王爽《汇编语言第二版》学习笔记

目录

• 1 基础知识
• 2 寄存器
  • • 2.1 通用寄存器
    • 2.3 几条汇编指令
    • 2.4 8086CPU给出物理地址的方法
    • 2.5 段的概念
    • 2.6 段寄存器
    • 2.7 修改CS、IP的指令
• 3 寄存器（内存访问）
  • • 3.1 DS和[addr]
    • 3.2 CPU的栈机制
    • 3.3 栈段
• 4 第一个程序
  • • 4.1 源程序
    • 4.2 伪指令
    • 4.3 标号
    • 4.4 程序返回
    • 4.5 语法错误和逻辑错误
    • 4.6 EXE文件中程序的加载过程
• 5 [BX]和loop指令
  • • 5.1 loop指令
    • 5.2 masm对指令的处理
    • 5.3 算和问题
    • 5.4 段前缀
• 6 包含多个段的程序
  • • 6.1 在代码段中使用数据
    • 6.2 可执行文件的程序执行过程
    • 6.3 可执行文件的组成
    • 6.4 将数据、代码、栈放入不同的段
• 7 更灵活的定位内存地址的方法
  • • 7.1 and和or指令
    • 7.2 [bx+idata]
    • 7.3 SI和DI
    • 7.4 [bx+si/di+idata]
• 8 数据处理的两个基本问题
  • • 8.1 bx、si、di和bp
    • 8.2 机器指令处理的数据在哪里
    • 8.3 汇编语言中数据位置的表达
    • 8.4 寻址方式
    • 8.5 要处理的数据有多长
    • 8.6 dup
• 9 转移指令的原理
  • • 9.1 操作符offset
    • 9.2 根据位移进行转移的jmp指令
    • 9.3 转移的目的地址在指令中的jmp指令
    • 9.4 转移地址在寄存器中的jmp指令
    • 9.5 转移地址在内存中的jmp指令
    • 9.6 jcxz指令
    • 9.7 屏幕显示颜色字符
• 10 CALL和RET指令
  • • 10.1 ret和retf
    • 10.2 call指令
    • 10.3 根据位移转移
    • 10.4 根据目的地址进行转移
    • 10.5 转移地址在寄存器中的call指令
    • 10.6 转移地址在内存中的call指令
    • 10.7 子程序
• 11 标志寄存器
  • • 11.1 ZF标志
    • 11.2 PF标志
    • 11.3 SF标志
    • 11.4 CF标志
    • 11.5 OF标志
    • 11.6 adc指令
    • 11.7 sbb指令
    • 11.8 cmp指令
    • 11.9 条件转移指令
    • 11.10 DF标志和串传送指令
    • 11.11 pushf和popf
• 12 内中断
  • • 12.1 内中断的产生
    • 12.2 中断向量表
    • 12.3 中断过程
    • 12.4 中断处理程序和iret指令
    • 12.5 编程处理0号中断
    • 12.6 do0的安装
    • 12.7 单步中断
    • 12.8 响应中断的特殊情况
• 13 int指令
  • • 13.1 int指令
    • 13.2 BIOS和DOS中断例程的安装过程
    • 13.3 BIOS中断例程应用
    • 13.4 DOS中断例程应用
• 14 端口
  • • 14.1 端口的读写
    • 14.2 CMOS RAM芯片
    • 14.3 shl和shr指令
• 15 外中断
  • • 15.1 外中断信息
    • 15.2 PC机键盘的处理过程
    • 15.3 编写int 9中断例程
• 16 直接定址表
  • • 16.1 描述单元长度的标号
    • 16.2 在其他段中使用数据标号
    • 16.3 直接定址表
• 17 使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写
  • • 17.1 键盘处理
    • 17.2 磁盘读写
• 18 CPU的三种工作模式
  • • 18.1 实模式
    • 18.2 保护模式
    • 18.3 虚拟8086模式
• 19 实验
  • • 19.1 屏幕显示颜色字符
    • 19.2 利用栈倒序存储字符串
    • 19.3 编程处理0号中断
• 20 附录

