汇编语言与接口技术第三章 操作指令与寻址方式
汇编语言与接口技术第三章 操作指令与寻址方式
数据类型
介绍操作指令前，先要对汇编中的数据类型有一定了解。
类型可分为字节型数据，字数据，串数据，ASCII码，BCD码和指针数据。
需要注意的是虽然有对数据类型的划分，但是在计算机内部都是以二进制编码的方式储存。为了对不同数据类型进行正确的处理，需要用特定的伪指令告诉计算机如何汇编程序。
寻址方式
寻址方式是考试的重中之重，分为立即数寻址，寄存器寻址和存储器寻址三大类，存储器寻址又可以进一步细分，最后共7种要求掌握。
立即数寻址
直接以编写好的常数作为源操作数的寻址方式，速度快效率高，但因为立即数已经在编程时被定死所以通用性差。
因此立即数寻址一般的作用是给寄存器赋初值。
MOV AX,0200H ; 0200H -> AX
注意：立即数只出现在指令中，并且立即数不能作为目的操作数（因为我们不能给一个常数再赋值，并且即使能赋值，也无法存起来）。
寄存器寻址
提取寄存器中保存数据的存储方式。因为不用访问存储器，效率仍然很快。
使用时直接写寄存器对应的名字，得到其中数据。
MOV AX,BX ; 把BX中数据放入AX
MOV AX,0200H ; 对源操作数是立即数寻址，对目的操作数又是寄存器寻址。
存储器寻址
访问存储器的寻址方式，因为在和存储器交互中，CPU将一段逻辑地址传给存储器，所以根据对逻辑地址表示的不同，又细分为五类
直接寻址
通过一个常数作为偏移地址和默认段首址构成逻辑地址。
MOV AX,[1000H]; 将DS:1000中的数据赋给AX
形式上和立即数寻址的差别只在给常数加了一个[],在汇编语言中，加方括号表示要将里面的数据当成地址数据处理。
PS：一般默认段首址是DS。
寄存器间接寻址
把寄存器中数据作为偏移地址。注意和寄存器寻址进行区分
MOV AX,[BX]; 设BX = 1000H，意思就是把DS:1000H 的数据赋给AX
相对寄存器寻址
偏移地址由寄存器中数据和立即数构成。
MOV AX,[BX + 2]; 设BX = 1000H，则意思就是把DS:1002H 的数据赋给AX
; 等价的表达还有
MOV AX,[BX][2]
MOV AX.[2][BX]
基址变址寻址
由基址寄存器（BP，BX），变址寄存器(SI,DI)构成偏移地址
MOV AX,[BX + SI]; 设BX = 1000H，SI = 2，则意思就是把DS:1002H 的数据赋给AX
;等价表达还有
MOV AX,[BX][SI]
MOV AX,[SI][BX]
如果基址寄存器是BX，默认的段首址是DS，如果是BP，默认基址是SS
相对基址变址寻址
就是上面相对寄存器寻址和基址变址寻址的结合
MOV AX,[BX + SI + 2]
; 等价表述
MOV AX,[BX][SI][2]
MOV AX,[SI][BX][2]; 其他同理
因为BX，BP，SI，DI在寻址中的作用，它们被统称为间址寄存器。
注意：
-
可以放在[]中的寄存器只有间址寄存器四个，一个中括号中出现的间址寄存器不超过2个，并且不能全都是变址寄存器或基址寄存器。
-
对于符号地址，[]可以省略，其本身就是一段地址信息，如：
... DB X 10 ... ... MOV AX,X MOV AX,[X] ;是相互等价的 -
如果计算出来的有效地址要对64KB取模，换句话说，有效地址只保留十六进制下的低四位
MOV AX,[BX + 0FFFFH]; 如果BX = 100H，有效地址是 100FFH % (1000H) = 0FFH -
寻址操作不可以用八位寄存器，BL，BH。
-
易错辨析 100H[BX]正确，而BX[100H]是错误的
综上，可以总结存储器寻址的 通用公式为EA = DISP + [基址寄存器] + [变址寄存器]
| 组合形式 | 名称 |
|---|---|
| DISP | 直接寻址 |
| [基址寄存器]或[变址寄存器] | 寄存器间接寻址 |
| DISP + [基址寄存器]或[变址寄存器] | 相对寄存器寻址 |
| [基址寄存器] + [变址寄存器] | 基址变址寻址 |
