2018 September 29 汇编

第三章：汇编语言程序设计（二）

汇编语言程序格式

汇编语言数据的定义 （数据定义伪指令）

在程序中用到的所有数据必须指定其类型，数据分为常量和变量

常量

  1. 汇编源程序中具有固定值的数称为常量；
  2. 常量可以以多种数制及字符形式出现
  3. 汇编程序中常使用一下两种类型的常量
    1. 数字常量
      1. 二进制数：10100001B
      2. 八进制：76Q,335O
      3. 十进制： 98,4330
      4. 十六进制： 0FE65H
    2. 字符串常量
      1. 字符串常量表示为包含在两个单引号之间的字符，如：’AB‘,‘123’等
      2. 程序经编译后，单引号内的每个字符实际上是其ASCII码的形式，例如：'AB',可以看成是4142H.

变量的定义

  1. 变量是用户为存放数据的内存单元所起的名字
  2. 变量名实际上是内存单元的符号地址
  3. 通常这些内存单元被分配在数据段、附加段或堆栈段，这些单元的数据在程序的运行期间可以随时修改。
  4. 在汇编程序中，用数据定义伪指令为变量分配内存单元，同时可以将这些内存单元预置初值。
    1. 字节定义语句 DB
      1. 定义字节存储单元，其后的每个操作数占有一个字节单元，可以连续存放。
      2. 格式：[变量名] DB 操作数 [,....操作数]

      3. 举例：

         //单字节数据
 X DB 10   ;为变量X分配一个字节，初值是10
 Y DB ?    ;为变量Y分配一个字节，不设置初值，初值是随机值
            
 //多字节数据
 BUFFER DB 3,4,-5,-2    ;从地址BUFFER开始，连续分配4个字节，其内容分别是03H,04H,0FBH,0FEH(负数是以补码的形式在计算机中存在的)
            
 //定义字符串
            
 STRING DB 'ABCD'     ;从地址STRING开始，连续分配4个字节，其内容分别是41H,42H,43H,44H
 //定义重复数据
 BUF DB 100 DUP(0)    ;从地址BUF开始，连续分配100个字节，并将其全部赋值为0.
 复制操作符DUP用来复制某个或某些连续的存储空间，并且可以嵌套使用。
    2. 自定义语句 DW
      1. 定义字存储单元，其后的每个操作数占据两个字节，地位字节在低地址，高位字节在高地址，可以连续存放。
      2. 自定义单元的定义格式与操作数的形式与字节定义语句DB类似。

      3. 注意： 如果DW后的操作数是地址（变量名），则存入对应字单元的是地址（变量名）的偏移地址部分。

         DAT SEGMENT
   X DB 3,4
   Y DW -2
   ADDR DW Y
 DAT ENDS
 其中，ADDR字单元内存储的事变量Y的偏移地址
    3. 其他数据定义语句DD/DQ/DT等
      1. DD定义双字存储单元，其后的每个操作数占据4个字节
      2. DQ定义的每个数据单元占8个字节
      3. DT定义的每个数据单元占10个字节

变量的属性

  1. 由于存储器是分段使用的，所以对源程序中定义的变量都有以下3种属性。
    1. 段属性： 变量所在段的段基址，为该段所对应的段寄存器的值。
    2. 偏移属性：变量距段起始地址的字节数，为16位二进制无符号数。
    3. 类型属性： 变量在存储单元所占的字节长度，为整数数值，主要有BYTE(1),WORD(2),DWORD(4),DQ(8),DT(10)等。

汇编语言的标号

  1. 标号的概念
    1. 标号是用户为程序中某条指令所起的名字，实质上是代码段中该指令所对应的目标代码在存储器内的存放地址。
    2. 标号经常在转移、调用指令中引用，作为程序转移的目标地址。
  2. 标号的属性
    1. 段属性： 标号所在段的段基址，为该段所对应的段寄存器的值，即CS的值。
    2. 偏移属性： 标号所代表的指令相对于代码段首地址的字节数，为16位二进制无符号数
    3. 类型属性： 若标号所代表的指令与引用标号的指令在同一代码段内，则为NEAR类型，用0FFFFH(1)表示；否则为FAR类型，用0FFFEH（-2）表示。
    4. 可见：变量代表的事数据存储单元的地址，而标号代表的是指令存储单元的地址。

