汇编语言（王爽第三版）实验10：编写子程序
实验10：编写子程序
一. 子程序：显示字符串
实验要求：在屏幕的8行3列，用绿色显示data段中的字符串。
名称：show_str
功能：在指定的位置，用指定的颜色，显示一个用0结束的字符串。
参数：（dh）=行号（0-24取值范围）；（dl）=列号（0-79取值范围）；（cl）=颜色（是一个二进制排列组合的值）；ds：si指向字符串的首地址。
实验目的：
1.熟练掌握在dos屏幕上输出字符的基本操作。掌握显示缓冲区范围。
2.为什么定义字符串用0来结尾？
3.熟练掌握从内存中读取字节单元内容和字单元内容；并将该内容写入我们期望的内存中。
4.掌握8位乘法和16位乘法的操作。
程序分析：
在实验九中我们可以知道一些基本信息：
命令提示符窗口或dos窗口，我们可以显示80X25的字符（我的机器行数多，命令提示符窗口，跟设置有关）。每行80个字符，一共是25行。它们在内存中是在一个内存段中存储的，这个内存区域叫做显示缓冲区。从物理地址B8000H~BFFFH这个32K的内存区域就是显示缓冲区。
在显示缓冲区中，偶数字节单元表示的是字符，奇数字节单元表示的是字符的属性（颜色、闪烁等）。也就是说在显示缓冲区中，每2个字节负责屏幕上一个字符的显示（包括显示的属性）。
在显示缓冲区内写入的字符，立即就显示在屏幕上。
因为每行要显示80个字符，故从0000H~009FH是显示的第一行（共160个字节）。每行可以类推。也就是说行的偏移量是160个字节。
为什么在定义字符串时候，结尾有个0？
讲解：因为在汇编和其它语言中，字符串存储在内存中，长度不一致，我们统一规定在每个字符串的结尾有个数字0，就代表了这个字符串结束了。规定（也是便于管理）
在写入显示缓冲区中时，我们为什么使用[bx+di+idata]的方式？
在子程序中，我们通过计算得出了在特定行和特定列（由主程序中的dl和dh参数传入）的基于b800：0000的偏移地址是（bx）；（di）代表了从这个偏移地址开始，每个字符的偏移地址。（idata）代表了每个字符的二个字节（一个是字符本身，一个是字符的颜色属性）。
代码如下：
assume cs:code
data segment
db 'Welcome to masm!', 0 ;内存data段中定义一个字符串
data ends
code segment
main: ;字符串参数
mov dh, 8 ;屏幕的行数
mov dl, 3 ;所在行的列数
mov ch, 0 ;ch清零，防止高8位不为零。
mov cl, 2 ;颜色属性（此处应是二进制数0000 0010）
mov ax, data
mov ds, ax
mov si, 0 ;将ds：si指向字符串
call show_str
mov ax, 4c00H
int 21H
;show_str功能 :按行和列及字符属性显示字符串
;入口参数：dh-行数、dl-列数、cl-字符属性、ds:[si]指向字符串。
;返回值：无
show_str: push dx
push cx
push si ;将子程序用到的寄存器入栈
mov ax, 0b800H
mov es, ax ;设置显示缓冲区内存段
mov ax, 0 ;（ax）= 0，防止高位不为零
mov al, 160 ;0a0H- 160字节/行
mul dh ;相对于0b800:0000第dh行偏移量
mov bx, ax ;将第（dh）行的偏移地址送入bx，bx代表行偏移
mov ax, 0
mov al, 2 ;列的标准偏移量是2个字节
mul dl ;同一行列的偏移量，尽量使用乘法，（al）=列偏移
add bx, ax ;最终获得偏移地址(bx)=506H
mov di,0 ;将di作为每个字符的偏移量
mov al, cl ;将字符属性写入al中
mov ch, 0 ;将cx高8位设置为0
show: mov cl, ds:[si] ;将字符串单个字符读入cl中
jcxz ok ;判断字符串是否为零。
mov es:[bx+di+0], cl ;在显示缓冲区中写入字符
mov es:[bx+di+1], al ;在显示缓冲区中写入字符属性
add di, 2
inc si
jmp short show
ok: pop si ;字符串字符为0，结尾
pop dx
pop cx ;恢复寄存器
ret
code ends
end main