1 基础知识

2 寄存器

2.1 通用寄存器

• 8086CPU的寄存器都是16位的
• AX、BX、CX、DX4个通用寄存器

2.3 几条汇编指令

• 汇编指令或寄存器的名称不区分大小写

2.4 8086CPU给出物理地址的方法

• 通过两个16位地址合成一个20位物理地址
• 物理地址=短地址*16+偏移地址

2.5 段的概念

• 内存并没有分段，段的划分来自于CPU
• 编程时按照需要，将若干地址连续的内存单元看做一个段

2.6 段寄存器

• 4个段寄存器：CS、DS、SS、ES
• CS为代码段寄存器，IP为指令指针寄存器
• 任意时刻，CS:IP将指向的内容当做指令执行

2.7 修改CS、IP的指令

• 能够改变CS、IP的指令被称为转移指令
• jmp 段地址：偏移地址
• jmp 合法寄存器（仅修改IP）

3 寄存器（内存访问）

3.1 DS和[addr]

• DS寄存器通常用来存放要访问的数据的段地址
• [...]表示一个内存单元，...表示内存单元的偏移地址
• 8086CPU不支持直接将数据送入段寄存器

3.2 CPU的栈机制

• CPU的入栈和出栈都是以字为单位进行的
• 任意时刻，SS:SP指向栈顶
• push和pop也可以在内存单元之间传送数据

3.3 栈段

• 一段内存，既可以是存代码，也可以存数据，也可以是栈空间，关键在于CS\IP、DS、SS\SP的指向

4 第一个程序

4.1 源程序

• 源程序由指令、伪指令和标号组成

4.2 伪指令

• 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

• segment

• end

• assume

4.3 标号

• 标号代表一个地址，segment前的标号被处理为一个段地址

4.4 程序返回

• mov ax, 4c00H
• int 21H

4.5 语法错误和逻辑错误

• 编译时出现的错误是语法错误
• 运行时发生的错误是逻辑错误

4.6 EXE文件中程序的加载过程

• 找到一段起始地址为SA:0的内存空间
• 在该区域内前256个字节，创建程序段前缀（PSP）的数据区，DOS利用PSP和程序进行通信
• 从第256字节处开始，装入程序
• 将该内存区的段地址存入DS，设置CS:IP指向程序入口（该内存区256字节处）

5 [BX]和loop指令

• 要完整描述内存单元：需要内存单元地址和长度（类型）
• [bx]表示一个内存单元，bx存储偏移地址，ds存储段地址
• 定义的描述符号“()”：(ax)表示ax中的内容，(20000H)表示内存20000H单元中的内容（括号内为物理地址）
• 约定符号idata表示常量

5.1 loop指令

• CPU指令loops时，要进行两步：cx-1，若cs不为0跳转至s处指令，若为0向下执行

• 用mov设置cx的值，表示循环次数

5.2 masm对指令的处理

• mov al, ds:[0]
• mov al, [bx] （段地址默认在ds中）

5.3 算和问题

• 将内存单元中的8位数据赋值到16位寄存器ax中，再将ax中的数据加到dx上，从而使两个运算对象的类型匹配且结果不超界

5.4 段前缀

• 用于显式地指明内存单元段地址的"ds:"被称为段前缀

6 包含多个段的程序

6.1 在代码段中使用数据

• dw定义字型数据，db定义字节型数据，dd定义双字型数据
• 也可以说dw开辟了内存空间
• 在end start中，start标号指明了程序入口

6.2 可执行文件的程序执行过程

• 由其他程序Debug、command等将程序加载到内存
• 设置CS:IP指向程序入口
• 程序运行结束，返回加载者

6.3 可执行文件的组成

• 可执行文件由描述信息和程序组成
• 描述信息主要是编译、链接过程中对程序的伪指令进行处理获得的
• 加载者从描述信息中获取程序的入口地址

6.4 将数据、代码、栈放入不同的段

• 段名也是标号，代表了段地址，mov ax, data
• start在code段中，这样CPU就将code段中的内容当做指令执行（CS不用设置，栈和数据段都需设置段地址）

7 更灵活的定位内存地址的方法

7.1 and和or指令

• and按位与，可用于置0
• or按位或，可用于置1

7.2 [bx+idata]

• 表示一个内存单元
• 进行数组处理

7.3 SI和DI

• SI和DI类似于BX，但不能分为两个8位寄存器

7.4 [bx+si/di+idata]

• mov ax, [bx+si+200]

• mov ax, 200[bx][si]

• mov ax, [bx][si].200

• 需要暂存数据的时候，一般用栈，比如双重循环的cx计数问题

8 数据处理的两个基本问题

• 数据在哪里，有多长
• reg表示寄存器，sreg表示段寄存器

8.1 bx、si、di和bp

• 只有这四个寄存器能放在[...]中进行内存单元的寻址
• 要么单独出现，要么以下四个组合：bx\bp和si、bx\bp和di
• 只要在[...]中使用bp，默认的段地址在ss中