汇编语言的运算符和表达式

  1. 汇编语言的数据或者操作数除了表示为常量、变量和标号的形式外，还可以表示成表达式的形式。
  2. 注意： 表达式并不是命令，其计算或操作都是在汇编时由汇编程序完成的，在程序运行时表达式已经被他的运算结果取代了
  3. 表达式根据其运算结果的类型分为数值表达式和地址表达式。
    1. 数值表达式的运算结果是数值，没有别的属性；
    2. 地址表达式的运算结果是地址，具有段属性、偏移属性和类型属性
  4. 构成表达式的运算符有5种，分别是算术运算符、逻辑运算符、关系运算符、分析运算符合合成运算符。
    1. 所有运算符如课本表：4.1 p119
    2. 这积累运算符的优先级： 4.2 p119

算术运算符

  1. 算术运算符共包括：加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取余（MOD）、左移（SHL）、右移（SHR）共7种
  2. 说明：
    1. 参加运算的数值和运算结果均是整数
    2. “/”运算的结果取两个运算数商的整数部分，“MOD”是取两个运算数商的余数部分；
    3. SHL/SHR表示的是在汇编阶段对一个具体的整数值进行左移、右移运算

    4. 注意：左移算术运算符SHL与逻辑左移指令SHL是完全不同的两种操作，左移运算符是在汇编程序时完成的操作； 逻辑左移指令是在程序运行时进行的操作，如下指令：

       SHL BL, 1       ; 执行到该指令时，寄存器BL的内容左移一位。
  3. 算术运算符都可以用于数值表达式，其中的“+”、“-” 还可以用于地址表达式，有以下3种形式
    1. 地址表达式 + 常数
      1. 运算结果为偏移地址，与地址表达式的类型和段基址相同，但偏移地址是地址表达式的偏移地址加上常数个字节。
    2. 地址表达式 - 常数
      1. 运算结果为偏移地址，与地址表达式的类型和段基址相同，但偏移地址是地址表达式的偏移地址减去常数个字节。
    3. 地址表达式1 - 地址表达式2
      1. 结果是一个数值，表示两偏移地址间距的字节数。 需要注意的是，地址表达式1和地址表达式2必须在同一个逻辑段中，即这两个地址必须有同一个段基址。

逻辑运算符

  1. 逻辑运算符包括与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）4种
  2. 逻辑运算符所处理的操作数均是数值型整数，在两个整数之间按位进行二进制运算，结果也是整数。

关系运算符

  1. 关系运算符包括等于（EQ）、不等于（NE）、小于（LT）、小于等于（LE）、大于（GT）大于等于（GE）6种
  2. 关系运算符用于比较两个表达式，这两个表达式可以是常数表达式或同一段内的地址（变量）表达式。
  3. 若为常数表达式，按照无符号数的规则进行比较，若为你同一段内的地址（变量）表达式，则比较他们的偏移地址。
  4. 关系运算符的结果有两种，若关系成立，结果为逻辑真值，用0FFFH表示；否则，为逻辑假值，用0表示。

分析运算符

分析运算符用来分析一个操作数（变量或标号）的属性，即将其不同的属性（段地址、偏移地址、类型、字节总数、数据项总数）用数值表示出来

  1. SEG 运算符
    1. 格式 ： SEG 变量或标号
    2. 功能： 返回变量或标号所在段的段基址，为16位二进制数。
  2. OFFSET 运算符
    1. 格式： OFFSET 变量或标号
    2. 功能： 返回变量或标号的段内偏移地址，为16位二进制数
  3. TYPE 运算符
    1. 格式： TYPE 变量或标号
    2. 功能： 返回变量或标号的类型值
    3. 对变量而言，类型返回值分别为： 1（DB）,2(DW),4(DD),8(DQ),10(DT)等，
    4. 对标号而言，类型返回值分别为： -1（NEAR）和 -2（FAR）
  4. LENGTH 运算符
    1. 格式： LENGTH 变量
    2. 返回所占内存储单元内变量的个数
    3. LENGTH 操作符只与定义变量的伪指令后的第一个参数有关，若第一个参数的形式为“n DUP(表达式)”，则LENGTH运算的结果为n，否则为1
  5. SIZE 运算符
    1. 格式 SIZE 变量
    2. 功能: 返回所占存储单元内变量的总字节数，即： SIZE = LENGTH * TYPE
  6. HIGH 和 LOW 运算符
    1. 格式： HIGH 表达式 LOW 表达式
    2. 功能： 分离运算符，取字操作数的高位字节和低位字节
    3. 注意： 表达式必须具有常量值，如常数，地址表达式的偏移量等。HIGH 和 LOW 运算符不能对存储器或寄存器操作数进行分离。