| DISP + [基址寄存器] + [变址寄存器] | 相对基址变址寻址 |
指令系统
数据传送类指令
MOV
MOV指令可将源操作数的值赋给目的操作数。可以用其实现四个部分的数据交换
- 段寄存器既可以给通用寄存器赋值也可以接受通用寄存器的数据，对存储器也是同样的，但不能直接由立即数赋值，反之亦然。
- 通用寄存器可以和段寄存器互通的同时，还可以接受立即数的赋值，并且通用寄存器之间，和存储器之间也是可以相互赋值的
- 存储器可以和段寄存器和通用寄存器之间赋值，但仅可接受立即数的赋值。
- 立即数仅仅可以赋值，本身不能改变，且不能直接给段寄存器赋值，需要通过存储器或者通用寄存器的中转。
看图就很好理解：
可以发现，除立即数外都是能互相连通的，但只有通用寄存器能够给本类赋值。而立即数不能被赋值，也无法直接对段寄存器赋值。
另外，在使用MOV时，要时刻注意保证目的操作数和源操作数的数据类型一致（不能一个8位，一个16位）
对考试来说有这么一些经常出现的辨析
MOV DS,SS; 段寄存器之间赋值 错
MOV CS,AX; CS不能做目的操作数
MOV AX,IP ; IP不能做操作数 错
MOV [AX],[BX]; 存储器中数据直接赋值 错
MOV 10H,AX; 给立即数赋值 错
MOV DS,100H;立即数直接给段寄存器赋值 错
MOV AL,0FFFFH; AL是八位寄存器 立即数是16位的 类型不匹配 错
MOV [BX],1; 两边的类型指向不明确 错 PS: 有的masm版本会做自动推导，也是有可能运行成功的
MOV CX,[AX]
MOV AX,[SI][DI]
MOV AX,[100H]BX
; 有效地址格式错误 错
总之判断MOV指令正确与否，在考试中看是否符号寻址规范和上图即可。
MOV指令的一些规范基本也适用大部分的汇编指令规范。
- 两操作数不能同时为段寄存器
- 两操作数不能同时为存储单元
- CS不能做目的操作数，IP不能做操作数
- 操作数类型必须匹配
- 立即数不能直接修改段寄存器的值
- 立即数不能做目的操作数
如有特殊，会有特殊说明。
LEA
LEA可以将原操作数的偏移地址传给目的操作数。因为偏移地址默认的是一个字数据，所以只目的操作数只接受十六位寄存器，源操作数只能采用存储器寻址，是一个MEM。
LEA主要做好和MOV指令的区分。
LEA AX,[BX + SI]; 得到源操作数的有效地址，本例中就是BX + SI的值
MOV AX,[BX + SI]; 得到DS:[BX + SI]这个地址下存储单元中的值
当源操作数是变量或标号时，MOV有对LEA的等价写法
MOV AX,OFFSET X
LEA AX,X
它们之间是等价的，AX都被赋值为变量X的有效地址，但是它们的源操作数寻址方式是不同的。
对前者来说，\(OFFSET\) 是一条伪指令，它会使得系统在汇编链接过程中求X的有效地址，所以如果假设X的EA = 1000H，在运行过程中：MOV AX,OFFSET X 实际上被转成了MOV AX ,1000H 。而后者则是在程序运行过程中求X的偏移量。
因此，OFFSET X 的寻址方式是立即数寻址，而后者是直接寻址。
这也可以解释为什么 MOV AX,OFFSET [BX + SI] 是错误的，因为\(OFFSET\) 是在程序运行前已经处理好目的操作数的偏移地址，但BX和SI等在程序开始前还没被赋值所以不行，而标号变量已经被分配了地址相当于常量，所以可以。
PUSH和POP
都是堆栈指令，分别代表入栈和出栈。POP是PUSH的逆操作，对堆栈操作做一个比喻的话，就像是”水涨船高“，SP是船，数据是水。
PUSH 共两步
- 栈顶指针SP -= 2
- 将源操作数入栈
类似的POP指令也有两步
- 将栈中的一个字数据出栈
- SP += 2
注意加减号和操作顺序，栈底地址最大，栈顶地址最小。并且它们只接受16位的操作数。
另外16位机不接受立即数做显式操作数。
XCHG
交换两操作数的值。除所有指令都要注意的几点还要注意XCHG不接受立即数作为操作数。
CBW和CWD
符号位扩展指令，将AL或AX的符号位扩展到AH或DX中。作用是数位对齐，扩展原则见我的这篇博客。
