title | 汇编语言 | |
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| date | 2024-07-01 15:00:00 -0700 | |
| excerpt | 汇编语言的学习与分享总结! |
CPU 想要进行数据的读写，必须和外部器件进行三类信息的交互：
- 存储单元的地址（地址信息）
- 器件的选择，读或写命令（控制信息）
- 读或写的数据（数据信息）
- 定义：CPU 地址总线宽度为
$N$ ，寻址空间为$2^{N}$ 字节。 - 举例：8086 CPU 的地址总线宽度为 20，那么可以寻址的内存单位个数为
$2^{20}$ =1 MB，称其内存地址空间为 1 MB。 - 将各类存储器看作一个逻辑存储器（统一编址）
- 所有的物理存储器被看作一个由若干存储单元组成的逻辑存储器；
- 每个物理存储器在这个逻辑存储器中占有一个地址段，即一段地址空间。
- 举例：8086 PC 机的内存地址空间分配基本情况：
一个典型的CPU由运算器、控制器、寄存器等器件组成，这些器件靠内部总线相连。
区分内部总线与外部总线：
- 内部总线实现CPU内部各个器件之间的联系。
- 外部总线实现CPU和主板上其他器件的联系。
简单而言，在CPU中：
- 运算器进行信息处理；
- 寄存器进行信息存储；
- 控制器控制各种器件进行工作；
- 内部总线连接各种器件，在它们之间进行数据传送；
其中，寄存器是 CPU 中程序员可以用指令读写的部件，可以通过改变各种寄存器中的内容来实现对 CPU 的控制。
8086CPU中所有寄存器都是16位的，可以存放两个字节的数据。
存放一般性数据的寄存器成为通用寄存器，有AX、BX、CX、DX四个通用寄存器。
为了保证与上一代的8位寄存器兼容，8086CPU中的通用寄存器AX、BX、CX、DX都可以分为两个可以独立使用的8位寄存器。
- AX可分为AH和AL；
- BX可分为BH和BL；
- CX可分为CH和CL；
- DX可分为DH和DL；
-
8086是16位CPU
- 8086的字长(word size)为16bit
- 字节：记为Byte，一个字节由8个bit组成，可以存在8位寄存器中；
- 字：记为Word，对于16位的8086CPU而言，一个字由两个字节组成，这两个字节分别称为这个字的高位字节和低位字节。
-
需要特别注意字的定义：
- 计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的数据长度称为字。然而，这可能会根据系统的不同而变化。例如，在
32位的系统中，一个字由32位组成。在64位的系统中，一个字由64位组成。所以，虽然16位通常被称为一个字，但这可能会根据具体的计算机系统而有所不同。
- 计算机进行数据处理时，一次存取、加工和传送的数据长度称为字。然而，这可能会根据系统的不同而变化。例如，在
- 通过汇编指令控制 CPU 进行工作，下表有常见的几条指令：
- 注意：汇编语言不区分大小写
- CPU 访问内存单元时要给出内存单元的地址。
- 所有的内存单元构成的存储空间是一个一维的线性空间。
- 每一个内存单元在这个空间中都有唯一的地址，这个唯一的地址称为物理地址。
- 8086 CPU 有
20位地址总线，可传送20位地址，寻址能力为1M。 - 8086 是
16位结构的 CPU- 运算器一次最多可以处理
16位的数据，寄存器的最大宽度为16位。 - 在 8086 CPU 内部处理的、传输、暂存的地址也是
16位，寻址能力也只有64KB！
- 运算器一次最多可以处理
- 方法：物理地址=段地址×16+偏移地址
- 要解决的问题：
- 用两个 16 位的地址（段地址、偏移地址），相加得到一个
20位的物理地址。
- 用两个 16 位的地址（段地址、偏移地址），相加得到一个
- 本质含义：
- CPU 在访问内存时，用一个基础地址（段地址×16）和一个相对于基础地址的偏移地址相加，给出内存单元的物理地址。
- 需要注意的是，内存并没有分段，段的划分来自于 CPU。
- 由上述章节我们知道，8086 CPU 在访问内存时要由相关部件提供内存单元的段地址和偏移地址，送入地址加法器合成物理地址。
- 其中段地址在 8086 CPU 的
4个段寄存器中存放，分别是：CS、DS、SS、ES，当 8086 CPU 要访问内存时由这 4 个段寄存器提供内存单元的段地址。
CS和IP寄存器是 8086 CPU 中两个最关键的寄存器，它们指示了 CPU 当前要读取指令的地址。CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器。
- 在 8086 CPU 加电启动或者复位后，
CS和IP被设置为CS=FFFFH，IP=0000H，即在 8086 PC 刚启动时，CPU 从内存FFFF0H单元中读取指令执行，FFFF0H单元中的指令是 8086 PC 开机后执行的第一条指令。 - 简而言之，
CS和IP寄存器提供了 CPU 要执行指令的地址。 - 我们知道，在内存中，指令和数据没有任何区别，都是二进制信息，CPU 在工作时的时候把有的信息看作指令，有的信息看作数据。