合成运算符

  1. PTR 运算符
    1. 格式：新类型 PTR 变量 或 标号
    2. 功能： 将原有变量或标号的类型改变成新类型，这种改变是临时的，仅在有此操作符的语句内有效。

    3. 举例：

       DAT DD 12345678H    ; 定义DAT 为双字类型的变量
 MOV AX WORD PTR DAT ; 从DAT中去一个字放置AX,(AX) = 5678H
  2. THIS 运算符
    1. 格式： 变量或标号 EQU THIS 类型
    2. 功能： 定义变量或标号的类型为指定的类型。
    3. 如果指定的事变量，该变量的段地址和偏移地址与下一个定义的存储单元相同；
    4. 如果指定的事标号，则标号表示的是下一条指令的地址。

    5. 举例：

       NEXT1 EQU THIS FAR      ; 标号 NEXT1 被定义成FAR 类型，地址与NEXT相同
 NEXT: XOR AX, AX        ; 标号NEXT默认为NEAR 类型
 ···
 JMP  NEXT               ; 段内转移
 ···
 JMP NEXT1               ; 段间转移
  3. SHORT 运算符
    1. 格式： SHORT 标号
    2. 功能： 说明其后的标号在距当前指令一个字节的范围内（-128 ~ 127），常用于转移指令，限制转移的目标地址的范围。

汇编语言的其他常用伪指令

  1. 符号定义语句
    1. 如果汇编程序多次使用某个表达式、常数或指令，就可以把它定义成一个易于记忆的符号
    2. 凡是在后面程序中用到这些表达式、常数或指令的地方都用这个符号来代替。
    3. 这样既便于修改，有提高了程序的可读性，汇编后这个符号是代表确定的内容。
    4. 这样的符号定义语句有以下2种：
      1. 等值伪指令 EQU
        1. 格式： 符号 EQU 表达式
        2. 功能： 将表达式或表达式的值赋值给符号，在后续程序中用符号代替表达式或表达式的值。 表达式可以是常数、数值表达式、地址表达式、变量名、标号、寄存器或指令助记符等。

        3. 举例：

            COUNT EQU 10  ;
  CALUE EQU 78+89   ;  
  ADR EQU [BX][SI]  ; 符号ADR 代表地址表达式 [BX][SI]
  NUM EQU VAL       ; 为变量VAL 另定义一个别名NUM
  LOD EQU MOV       ; 用LOD代表指令助记符 MOV

        4. 注意：在同一个程序中不能用EQU对同一个符号名重名定义，如：

           NUM EQU 10  ； 
 ···
 ···
 NUM EQU 20  ; 错误，不同在同一程序中对NUM 重复定义
      2. 等号伪指令
        1. 格式： 符号 = 表达式
        2. 功能： 与EQU伪指令相同，但是等号伪指令可以多次重复定义同一符号（覆盖旧值）。
  2. 类型定义语句 LABEL
    1. 格式： 名字 LABEL 类型
    2. 功能： 与THIS运算符类似，定义变量或标号的类型为指定的类型。 如果指定的事变量，改变量的段地址和偏移地址与下一个定义的存储单元相同；如果指定的事标号，则标号表示下一条指令的地址。
  3. 定位伪指令 ORG
    1. 格式： ORG 常数表达式
    2. 功能： 指定下一个可用内存单元的偏移地址为常数表达式。 可用于数据段或代码段。