8.2 机器指令处理的数据在哪里

• CPU内部、内存和端口

8.3 汇编语言中数据位置的表达

• 立即数、寄存器、段地址和偏移地址

8.4 寻址方式

• 用于定位内存单元的方法称为寻址方式
• 直接寻址
• 寄存器间接寻址
• 寄存器相对寻址
• 基址变址寻址
• 相对基址变址寻址

8.5 要处理的数据有多长

• 指令可以处理字节和字两种尺寸的数据
• 通过寄存器名指明要处理的数据尺寸
• 没有寄存器名的情况下，通过word/byte ptr指明内存单元长度

8.6 dup

• 和db、dw、dd等数据定义伪指令配合使用，用来进行数据重复

9 转移指令的原理

• 只修改IP，称为段内转移
• 都修改，称为段间转移
• 段内转移分为短转移和近转移
• CPU的转移指令类型：无条件、有条件、中断、过程、循环

9.1 操作符offset

• 功能是获取标号的偏移地址

9.2 根据位移进行转移的jmp指令

• jmp short 标号
• 机器码中包含的是转移的位移
• jmp near ptr 标号

9.3 转移的目的地址在指令中的jmp指令

• jmp far ptr标号是段间转移，又称为远转移

9.4 转移地址在寄存器中的jmp指令

9.5 转移地址在内存中的jmp指令

• jmp word ptr 内存单元地址 （取偏移地址）
• jmp dword ptr 内存单元地址 （高地址是段地址，低地址是偏移地址）

9.6 jcxz指令

• jcxz为有条件转移指令，所有条件转移指令都是短转移
• cx=0则跳转到标号

9.7 屏幕显示颜色字符

• 显存中有一块80*25的彩色字符模式显示缓冲区，向该内存中写入数据，内容可以立即显示到显示器上
• 一个字符占两个字节，一个字节存放arscii码，一个字节存放属性

10 CALL和RET指令

10.1 ret和retf

• ret用栈中数据修改IP，实现近转移
• retf用栈中数据修改CS:IP，实现远转移

10.2 call指令

• 将IP和CS入栈
• 转移

10.3 根据位移转移

• call 标号 （近转移）

10.4 根据目的地址进行转移

• call far ptr （段间转移）

10.5 转移地址在寄存器中的call指令

• call 16位reg

10.6 转移地址在内存中的call指令

• call word ptr 内存单元地址
• call dword ptr 内存单元地址

10.7 子程序

• 模块化程序设计

• call和ret配合实现子程序

• 使用寄存器传参，或者使用栈传参

• 在子程序开始时，将要用到的寄存器中内容全部入栈，退出时恢复，用来解决寄存器冲突问题

11 标志寄存器

• 8086的标志寄存器flag有16位，其中的信息被称为程序状态字（PSW）
• flag寄存器是按位起作用的

11.1 ZF标志

• 零标志位

11.2 PF标志

• 奇偶标志位

11.3 SF标志

• 符号标志位
• 做有符号数的运算时，可以通过它来得知结果正负
• 无符号数运算时，会影响值，但无意义

11.4 CF标志

• 借位或进位标志位
• 用于无符号数运算

11.5 OF标志

• 溢出标志位
• 用于有符号数运算

11.6 adc指令

• 带进位的加法
• adc和add配合可以对更大的数据进行加法

11.7 sbb指令

• 带借位的减法

11.8 cmp指令

• cmp a, b，计算差，但不保留结果，只影响flag寄存器
• 比较无符号数，看zf和cf
• 比较有符号数，看sf和of

11.9 条件转移指令

• 和cmp配合使用
• 根据无符号数比较结果进行转移：je、jne、jb、jnb、ja、jna
• 二者配合使用时不用考虑标志寄存器，只用考虑逻辑含义

11.10 DF标志和串传送指令

• DF是方向标志位，在串处理指令中，控制每次操作后si和di的增减
• DF=0是递增，DF=1是递减
• movsb将ds:si指向的内存单元中的字节送入es:di中，然后根据df值，控制si\di增减
• movsw是传送字单元
• rep movsb根据cx的值，重复执行后面的串传送指令
• cld和std