程序体会：
1）.参数的传递.。此程序有3个参数，它们是：dh）=行号（0-24取值范围）；（dl）=列号（0-79取值范围）；（cl）=颜色。参数的传递方式是传递值。
通过修改这3个参数，我们可以方便的将data段中定义的字符串显示在我们需要的位置。
2）.子程序的调用，我们可以多次调用该子程序，用于显示特定的字符串。只要知道字符串的地址，我们不必关心子程序内部是怎样运算的。也就是说只要我们指定ds：si的指向就可以了。那么我们使用实验10的代码，改写实验9的程序就轻松了。只需要在主程序中添加参数和再次call下就行了。
3）.只要给出相关的参数值，调用子程序，我们就可以达到我们预期的目的（子程序设计的目的）
4）.还是要熟悉从内存中读入一个字符，我们采用的是ds:[si] 方式；写入到显示缓冲区中（同样是内存，它们没有任何的区别，CPU把所有的设备都内存化了），我们采用了
es：[bx+di+idata]的方式。由于ds寄存器被data段占用了，目前只有es寄存器可用，只好把es当做了显存的段寄存器，bx代表了行偏移、di代表了列偏移、idata（值是0和1）代表了列的2个字节（2个字节代表一个字符的显示）的偏移。
5）这个程序是固定了行和列，我们也可以通过程序来提示行和列，做到人机交互，这个本章没有涉及。呵呵。
6）关于接口的问题，我们查找其他资料了解。
二. 解决除法溢出的问题
问题提出：
考虑下面代码1：
mov bh, 1
mov ax, 1000
div bh
程序分析：由于除数是（bh），故div是执行的8位除法，（ax）/（bh）=1000（结果）；结果的商（1000）应该存放在al中，结果的余数（0）存放在ah中；从代码我们得知，它的结果的商是1000，al是8位寄存器，保存的数值（0~255如果按照无符号数运算）超出了存储范围。
考虑下面代码2：
mov ax, 1000H
mov dx, 1
mov bx, 1
div bx
程序分析：由于除数是（bx），故div是执行的16位除法，被除数应该是：（dx）高16位，与（ax）低16位组合在一起=11000H，故11000H/（bx）=11000H（结果）。结果的商（11000H）存入ax中，结果的余数（0）存入到dx中；由于ax寄存器不能存储11000H数值，导致溢出。
除法溢出：除法操作时，由于运算结果商的值过大，超出ax寄存器的存储范围，导致ax寄存器不能存储该值。CPU将引发一个内部错误：除法溢出。
展示下如何导致除法的溢出。（在debug中直接演示）
解决方法：编程一个子程序。
名称：divdw
功能：进行不会产生溢出的除法运算，被除数为dword型，除数为word型，结果为dword型。
参数：（ax）=dword型被除数的低16位
（dx）=dword型被除数的高16位
（cx）=除数
返回值：（ax）=dword型结果的低16位
（dx）=dword型结果的高16位
（cx）=除数
例子：计算1000000/10（F4240H/0AH）
mov ax, 4240H
mov dx, 000FH
mov cx, 0AH
call divdw
程序分析：
1）首先判断这个无符号数值的除法运算；1000000==F4240H这个数ax寄存器肯定存储不下，1000000/10==F4240H/0AH=186A0H（结果）,结果ax也存储不下，结果的余数（0）dx倒是可以存储。这种情况CPU会发生内部错误：除法溢出。
2）我们将被除数（一个双字单元，4个字节）的高16位（000FH）存储在dx中，将低16位（4240H）存储在低16位中；除数（0AH）存储在cx中。
3）调用子程序divdw，子程序的返回值，高16位存储在dx中，将低16位存储在低16位中；除数依然不变存储在cx中。
4）考虑将被除数和除数定义在内存data段中，通过内存读入到寄存器中，这样符合设计思想。在此例子中，似乎王老师希望直接在寄存器赋值。
5）我们不必纠结这个公式的推算，这是数据结构中算法负责研究的事情，我们只管负责把这个推算的公式汇编语言代码化。
6）分析这个公式：
X是被除数：（范围[0~FFFFFFFFH]），也就是0F4240H
N是除数：（范围[0~FFFFH]）,也就是0AH
H：高16位（范围[0~FFFFH]）,对于被除数来说就是000FH
L：低16位（范围[0~FFFFH]），对于被除数来说就是4240H