另外它们都是针对AX或者DX:AX进行扩展的，没有显式操作数。
逻辑计算指令
加法
进行加法有ADD的半加和，ADC的全加，作用都是把两操作数相加结果放在目的操作数中。区别是CF是否参与运算
INC 自增1，也就是高级语言中的 ++。注意INC操作数不会影响CF。
减法
和加法完全一致，同样有三个操作指令SUB，SBB，DEC。其中DEC表示自减1
减法独特的运算符DEG，CMP，它们都是基于减法实现。
DEG是取补指令，效果是得到操作数的补数，可以说将原数字包括符号位取反再加一也可以说是把0 - OPRD的值赋给OPRD（OPRD是操作数），这两个是等价表述，所以DEG就是得到当前数字的相反数的操作。这个操作可以快速的得到一个数对应相反数的补码。
CMP是比较指令，它将两操作数作差仅改变符号位不改变值，通常和各种跳转指令一块使用构成汇编程序中的if-else语句。CMP的判断原理如下
如果将两操作数看成无符号数。
| 大小 | ZF | CF |
|---|---|---|
| OPRD1<OPRD2 | 0 | 1 |
| OPRD1=OPRD2 | 1 | 0 |
| OPRD1>OPRD2 | 0 | 0 |
看小于的情况，如果设这两个无符号数分别是\(a=3,b=5\),执行CMP指令时，就有\(a - b = -2\),由于是无符号数，实际上是\(-2\)对\(2^{n + 1}\),的补数，如果从十进制角度看，此时-2已经超范围了，所以CF = 1。如果从二进制角度看，我们假设它们都是四位数据，则有
此时出现了向高位的借位。另外因为无符号数是没有负数的，所以用来解决负数情况的补码完全没必要出现。但由于补码本质是求一个二进制数的补数，因此不采用借位的方式而直接转成补码加法也是正确的。
其他情况同理。
对于有符号数
| 大小 | FLAG |
|---|---|
| OPRD1<OPRD2 | SF != OF |
| OPRD1=OPRD2 | SF = OF |
| OPRD1>OPRD2 | ZF = 1 |
乘法
分为有符号乘法IMUL和无符号乘法MUL两种。作用是把AL（或AX）中的数据和源操作数数据做乘法之后将结果置于AX（或DS:AX）中。操作的位数根据源操作数的位数决定。
乘法指令对标志位的影响：
运用乘法指令时只需要考虑CF和OF。其他标志位不做考虑。
对无符号乘法MUL，当结果的高半部分全为0（AH或DX，根据操作数位数决定）时OF，CF置零，否则都置1。
对有符号乘IMUL，当高半部分是符号位扩展时CF，OF置零，反之置1.
除法
除法和乘法类似，有DIV无符号除和IDIV有符号除法两种。但由于有余数的存在，会将商置于AL（或者AX）中，将余数置于AH（或DX）中。
注意
在使用IDIV时，一定要对被除数进行符号位扩展，否则因为高半部分没有设置，导致整体表示数据出错。
除法指令在编程时要小心使用，它非常容易导致程序出错。常见错误有零中断和商溢出。
- 零中断：除数为0，会导致程序卡死。
- 商溢出：商过大而超过了8位或者16位，会导致答案错误。
另外余数的符号位总和被除数一致。
除法指令对标志位的影响：
所有标志位均未定义，不用分析除法对符号位的 影响。
位运算指令
~&|^
重点掌握对符号位的影响
- NOT: 不改变符号位
- AND，OR，XOR，TEST：CF，OF置零，其余正常根据结果判断。
TEST一般用于判断一个数的某几位是否为1或0
移位指令
逻辑移位指令
共两个，SHL，SHR。相当于无符号数的除2乘2，将高位移入CF（或补零），之后将低位补零（或放入CF）。
算数移位指令
SAL，SAR。相当于有符号数的除2和乘2，左移将高位移入CF，末位补零。右移符号位不变，其余右移，末尾放入CF。
循环移位指令
SOL，SOR。整体循环，左移将高位放入CF，右移将低位放入CF。
带进位的循环移位
SCL，SCR。左移就将CF当最高位的循环移位，右移就将CF当最低位的循环移位。
移位指令对标志位的影响
CF由操作过程决定。
如果是逻辑或者算数移位SF，ZF由结果决定。如果是循环移位，SF，ZF不受影响。
当移位次数大于1时，才考虑OF的变化。判断标准是符号位是否改变。