11.11 pushf和popf

• 用于将标志寄存器入栈和出栈

12 内中断

12.1 内中断的产生

• 用中断类型码表示256种中断信息的来源
• 除法错误：0
• 单步执行：1
• 执行into指令：4
• 执行int n指令：n

12.2 中断向量表

• 用中断类型码通过中断向量表找到中断处理程序的入口地址

• 中断向量表在内存中保存，存放256个中断源对应的中断处理程序的入口地址

• 一个表项占两个字，高地址字存放段地址，低地址字存放偏移地址

12.3 中断过程

• CPU收到中断信息后，引发中断过程，之后将CS:IP指向程序入口，开始执行中断处理程序
• 中断过程：取得中断类型码，标志寄存器入栈，TF和IF置0，CS:IP入栈，读取程序入口地址
• 中断过程由硬件完成

12.4 中断处理程序和iret指令

• 中断处理程序步骤：保存用到的寄存器，处理中断，恢复用到的寄存器，用iret返回
• iret：pop cs, pop ip, popf

12.5 编程处理0号中断

• 0000:0000~0000:03ff空间中存放中断向量表，不会被其他程序使用
• 可以用0000:0200~0000:02ff的空间来存放中断处理程序
• 步骤：编写中断处理程序do0，将do0传送到目标内存，将do0入口地址写入0号表项

12.6 do0的安装

• 用rep movsb传送do0的字节
• 偏移地址是offset do0
• 通过编译器计算do0长度：offset do0end-offset do0
• do0end: nop
• 汇编编译器可以处理表达式

12.7 单步中断

• CPU执行完一条指令后，如果检测到TF=1，则产生单步中断
• 解释了为什么在中断过程中要将TF置0：避免CPU永远执行单步中断程序的第一条指令
• CPU提供单步中断功能为跟踪程序的执行过程，提供了实现机制

12.8 响应中断的特殊情况

• 设置ss和sp的指令连续存放，为避免指向错误栈顶，CPU在两条指令之间不会引发中断过程

13 int指令

13.1 int指令

• CPU执行int n指令，相当于引发一个n号中断的中断过程
• 系统将一些具有一定功能的子程序，以中断处理程序的方式提供给应用程序调用，又称为中断例程

13.2 BIOS和DOS中断例程的安装过程

• 开机后，CPU加电，初始化CS:IP，自动从FFFF:0单元开始执行程序，该处有一条跳转指令，专区执行BIOS的硬件系统检测和初始化程序
• 初始化程序将建立BIOS所支持的中断向量，中断例程已固化到ROM中，一直在内存中
• 调用int 19H进行操作系统的引导，将操作系统从磁盘上加载到内存中，从此将计算机交给操作系统控制
• DOS启动后，将它所提供的的中断例程装入内存，并建立中断向量

13.3 BIOS中断例程应用

• BIOS和DOS提供的中断例程，都用ah来传递内部子程序的编号

13.4 DOS中断例程应用

• mov ah, 4ch; 程序返回功能
• mov al, 0; 返回值
• int 21h; 中断

14 端口

• CPU在操控存储器时，把它们总的看做一个内存地址空间

• 和CPU通过总线相连的芯片除了存储器，还有各种接口卡上的接口芯片和主板上的接口芯片（连接外设）

• 这些芯片中，都有一组CPU可读写的寄存器，即端口

• CPU的角度，对这些端口进行统一编址，建立了统一的端口地址空间

• CPU可从以下三个地方读写数据：CPU内部寄存器、内存单元、端口

14.1 端口的读写

• 范围0~65535
• 读写指令in和out
• 只能使用ax或al从端口读入数据或发送数据，访问8位端口时用al，16位用ax
• 对256~65535的端口读写时，端口号要放到dx中

14.2 CMOS RAM芯片

• PC机中，有一个CMOS RAM芯片，靠电池供电，关机后内部实时时钟仍然工作
• 0~0dh单元用于保存时间信息，其余大部分单元用来保存系统配置信息，供系统启动时BIOS程序读取
• 两个端口，70h用来存放访问RAM单元的地址，71用来存放访问的数据

14.3 shl和shr指令

• shl是逻辑左移指令，左移一位，移出的送到CF中，最低位用0补充
• 如果移动位数大于1时，必须将移动数放到cl中

15 外中断

• CPU通过端口和外部设备进行联系

15.1 外中断信息

• 外设的输入放到端口后，相关芯片向CPU发出中断信息，引发中断过程，处理外设的输入

（1）可屏蔽中断

• CPU可以不响应的外中断，IF=0，不响应可屏蔽中断
• 可屏蔽中断的中断过程和内中断相同，只是中断类型码是通过数据总线送入CPU，而内中断类型码是在CPU内部产生的
• sti和cli可以设置IF位