int（）：取商，int（H/N）也就是求H/N结果的商。
rem（）：取余，rem（H/N）也就是求H/N结果的余数。
公式：X/N=int（H/N）*65536+[rem（H/N）*65536+L]/N
噢！MY GOD！你还能不能再把这个烂公式简单点？？？这个有点弯弯绕。大部分人看不懂这个公式。
解读这个公式（希望我们不要把时间花费在这个上面，这是数据结构的问题）：
明确65536是什么东东？10000H；等价于左移16位，也就是说此例中代表了高位寄存器。
X/N代表，你懂的！！！ X（被除数）代表一个dw类型的双字单元，N（除数）代表一个字单元。
int（H/N）*65536代表了X/N结果高16位
[rem（H/N）*65536+L]/N代表了X/N结果的低16位
+代表了将它们的组合一起，代表了一个dw类型的双字单元。
程序分析：
首先：我们先求H/N，这个有结果了，公式的二个部分都有结果了，商=int（H/N）；
余数：rem（H/N）。
要使用div指令，div cx，最初：（ax） =4240H（低16位）；（dx）=000FH（高16位）；（cx）=0AH（除数）。
由于ax中目前有值，先将其压栈保存。
然后（ax）=（dx）（高16位的数值），（dx）=0000H，（cx）不变，也就是说0000 000FH/000AH。结果的商为0001H，存储在了ax中，此时（ax）=0001H，结果的余数存储在dx中了，此时（dx）=0005H。
然后我们求出int（H/N）*65536，结果的高16位：
H/N的结果有了，商是0001H（等价于int（H/N）），保存在了ax中。这个数我们另存储在一个寄存器中（由于后面需要ax参与运算）。此例中我们把这个值先保存在了bx中；
为毛*65536？表明了它是一个数据（2个字单元）的高16位。也就是说0001H代表了最终结果的高16位的数值。
其次我们求出[rem（H/N）*65536+L]/N ，运算结果商代表最终结果的低16位，运算结果的余数，代表最终结果的余数：
理解公式的后部分：同理：[rem（H/N）*65536+L]也代表一个数值：高16位是rem（H/N）*65536（使用这个表示），其实存储在高16位寄存器变量中的数值是rem（H/N）；为什么*65536，表示它左移了16位，代表高16位。低16位是L，就是最初存储在ax中的那个数值。将它们二者组合后，形成一个新的数值，这个新的数值与N（始终保持不变的cx变量）做除法运算，运算结果的商=（ax），余数=（dx）。也就是说此时的（ax）就是低16位的数值。
通俗的讲就是将H/N的余数（等价于rem（H/N））作为高16位；将L作为低16位；
将它们组合成一个数值，与cx做除法运算。此时我们的H/N运算结果的余数存储在dx中了，是0005H，正好，就是我们需要的数值；L代表了低16位的值，这个值在栈中呢，弹栈到ax（把它恢复就可以了pop ax），那么（dx）=0005H，（ax）=4240H，（cx）=0AH，将它们组合后形成一个dw型的双字数值：0005H+4240H=00054240H。也就是00054240H/0AH；结果的商存储在ax中（此时ax=86A0H），余数是0存储在dx中。
最终结果的高16位的值是：0001H（我们把它存储在了bx中），把它送入dx中去；低16位就是ax值，除数cx值不变。也就是说最终结果是186A0H。
汇编代码如下：
assume cs:code
code segment
start:
mov ax, 4240H ;被除数，低16位
mov dx, 000FH ;被除数，高16位
mov cx, 0AH ;除数
call divdw ;调用divdw子程序，做不溢出的除法运算。
mov ax, 4c00H
int 21H
divdw: ;子程序开始
push ax ;将被除数低16位先压栈保存。
mov ax, dx ;（ax）=（dx）
mov dx, 0000H ;
div cx ;此时（dx）=0000H，（ax）=000FH，组合成0000000FH。
mov bx, ax ;将H/N结果的商先保存在bx中，（bx）=0001H
pop ax ;将L值弹栈到ax
div cx ;此时（dx）=0005H，（ax）=4240H,组合成54240H
mov cx, dx ;返回值（cx）等于最终结果的余数
