汇编基础程序编写教程示例汇编基础程序编写教程示例

源程序

1.1 构成

寄存器与段的关联假设
标号
定义一个段
程序结束标记
程序返回
程序运行

1.2 源程序中的“程序”

1.3 段结束、程序结束、程序返回

1.4 语法错误和逻辑错误

2 程序执行的过程

2.1 一个汇编语言程序从写出到最终执行的简要过程：

2.2 连接

2.3 可执行文件

2.4 程序执行过程的跟踪

总结

3 程序编写

3.1 两个基本的问题

3.2 数据在哪里

立即数（idata）
寄存器
段地址（SA）和偏移地址（EA）

3.3 指令处理的数据有多长

3.4 数据处理

在代码段中使用数据
在代码段中使用栈
将数据、代码、栈放入不同的段
CPU如何知道去执行它们？

3.5 模块化实现：call 和 ret 指令

ret
retf
示例
主要应用格式

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源程序
1.1 构成

寄存器与段的关联假设 assume：含义为“假设”。
它假设某一段寄存器和程序中的某一个用 segment … ends 定义的段相关联。
通过assume说明这种关联，在需要的情况下，编译程序可以将段寄存器和某一个具体的段相联系。

标号一个标号指代了一个地址。
codesg：放在segment的前面，作为一个段的名称，这个段的名称最终将被编译、连接程序处理为一个段的段地址。

定义一个段 segment和ends的功能是定义一个段，segment说明一个段开始，ends 说明一个段结束。
segment和ends是一对成对使用的伪指令
一个段必须有一个名称来标识，使用格式为：
段名 segment
段名 ends
一个汇编程序是由多个段组成的，这些段被用来存放代码、数据或当作栈空间来使用。
一个有意义的汇编程序中至少要有一个段，这个段用来存放代码。

程序结束标记 End 是一个汇编程序的结束标记，编译器在编译汇编程序的过程中，如果碰到了伪指令 end，就结束对源程序的编译。
如果程序写完了，要在结尾处加上伪指令end 。否则，编译器在编译程序时，无法知道程序在何处结束。
注意：不要搞混了end和ends。

程序返回一个程序结束后，将CPU的控制权交还给使它得以运行的程序，我们称这个过程为：程序返回。
如何返回
应该在程序的末尾添加返回的程序段。
mov ax,4c00H
int 21H

程序运行 【汇编基础程序编写教程示例】DOS是一个单任务操作系统。
一个程序P2在可执行文件中，则必须有一个正在运行的程序P1，将P2从可执行文件中加载入内存后，将CPU的控制权交给P2，P2才能得以运行。P2开始运行后，P1暂停运行。
而当P2运行完毕后，应该将CPU的控制权交还给使它得以运行的程序P1，此后，P1继续运行。

1.2 源程序中的“程序”
汇编源程序：
伪指令（编译器处理）
汇编指令（编译为机器码）
程序：源程序中最终由计算机执行、处理的指令或数据。
注意
我们可以将源程序文件中的所有内容称为源程序，将源程序中最终由计算机执行处理的指令或数据，成为程序。
程序最先以汇编指令的形式存在源程序中，经编译、连接后转变为机器码，存储在可执行文件中，

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1.3 段结束、程序结束、程序返回

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1.4 语法错误和逻辑错误
语法错误
程序在编译时被编译器发现的错误
逻辑错误
程序在编译时不能表现出来的、在运行时发生的错误

2 程序执行的过程
2.1 一个汇编语言程序从写出到最终执行的简要过程：

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2.2 连接
作用
当源程序很大时，可以将它分为多个源程序文件来编译，每个源程序编译成为目标文件后，再用连接程序将它们连接到一起，生成一个可执行文件；
程序中调用了某个库文件中的子程序，需要将这个库文件和该程序生成的目标文件连接到一起，生成一个可执行文件；
一个源程序编译后，得到了存有机器码的目标文件，目标文件中的有些内容还不能直接用来生成可执行文件，连接程序将这此内容处理为最终的可执行信息。
所以，在只有一个源程序文件，而又不需要调用某个库中的子程序的情况下，也必须用连接程序对目标文件进行处理，生成可执行文件。
注意，对于连接的过程，可执行文件是我们要得到的最终结果。
使用汇编语言编译程序对源程序文件中的源程序进行编译，产生目标文件；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。

2.3 可执行文件
可执行文件中包含两部分内容：

程序（从原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、要占多少内存空间等）

执行可执行文件中的程序

在操作系统中，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，将可执行文件中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。