（2）不可屏蔽中断

• CPU必须响应的外中断
• 中断类型码固定为2
• 几乎所有由外设引发的外中断，都是可屏蔽中断

15.2 PC机键盘的处理过程

（1）键盘输入

• 每个按键相当于一个开关，芯片对每个键的开关状态进行扫描

• 按下按键后，产生扫描码（通码），送入60h端口

• 松开按键后，产生扫描码（断码），送入60h端口

（2）引发9号中断

• 送入60h端口后，芯片向CPU发出9号中断，CPU响应中断，引发中断过程，执行int 9中断例程

（3）执行int 9中断例程

• 进行基本的键盘输入处理，如果是字符键，将扫描码和对应的arscii码送入内存中的BIOS键盘缓冲区；如果是控制键，写入存储状态字节的单元

15.3 编写int 9中断例程

• int过程可以模拟为：

• 标志寄存器入栈，TF=1、IF=1，call dword ptr ds:[0]

• 端口和中断机制，是CPU进行IO的基础

16 直接定址表

16.1 描述单元长度的标号

• a db 1,2,3

• 标号a后没有“: ”，它是同时描述内存地址和单元长度的标号，可以代表内存单元

• mov al, a[bx+si+3]

• a被称为数据标号，而带": "的被称为地址标号（只能在代码段中使用）

16.2 在其他段中使用数据标号

• 如果想在代码段中直接使用其他段的数据标号访问数据，需要指定该段的段寄存器和段地址

（1）存储标号偏移地址

• c dw a
• 此时数据标号c处存储的字型数据为a的偏移地址
• 相当于 c dw offset a

（2）存储标号偏移地址和段地址

• c dd a
• 此时数据标号c处存储的双字型数据为a的偏移地址和段地址
• 相当于c dw offset a, seg a

16.3 直接定址表

• table db '0123456789ABCDEF'
• 利用表，可以直接在两个集合（数字集合和字符集合）之间建立映射关系，通过查表，根据给出的数据（如0），可以得到其在另一集合中对应的数据（如'"0"'）
• 通过数据，直接计算出所要找的元素的位置（表内偏移）的表，称为直接定址表

17 使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写

• BIOS为这两种外设的IO提供了最基本的中断例程

17.1 键盘处理

• int 9中断例程在有键按下时向键盘缓冲区写入数据
• int 16h中断例程在应用程序对其调用时，将数据从键盘缓冲区读出

17.2 磁盘读写

• 设置参数后，调用int 13h

18 CPU的三种工作模式

18.1 实模式

• 实模式下，指令直接访问物理地址，通过段地址*16+偏移地址获得物理地址

18.2 保护模式

• 为了实现进程隔离和多任务并发，引入了保护模式，同时为实现虚拟内存提供了硬件支持

• 通过分段和分页机制来进行保护和隔离

（1）分段和分页

• 分段：引入GDT（全局描述符，即段表），表中的表项称为段描述符，段寄存器中存放索引（段选择子），通过索引找到表项，获取段信息，加上偏移地址得到线性地址，目的是在寻址过程中保存保护信息（比如内存段属性）

• 分页：将虚拟内存划分为大小相同的页，同时物理空间也分为若干个物理块（页框），二者大小相等，离散分配，通过MMU查页表，实现页号到物理块号的映射，目的是将内存分块，将暂时不用的块放到磁盘上，扩展空间

• 分段是必须的，分页不是必须的

• 段是二维的，大小不固定，页是一维的，大小固定

• 保护模式下，每个段都设置了特权级，高特权级的代码可以对地特权级数据进行访问

（2）四种地址

• 虚拟地址是没有经过分段和分页转化的地址，是段寄存器和变址寄存器的组合

• 逻辑地址是用户可以操作的地址，即偏移地址

• 线性地址是虚拟地址经过分段转化后的地址，可以定位虚拟内存

• 物理地址是线性地址经过分页转化后的地址

18.3 虚拟8086模式

• 使用户可以方便地在保护模式下运行一个或多个原8086程序

• DOS系统中，CPU以实模式运行

• Windows系统中，CPU以保护模式运行

• 想在Windows中运行DOS程序，CPU切换至虚拟8086模式

19 实验

19.1 屏幕显示颜色字符

19.2 利用栈倒序存储字符串

19.3 编程处理0号中断

20 附录

• 数据可以分为字符和数字两种类型，在内存中都以二进制形式存储，其中字符存储arscii码（一个字节），数字存储补码（长度由具体数字类型决定）
• 关于内存单元的地址和内容：地址表示在几个字节处，内容表示存储了什么字节