    3. 举例：

       DATA SEGMENT
    ORG 0100H
 BUF DB 20 DUP('A')
 DATA ENDS
 // 由于ORG伪指令，因此变量BUF的偏移地址为0100H。 如果没有ORG，则数据段的数据从偏移地址0000H开始一次存放
  4. 地址计数器 $
    1. 汇编程序在对源程序汇编时，为每个逻辑段设置一个地址计数器，用来记录正在汇编的数据或指令的目标代码在当前段的偏移量。
    2. 在程序中，地址计数器的值用 “$”表示。
    3. 即地址计数器“$”表示下一个可用单元的偏移地址。

宏指令

宏与子程序的区别这里就不在赘述

  1. 不带参数的宏定义语句

    1. 格式：

       宏名 MACRO
     ···
     ENDM
  2. 带参数的宏定义语句

    1. 格式：

       宏名 MACRO 参数1[,参数2，...]
     ···
     ENDM
  3. 取消宏名伪指令 PURGE

    1. 格式：

       PURGE 宏名1 [,宏名2，...]
  4. 宏标号定义语句 LOCAL
    1. 宏定义中如果包含语句标号，且在同一源程序中被多次调用，则在宏展开时，就要产生多个相同的语句标号。
    2. 而语句标号代表了改语句所在的内存地址，是不能重复的，这样就会使得程序出错。

    3. 为了避免这类错误，可以在宏定义中使用LOCAL伪指令，格式如下：

       LOCAL 标号1 [,标号2，...]
    4. LOCAL 伪指令仅在宏定义中使用，且必须是宏体中的第一条语句。
    5. 实际上LOCAL伪指令是将标号变为形式参数，在宏展开时用实际参数“？？0000，？？0001，？？0002…”等进行替换，这样就避免了标号的重复定义

    6. 举例：

       SHIFTDW MACRO X, Y, n
       LOCAL L1         ;说明标号L1
       MOV CX, n
  L1 : SAL X, 1         ;前面声明了，在同一段程序中调用多次这个宏，L1标号都不会报错了。
       RCL Y, 1
       DEC CX
       JNZ LE
 ENDM

DOS 系统功能调用

  1. 什么是BIOS?
    1. 基本输入输出系统的英文缩写。
    2. 驻留在我们计算机ROM中的一段软件
    3. 计算机出厂的时候，整个设备唯一带的一个软件。
    4. 与芯片完全成为一体的，因此也成为固件。
    5. 早期存储系统BIOS的芯片完全是用光技术刻写在硅片上的一个芯片，即里面的BIOS系统是完全通过硬件写在里面的，不可以改动的，所以叫固件。
    6. 现在都是存储在可以修改的存储器中了。
    7. 即BIOS就是驻留在ROM中的基本输入、输出系统
  2. BIOS 的作用：
    1. 加电自检，装入引导，主要I/O设备处理程序即接口控制
      1. 一开机，系统出现黑乎乎的字符界面，不停地出现，这个就是上电自检
      2. 操作系统引导：引导操作系统从硬盘引导到内存中
      3. 对输入输出接口进行控制。
  3. DOS 是什么？
    1. 磁盘操作系统
    2. windows操作系统之前的操作系统，即今天操作系统的前身。
    3. 在Windows开发出来之后，DOS系统被嵌入到Windows中
    4. 因此在Windows开启后在程序-附件中可以看到命令提示符（cmd.exe，就是Windows的终端），这个就是DOS系统。
  4. DOS功能、BIOS功能调用是调用系统的内核子程序
  5. DOS功能、BIOS功能均通过中断方式调用
  6. DOS软中断
    1. DOS中断包括：设备管理、目录管理、文件管理、其他
    2. 这些所有的功能都是一个一个的软件。
    3. 这些软件的调用都是通过中断来调用的
    4. 用中断类型码来区分这些一个个软件
    5. DOS中软件功能包非常多，这里只介绍一个类型码（功能包）21H,也叫DOS软中断
    6. 下面介绍类型码为21H的这个功能包。
      1. 这个功能包中包含了很多子程序
      2. 这些子程序都有同一个类型码21H
      3. 每个子程序用功能号来区分
      4. 这个软中断中包含了几十个子程序，这里只介绍5个。
      5. 这5个子程序每个子程序都有一个功能号。
  7. DOS 功能调用的基本步骤
    1. 将调用参数装入指定的寄存器
    2. 将功能号装入AH
    3. 按中断类型号调用DOS中断
    4. 检查返回参数是否正确。
    5. 注意：由于DOS系统以及他的子程序都没有开源，所以我们只能通过入口参数、出口参数来调用。