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可执行文件中的程序装入内存并运行的原理

在DOS中，可执行文件中的程序P1若要运行，必须有一个正在运行的程序P2 ，将 P1 从可执行文件中加载入内存，将CPU的控制权交给它，P1才能得以运行；
当P1运行完毕后，应该将CPU的控制权交还给使它得以运行的程序P2

exe的执行过程
实际过程
（1）我们在提示符“C:\masm”后面输入可执行文件的名字“1”，按Enter键。
（2）1.exe中的程序运行；
（3）运行结束，返回，再次显示提示符“C:\masm”。
操作过程
操作系统是由多个功能模块组成的庞大、复杂的软件系统。任何通用的操作系统，都要提供一个称为shell（外壳）的程序，用户（操作人员）使用这个程序来操作计算机系统工作。
DOS中有一个程序command.com ，这个程序在 DOS 中称为命令解释器，也就是DOS系统的shell。
（1）我们在DOS中直接执行 1.exe 时，是正在运行的command将1.exe中的程序加载入内存。
（2）command设置CPU的CS:IP指向程序的第一条指令（即程序的入口），从而使程序得以运行。
（3）程序运行结束后，返回到command中，CPU继续运行command。

2.4 程序执行过程的跟踪
Debug 可以将程序加载入内存，设置CS:IP指向程序的入口，但Debug并不放弃对CPU 的控制，这样，我们就可以使用Debug 的相关命令来单步执行程序，查看每条指令指令的执行结果。
我们在 DOS中用 “Debug 1.exe” 运行Debug对1.exe进行跟踪时，程序加载的顺序是：command加载Debug，Debug加载1.exe。
返回的顺序是：从1.exe中的程序返回到Debug，从Debug返回到command。
EXE文件中的程序的加载过程

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总结
程序加载后，ds中存放着程序所在内存区的段地址，这个内存区的偏移地址为 0 ，则程序所在的内存区的地址为：ds:0；
这个内存区的前256 个字节中存放的是PSP，dos用来和程序进行通信。
从 256字节处向后的空间存放的是程序。
所以，我们从ds中可以得到PSP的段地址SA，PSP的偏移地址为 0，则物理地址为SA×16+0。
因为PSP占256（100H）字节，所以程序的物理地址是：
SA×16+0+256= SA×16+16×16=（SA+16）×16+0
可用段地址和偏移地址表示为：SA+10:0。

3 程序编写
3.1 两个基本的问题
计算机是进行数据处理、运算的机器，那么有两个基本的问题就包含在其中：
（1）处理的数据在什么地方？
（2）要处理的数据有多长？这两个问题，在机器指令中必须给以明确或隐含的说明，否则计算机就无法工作。
为了描述上的简洁，在以后的课程中，我们将使用两个描述性的符号 reg来表示一个寄存器，用sreg表示一个段寄存器。
reg的集合包括：ax、bx、cx、dx、ah、al、bh、bl、ch、cl、dh、dl、sp、bp、si、di；
sreg的集合包括：ds、ss、cs、es。

3.2 数据在哪里
机器指令处理的数据所在位置

绝大部分机器指令都是进行数据处理的指令，处理大致可分为三类：读取、写入、运算
在机器指令这一层来讲，并不关心数据的值是多少，而关心指令执行前一刻，它将要处理的数据所在的位置。
指令在执行前，所要处理的数据可以在三个地方：CPU内部、内存、端口
指令举例

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汇编语言中数据位置的表达
汇编语言中用三个概念来表达数据的位置。

立即数（idata）对于直接包含在机器指令中的数据（执行前在cpu 的指令缓冲器中），在汇编语言中称为：立即数（idata ) ，在汇编指令中直接给出。例如：

mov ax,1
add bx,2000h
or bx,00010000b
mov al,'a'

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寄存器指令要处理的数据在寄存器中，在汇编指令中给出相应的寄存器名。例如：

mov ax,bx
mov ds,ax
push bx
mov ds:[0],bx
push ds
mov ss,ax
mov sp,ax
mov ax,bx

对应机器码：89D8
执行结果：(ax) = (bx)

段地址（SA）和偏移地址（EA）指令要处理的数据在内存中，在汇编指令中可用[X]的格式给出EA，SA在某个段寄存器中。
存放段地址的寄存器可以是默认的。

mov ax,[0]
mov ax,[bx]
mov ax,[bx+8]
mov ax,[bx+si]
mov ax,[bx+si+8]
段地址默认在ds中

存放段地址的寄存器也可以显性的给出。

mov ax,[bp]
mov ax,[bp+8]
mov ax,[bp+si]
mov ax,[bp+si+8]

段地址默认在ss中
显性的给出存放段地址的寄存器

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寻址方式
当数据存放在内存中的时候，我们可以用多种方式来给定这个内存单元的偏移地址，这种定位内存单元的方法一般被称为寻址方式。