- 那么应该如何区分指令和数据呢？
- 可以看到的是，CPU 将
CS和IP寄存器指向的内存单元中的内容看作指令，因为在任何时候，CS和IP寄存器中的内容分别代表指令的段地址和偏移地址，使用它们合成指令的物理地址，通过物理地址到内存中读取指令码并执行。 - 那么，可以认为如果内存中的一段信息曾被 CPU 执行过的话，那么它所在的内存单元必然被
CS和IP寄存器指向过。
- 事实：执行何处的指令，取决于
CS和IP寄存器。 - 应用：可以通过改变
CS和IP寄存器中的内容，来控制 CPU 要执行的目标指令。
- 例题：
- 分析：
- 字在内存中存储时，要用两个地址连续的内存单元来存放，字的低位字节存放在低地址单元中，高位字节存放再高地址单元中。
- 用
mov指令要访问内存单元，可以在mov指令中只给出单元的偏移地址，此时，段地址默认在DS寄存器中。 [address]表示一个偏移地址为address的内存单元。- 在内存和寄存器之间传送字型数据时，高地址单元和高 8 位寄存器、 低地址单元和低 8 位寄存器相对应。
mov、add、sub是具有两个操作对象的指令，访问内存中的数据段（对照：jmp是具有一个操作对象的指令，对应内存中的代码段）。- 可以根据自己的推测，在
Debug模式中实验指令的新格式。
- 问题：
- CPU 如何知道一段内存空间被当作栈来使用？
- 执行
push和pop的时候，如何知道哪个单元是栈顶单元？
- 回答：
- 8086 CPU 中，有两个与栈相关的寄存器：
- 栈段寄存器
SS- 存放栈顶的段地址； - 栈顶指针寄存器
SP- 存放栈顶的偏移地址； - 任意时刻，
SS:SP指向栈顶元素。
- 栈段寄存器
- 8086 CPU 中，有两个与栈相关的寄存器：
- 8086 CPU 不保证对栈的操作不会超界。
- 8086 CPU 只知道栈顶在何处（由
SS:SP指示），不知道程序安排的栈空间有多大。 - 我们在编程的时候要自己操心栈顶超界的问题，要根据可能用到的最大栈空间，来安排栈的大小。
- 防止入栈的数据太多而导致的超界；
- 防止出栈时栈空了仍然继续出栈而导致的超界。
push、pop实质上就是一种内存传送指令，可以在寄存器和内存之间传送数据，与mov指令不同的是，push和pop指令访问的内存单元的地址不是在指令中给出的，而是由SS:SP指出的。- 执行
push和pop指令时，SP中的内容自动改变。 - 8086 CPU 提供的栈操作机制：
- 在
SS，SP中存放栈顶的段地址和偏移地址，入栈和出栈指令根据SS:SP指示的地址，按照栈的方式访问内存单元。 push指令的执行步骤：- 1）
SP=SP-2； - 2）向
SS:SP指向的字单元中送入数据。
- 1）
pop指令的执行步骤：- 1）从
SS: SP指向的字单元中读取数据； - 2）
SP=SP+2。
- 1）从
- 在
- 第一步：编写汇编源程序。
- 采用文本编辑器（如 Edit、记事本等）
- 第二步：对源程序进行编译产生目标文件（存储机器码），再用连接程序对目标文件进行连接，生成可在操作系统中直接运行的可执行文件。可执行文件包含以下两部分内容：
- 程序（从源程序中的汇编指令翻译过来的机器码）和数据（源程序中定义的数据）
- 相关的描述信息（比如，程序有多大、要占用多少内存空间等）
- 第三步：执行可执行文件中的程序。
- 操作系统依照可执行文件中的描述信息，将可执行文件的机器码和数据加载入内存，并进行相关的初始化（比如设置
CS:IP指向第一条要执行的指令），然后由 CPU 执行程序。
- 操作系统依照可执行文件中的描述信息，将可执行文件的机器码和数据加载入内存，并进行相关的初始化（比如设置
- 汇编程序：包含汇编指令和伪指令的文本。
- 汇编指令：有对应机器码的指令，可以被编译为机器指令，最终为 CPU 所执行。
- 伪指令没有对应的机器指令，最终不被 CPU 所执行。伪指令是由编译器来执行的指令，编译器根据伪指令来进行相关的编译工作。
- 汇编程序示例如下：
assume cs:codesg
codesg segment
mov ax,0123H
mov bx,0456H
add ax,bx
add ax,ax
mov ax,4c00h
int 21h
codesg ends
end
mount c e:\masm
*********************************************************
c:
- 将下面程序保存为
t1.asm文件，将其生成可执行文件t1.exe文件。
assume cs:codesg
codesg segment
mov ax,2000H
mov ss,ax
mov sp,0
add sp,10 ;开辟栈空间
pop ax
pop bx
push ax
push bx
pop ax
pop bx
mov ax,4c00h
int 21h
codesg ends
end- 用 debug 跟踪
t1.exe文件的执行过程，写出每一步执行后，相关寄存器中的内容和栈顶的内容。