  8. 调用格式：

     MOV AH, 功能号
 <置响应参数>
 INT 21H

常用的DOS 系统功能调用

  1. DOS的2号功能调用 - 显示单个字符
    1. 功能： 在屏幕的光标处显示单个字符
    2. 入口参数： 要显示字符的ASCII码放在DL中。
    3. 出口参数： 无

    4. 举例：

       MOV DL, 'AL'  ; 将待显示字符的ASCII码放在寄存器DL中
 MOV AH, 2     ; 设置功能调用号
 INT 21H       ; 执行2号功能调用，运行后，在屏幕的当前光标出显示字符‘A’
  2. DOS的9号功能调用 - 在屏幕上显示字符串
    1. 功能： 在屏幕上当前光标处输出存储在内存数据段的一串字符串，该字符串以‘$’结束。
    2. 入口参数： DS : DX指向欲显示字符串的首地址
    3. 出口参数： 无

    4. 举例：

       DATA SEGMENT
    STARING DB 'I am a student. $'
 DATA ENDS
 ...
 MOV DX, OFFSET STRING   ;入口参数DX指向字符串首地址
 MOV AH, 9               ;设置功能调用号
 INT 21H                 ; 执行9号功能调用
        
 执行后，在屏幕的当前光标处显示字符串 “I am a sutdent.”
  3. DOS的1号功能调用- 接收键盘输入的一个字符并回显
    1. 功能： 等待键盘输入，直到按下一个键。
    2. 入口参数：无
    3. 出口参数： 从键盘输入的字符的ASCII码放在AL中，并在屏幕上显示该字符。

    4. 举例：

       MOV AH, 01H   ;设置功能调用号
 INT 21H       ; 程序暂停运行，等待用户从键盘输入一个字符串后继续向下运行
 MOV [SI], AL  ; AL 存放着输入字符的ASCII码，同时输入的字符在屏幕上显示
  4. DOS的7号功能调用- 接收键盘输入的一个字符不回显
    1. 功能： 等待键盘输入，直到按下一个键。
    2. 入口参数：无
    3. 出口参数： 从键盘输入的字符的ASCII码放在AL中，但在屏幕上没有显示该字符，常用于输入密码

    4. 举例：

       MOV AH, 07H   ;设置功能调用号
 INT 21H       ; 程序暂停运行，等待用户从键盘输入一个字符串后继续向下运行
 MOV [SI], AL  ; AL 存放着输入字符的ASCII码，屏幕上并没有显示
  5. DOS的10号功能调用- 接收键盘输入字符串
    1. 功能： 将从键盘输入的以回车结束的一串字符存放到数据段的指定存储区。
    2. 入口参数：DS:DX 指向接收字符串的存储区的首地址，该地址的第一个字节是由用户设置的可输入字符串的最大字符数（含回车）
    3. 出口参数：将实际输入的字符数（不含回车）存放到存储区的第二个字节处，实际输入的字符串从该存储区的第三个字节处开始存放。

    4. 举例：

       DATA SEGMENT 
    BUF DB 10         ; 最大输入字符数
        DB ?          ; 保留一个字节返回实际输入的字符数
        DB 10 DUP(?)  ; 预留最大字符数的空间
 DATA ENDS
 ...
 LEA DX, BUF          ; 设置入口参数
 MOV AH, 0AH          ;设置功能调用号
 INT 21H              ; 程序暂停运行，等待用户从发键盘输入一串字符并按回车建后继续向下运行
  6. DOS的4CH号功能调用 – 结束用户程序返回DOS
    1. 功能： 将计算机控制权移交给DOS
    2. 入口参数： 无
    3. 出口参数： 无

    4. 举例：

       MOV AH, 4CH
 INT 21H
        
 该功能用于用户程序的非过程返回。

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