mov dx, bx ;最终结果高16位值=（bx）
ret
code ends
end start
在debug中运行结果是：
AX=86A0 BX=0001 CX=0000 DX=0001 SP=FFFE BP=0000 SI=0000 DI=0000
DS=0B56 ES=0B56 SS=0B66 CS=0B66 IP=0022 NV UP EI PL NZ NA PO NC
结果分析：与F4240H/0AH=186A0H（商）结果一样，余数：（cx）=0000H
实验目的：
1）考察对于一个较大的数值的存储,无论是在寄存器中还是在内存中。
2）熟悉div除法指令的内涵，它的操作数存储的寄存器是那些？运算的结果又存储在那些寄存器中。
3）合理例如栈空间保存一些临时的数值。
改进程序：这个程序看着有点累，如果将这个被除数存储在内存中，代码就显得好理解些，有兴趣的自行修改。
三。数值显示
问题提出：
编程，将data段中定义的数据以十进制的方式显示出来（在计算机屏幕上）
data segment
dw 123, 12366, 1, 8 , 3, 38
data ends
编程分析：
1）确定123, 12366, 1, 8 , 3, 38这些数在内存中是以二进制形式存储的（二进制补码），2个字节存储一个数字。12366=（0011 0001 0111 1010B）=（317AH）
2）在计算机屏幕上显示的数字、字符、其他符号，一律按照字符方式显示，都是按照ASCII码来处理的。也就是说在屏幕上显示的1它不代表数值1，而是字符1。我们遇到的问题变成了怎样把二进制代码（补码方式存储的）变成ASCII码；
提示：0~9字符在ASCII码中是30H~39H，是否有规律？0=30H、1=30 H +1、……9=30H+9。
3）在底层显卡显示方面，由于我们知道了CPU只要在显卡的显存中写入期望的数据，它就显示在屏幕上，那么我们就可以利用实验10第一个子程序了。
4）怎样将一个十进制的数值转变为表示十进制数的字符串，并且字符串以0为结尾符号。例如：将数值12666转变成一个字符串“12666”，也就是说得到1，2，6，6, 6的ASCII码，他们分别是31H、32H、36H、36H，36H。怎样得到十进制的各个数字呢？我们可以使用将12666除以10，然后取余数，将余数倒序后，就得到了12666的各个位的数字了，对于12666搞个循环，5次，就将它们搞定了。这里注意余数的顺序。
怎样转换成ASCII码？字符0（ASCII码30H），同理，字符3就是30H+3，总结：30H+余数就是对应的ASCII码。
但是对于我们不知道的一个十进制数字，怎么判断各位的值求出来呢？只要保证结果的商是0，那么这个数除以10肯定结束了。这样我们可以使用jcxz指令判断（CX）是否为0（将结果的商每次送入到cx中），作为结束循环条件。
5）由于（ax）/10的求商（求各个位的数字）的顺序是倒序的（原理看书吧！）。怎样把它的顺序给倒过来？我们可以采用栈的结构，利用栈的先进后出的原理，弹栈时将栈顶的值（也就是数字的最高位的值）先写入内存data段中。这样就解决了字符顺序的问题。
也可以判断该数字一共有几个数字组成，然后在写入内存时，si的值是从大到小递减也可以。
还是利用系统给你的栈结构吧。那个是免费了，不用费事了！
6）编写子程序dtoc，功能是将ax中的存储十进制数值（传入参数（ax））转换成对应的ASCII码，并将这些字符按顺序写入到内存data段中。
7）调用子程序show_str，显示该data段的字符串。完成在计算机屏幕中显示12666这个字符串的功能。
汇编代码如下：
assume cs:code
data segment
db 10 dup (0) ;初始化10个字节，置零
data ends
code segment
start: mov ax, 12666 ;将显示的数字赋值给ax
mov bx, data
mov ds, bx
mov si, 0 ;将ds：si指向data内存段
call dtoc ;调用dtoc子程序
;为调用show_str做准备
mov dh, 8 ;屏幕的行数
mov dl, 3 ;所在行的列数
mov ch, 0 ;ch清零，防止高8位不为零。
mov cl, 2 ;颜色属性（此处应是二进制数0000 0010）
call show_str ;调用show_str子程序将字符串显示?