PSP的头两个字节是CD 20，用 debug 加载t1.exe文件，查看PSP的内容。
- 例如：
mov ax,[idata]：代表mov ax,[1]、mov ax,[2]、mov ax,[3]...mov bx,idata：代表mov bx,1、mov bx,2、mov bx,3...mov ds,idata：代表mov ds,1、mov ds,2... (但都是非法指令）
- 标号
s，用于标识地址，在程序写入内存中会直接转换为地址。
- 现象：
- 对策：
- 在
[idata]前显式地写上段寄存器，例mov al,ds:[bx]。
- 在
- 这些出现在访问内存单元的指令中，用于显式地指明内存单元的段地址的
ds:、cs:、ss:或es:”，在汇编语言中称为段前缀。
- 问题：计算
ffff:0~ffff:b字节单元中的数据的和，结果存储在dx中。 - 分析：
- 运算后的结果是否会超出
dx所能存储的范围？ffff:0～ffff:b内存单元中的数据是字节型数据，范围在0～255之间，12个这样的数据相加，结果不会大于65535，可以在dx中存放下。
- 是否可以将
ffff:0～ffff:b中的数据直接累加到dx中？add dx,ds:[addr];(dx)=(dx)+?- 期望：取出内存中的 8 位数据进行相加；实际：取出的是内存中的 16 位数据。
- 是否可以将
ffff:0～ffff:b中的数据直接累加到dl中？add dl,ds:[addr];(dl)=(dl)+?- 期望：取出内存中的 8 位数据相加；实际：取出的是内存中的 8 位数据，但很有可能造成进位丢失。
- 运算后的结果是否会超出
- 对策：取出 8 位数据，加到 16 位的寄存器
mov al,ds:[addr]
mov ah,0
add dx,ax
- 代码：
- 问题：将内存
ffff:0~ffff:b中的数据拷贝到0:200~0:20b单元中。
- 代码：
- 说明：
- 使用
es存放目标空间0:200~0:20b的段地址，用ds存放原始空间ffff:0~ffff:b的段地址。 - 在访问内存单元的指令
mov es:[bx],al中，显式地用附加段前缀es:给出单元的段地址，这样就不必在循环中重复设置ds。
- 使用
- 将数据直接写在代码段中：
- 定义一个标号
start，指示代码开始的位置。
- 编程，向内存
0:200~0:23F依次传送数据0~63(3FH)，程序中只能使用 9 条指令，包括mov ax,4c00h和int 21h。
assume cs:codesg
codesg segment
mov ax,0000h
mov es,ax
mov bx,0200h
mov cx,0040h
s: mov es:[bx],bl
inc bx
loop s
mov ax,4c00h
int 21h
codesg ends
end- 结果：
- 特点：数据、栈和代码都在一个段。
- 问题：
- 程序显得混乱，编程和阅读时都要注意何处是数据，何处是栈，何处是代码。
- 只应用于要处理的数据很少，用到的栈空间也小，加上没有多长的代码。
- 对策：数据、栈和代码放在不同段。
- 在汇编程序中，用
'……'的方式指明数据是以字符的形式给出的，编译器将把它们转化为相对应的ASCII码。 - 代码：
assume cs:code,ds:data
data segment
db 'yuGin'
db 'Chui'
data ends
code segment
start: mov al,'a'
mov bl,'b'
mov ax,4c00h
int 21h
code ends
end start- 编译为可执行文件，并用
Debug加载查看data段中的内容：
- 说明：
- 先用
r命令分析一下data段的地址，因为DS=075A，需要加上一个256字节称为程序段前缀（PSP）的数据区，从256字节处向后的空间存放的是程序。 - 用
d命令查看data段，Debug以十六进制数码和ASCII码字符形式展示其中的内容。
- 先用
[bx+idata]是表示一个内存单元，它的偏移地址为(bx)+idata（bx中的数值加上idata）。mov ax,[bx+200]/mov ax, [200+bx]的含义：- 将一个内存单元的内容送入
ax， - 这个内存单元的长度为
2字节（字单元），存放一个字， - 内存单元的段地址在
ds中，偏移地址为200加上bx中的数值， - 数学化的描述为：
(ax)=((ds)*16+200+(bx))；
- 将一个内存单元的内容送入
- 指令
mov ax,[bx+200]的其他写法（常用）：mov ax,[200+bx]，mov ax,200[bx]，mov ax,[bx].200；
SI寄存器和DI寄存器是 8086 CPU 中和BX功能相近的寄存器- 区别：
SI寄存器和DI寄存器不能够分成两个 8 位寄存器来使用。 BX寄存器：通用寄存器，在计算存储器地址时，常作为基址寄存器来使用，SI寄存器：source index，源变址寄存器，DI寄存器：destination index，目标变址寄存器；
- 区别：