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3.3 指令处理的数据有多长
8086CPU的指令，可以处理两种尺寸的数据，byte和word。所以在机器指令中要指明，指令进行的是字操作还是字节操作
对于这个问题，汇编语言中用以下方法处理。
（1）通过寄存器名指明要处理的数据的尺寸。
（2）在没有寄存器名存在的情况下，用操作符X ptr指明内存单元的长度，X在汇编指令中可以为word或byte。
（3）其他方法
下面的指令中，寄存器指明了指令进行的是字节操作：

mov al,1
mov al,bl
mov al,ds:[0]
mov ds:[0],al
inc al
add al,100

下面的指令中，寄存器指明了指令进行的是字操作：

mov ax,1
mov bx,ds:[0]
mov ds,ax
mov ds:[0],ax
inc ax add ax,1000

在没有寄存器参与的内存单元访问指令中，用word ptr或byte ptr显性地指明所要访问的内存单元的长度是很必要的。
否则，CPU无法得知所要访问的单元是字单元，还是字节单元
下面的指令中，用word ptr指明了指令访问的内存单元是一个字单元：

mov word ptr ds:[0],1
inc word ptr [bx]
inc word ptr ds:[0]
add word ptr [bx],2

下面的指令中，用byte ptr指明了指令访问的内存单元是一个字节单元：

mov byte ptr ds:[0],1
inc byte ptr [bx]
inc byte ptr ds:[0]
add byte ptr [bx],2

有些指令默认了访问的是字单元还是字节单元，
比如：push [1000H]就不用指明访问的是字单元还是字节单元
因为push指令只进行字操作

3.4 数据处理

在代码段中使用数据考虑这样一个问题，编程计算以下8个数据的和，结果存在ax 寄存器中：
0123H，0456H，0789H，0abcH，0defH，0fedH，0cbaH，0987H。
在前面的课程中，我们都是累加某些内存单元中的数据，并不关心数据本身。
可现在我们要累加的就是已经给定了数值的数据。

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程序第一行中的 “dw”的含义是定义字型数据。dw即define word。
在这里，我们使用dw定义了8个字型数据（数据之间以逗号分隔），它们所占的内存空间的大小为16个字节。
程序中的指令就要对这8个数据进行累加，可这8个数据在哪里呢？
由于它们在代码段中，程序在运行的时候CS中存放代码段的段地址，所以我们可以从CS中得到它们的段地址
这8个数据的偏移地址是多少呢？

因为用dw定义的数据处于代码段的最开始，所以偏移地址为0，这8 个数据就在代码段的偏移0、2、4、6、8、A、C、E处。
程序运行时，它们的地址就是CS:0、CS:2、CS:4、CS:6、CS:8、CS:A、CS:C、CS:E。

程序中，我们用bx存放加2递增的偏移地址，用循环来进行累加。
在循环开始前，设置(bx)=0，cs:bx指向第一个数据所在的字单元。
每次循环中(bx)=(bx)+2，cs:bx指向下一个数据所在的字单元。
如何让这个程序在编译后可以存系统中直接运行呢？我们可以在源程序中指明界序的入口所在

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探讨end的作用：
end 除了通知编译器程序结束外，还可以通知编译器程序的入口在什么地方。
有了这种方法，我们就可以这样来安排程序的框架：

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在代码段中使用栈完成下面的程序，利用栈，将程序中定义的数据逆序存放

assume cs:codesg
codesgsegment
dw 0123h,0456h,0789h,0abch,0defh,0fedh,0cbah,0987h
?
code ends end

程序的思路大致如下：
程序运行时，定义的数据存放在cs:0~cs:15单元中，共8个字单元。依次将这8个字单元中的数据入栈，然后再依次出栈到这 8 个字单元中，从而实现数据的逆序存放。
问题是，我们首先要有一段可当作栈的内存空间。如前所述，这段空间应该由系统来分配。我们可以在程序中通过定义数据来取得一段空间，然后将这段空间当作栈空间来用

mov ax,cs
mov ss,ax
mov sp,32

我们要讲 cs:16 ~ cs:31 的内存空间当作栈来用，初始状态下栈为空，所以 ss:sp要指向栈底，则设置ss:sp指向cs:32。
比如对于：

dw 0123H,0456H,0789H,0abcH,0defH,0fedH,0cbaH,0987H

我们可以说，定义了8个字型数据，也可以说，开辟了8个字的内存空间，这段空间中每个字单元中的数据依次是：

0123H,0456H,0789H,0abcH,0defH,0fedH,0cbaH,0987H。

因为它们最终的效果是一样的

将数据、代码、栈放入不同的段在前面的内容中，我们在程序中用到了数据和栈，我们将数据、栈和代码都放到了一个段里面。我们在编程的时候要注意何处是数据，何处是栈，何处是代码。这样做显然有两个问题：
（1）把它们放到一个段中使程序显得混乱；
（2）前面程序中处理的数据很少，用到的栈空间也小，加上没有多长的代码，放到一个段里面没有问题。
但如果数据、栈和代码需要的空间超过64KB，就不能放在一个段中（一个段的容量不能大于64 KB，是我们在学习中所用的8086模式的限制，并不是所有的处理器都这样）。
所以，我们应该考虑用多个段来存放数据、代码和栈。
我们用和定义代码段一样的方法来定义多个段，然后在这些段里面定义需要的数据，或通过定义数据来取得栈空间。
程序中“data”段中的数据“0abch”的地址就是：data:6。
我们要将它送入bx中，就要用如下的代码：

mov ax,data
mov ds,ax
mov bx,ds:[6]