mov ax, 4c00H
int 21H
;-----
;dtoc功能：将一个数字转换成字符串，并写入data段中。
;入口参数：ax, ds
;返回值：无
;-----
dtoc: ;保护寄存器变量值，因为下面的变量子程序都用到。
push ax
push cx
push bx
push si
mov si, 0 ;偏移地址置零
mov bx, 10 ;除数=10
change: mov dx, 0 ;涉及到16位除法，先将存储余数的变量置零
div bx ;将（ax）/（bx）
mov cx, ax ;将除法运算结果的商赋值给cx，用于条件判断 jcxz last ;判断cx是否为0？或商为零？
add dx, 30H ;将每个位的数字转换成ASCII码值
push dx ;将ASCII码值压栈保存
inc si
jmp short change
last: ;最后一次除法，商为0，（dx）=余数时，没有转换并压栈。故。。。。。。
add dx, 30H ;将数字转换成ASCII码
push dx ;将字符值压栈
inc si ;最后一次也要转换并压栈
;将栈中数据倒序写入内存data段中
mov cx, si ;（si）=字符串共几个字符，设置循环计数器cx。
mov si, 0
s: pop ds:[si] ;弹栈，并写入data内存段。
inc si
loop s
exit: ;恢复寄存器，并返回主调程序。
pop si
pop bx
pop cx
pop ax
ret
;------
;show_str功能 :按行和列及字符属性显示字符串
;入口参数：dh-行数、dl-列数、cl-字符属性
;返回值：?
;------
show_str: push dx
push cx
push si ;将子程序用到的寄存器入栈
mov ax, 0b800H
mov es, ax ;设置显示缓冲区内存段
mov ax, 0 ;（ax）= 0，防止高位不为零
mov al, 160 ;0a0H- 160字节/行
mul dh ;相对于0b800:0000第dh行偏移量
mov bx, ax ;将第（dh）行的偏移地址送入bx，bx代表行偏移
mov ax, 0
mov al, 2 ;列的标准偏移量是2个字节
mul dl ;同一行列的偏移量，尽量使用乘法，（al）=列偏移
add bx, ax ;最终获得偏移地址(bx)=506H
mov di,0 ;将di作为每个字符的偏移量
mov al, cl ;将字符属性写入al中
mov ch, 0 ;将cx高8位设置为0
show: mov cl, ds:[si] ;将字符串单个字符读入cl中
jcxz ok ;判断字符串是否为零。
mov es:[bx+di+0], cl ;在显示缓冲区中写入字符
mov es:[bx+di+1], al ;在显示缓冲区中写入字符属性
add di, 2
inc si
jmp short show
ok: pop si ;字符串字符为0，结尾
pop dx
pop cx ;恢复寄存器
ret
code ends
end start
程序理解：
1）子程序show_str的代码没有任何改变，拿来直接用就可以了。注意在汇编语言编程中代码段的框架结构。
2）如果遇到的数字数值过大？可以考虑实验第二个子程序：divdw来解决问题。此时也应该考虑这个数字位数多，在data段中多初始化内存空间；
3）合理利用系统提供的栈结构，或程序员创建的栈结构，提高临时存储数据的效率。
4）有时间看看ASCII的有关资料。帮助你理解字符及字符串。
5）我们在写入data内存段时，结尾没有0，这个不必纠结，在我们初始化data时，都置零了，也就是说“12666”后面有零。字符串后面有0，为什么？我们以前介绍了。
C语言随想：看来我们还是怀念C，为了在屏幕上显示字符串，费劲太大了。C语言一个语句就搞定了。但在C中你看不到底层是怎么操作的，其实跟这个类似。