我们不能用下面的指令：

mov ds,data
mov ax,ds:[6]

其中指令“mov ds,data” 是错误的，因为8086CPU不允许将一个数值直接送入段寄存器中。
程序中对段名的引用，如指令“mov ds,data”中的“data”，将被编译器处理为一个表示段地址的数值。
“代码段”、“数据段”、“栈段”完全是我们的安排
我们在源程序中用伪指令
“assume cs:code,ds:data,ss:stack”将cs、ds和ss分别和code、data、stack段相连。
这样做了之后，CPU是否就会将 cs指向 code，ds 指向 data，ss 指向stack，从而按照我们的意图来处理这些段呢？
当然也不是，要知道 assume 是伪指令，是由编译器执行的，也是仅在源程序中存在的信息，CPU并不知道它们。
若要CPU按照我们的安排行事，就要用机器指令控制它，源程序中的汇编指令是CPU要执行的内容

CPU如何知道去执行它们？我们在源程序的最后用“end start”说明了程序的入口，这个入口将被写入可执行文件的描述信息，可执行文件中的程序被加载入内存后，CPU的CS:IP被设置指向这个入口，从而开始执行程序中的第一条指令。
标号“start”在“code”段中，这样CPU就将code段中的内容当作指令来执行了。
我们在code段中，使用指令：

mov ax,stack
mov ss,ax

mov sp,16 设置ss指向stack，设置ss:sp指向stack:16， CPU 执行这些指令后，将把stack段当做栈空间来用。 CPU若要访问data段中的数据，则可用 ds 指向 data 段，用其他的寄存器（如：bx）来存放 data段中数据的偏移地址
总之，CPU到底如何处理我们定义的段中的内容，是当作指令执行，当作数据访问，还是当作栈空间，完全是靠程序中具体的汇编指令，和汇编指令对CS:IP、SS:SP、DS等寄存器的设置来决定的。

3.5 模块化实现：call 和 ret 指令
功能：call和ret 指令都是转移指令，它们都修改IP，或同时修改CS和IP。

ret ret指令用栈中的数据，修改IP的内容，从而实现近转移；
CPU执行ret指令时，进行下面两步操作：
（1）(IP)=((ss)*16+(sp))
（2）(sp)=(sp)+2

retf retf指令用栈中的数据，修改CS和IP的内容，从而实现远转移；
CPU执行retf指令时，进行下面两步操作：
（1）(IP)=((ss)*16+(sp))
（2）(sp)=(sp)+2
（3）(CS)=((ss)*16+(sp))
（4）(sp)=(sp)+2
可以看出，如果我们用汇编语法来解释ret和retf指令，则：
CPU执行ret指令时，相当于进行：
pop IP
CPU执行retf指令时，相当于进行：
pop IP
pop CS

示例 ret指令
程序中ret指令执行后，(IP)=0，CS:IP指向代码段的第一条指令。
retf指令
程序中retf指令执行后，CS:IP指向代码段的第一条指令。
call 指令
CPU执行call指令，进行两步操作：
（1）将当前的 IP 或 CS和IP 压入栈中
（2）转移

主要应用格式 call 指令不能实现短转移，除此之外，call指令实现转移的方法和 jmp 指令的原理相同
依据位移进行转移的call指令 call 标号（将当前的 IP 压栈后，转到标号处执行指令）
CPU执行此种格式的call指令时，进行如下的操作：
(1) (sp) = (sp) – 2 ((ss)*16+(sp)) = (IP)
(2) (IP) = (IP) + 16位位移
call 标号
16位位移=“标号”处的地址－call指令后的第一个字节的地址；
16位位移的范围为 -32768~32767，用补码表示；
16位位移由编译程序在编译时算出。
从上面的描述中，可以看出，如果我们用汇编语法来解释此种格式的 call指令，则： CPU 执行指令“call 标号”时，相当于进行： push IP jmp near ptr 标号
转移的目的地址在指令中的call指令前面讲解的call指令，其对应的机器指令中并没有转移的目的地址，而是相对于当前IP的转移位移。
指令“call far ptr 标号”实现的是段间转移。
CPU执行“call far ptr 标号”这种格式的call指令时的操作：
(1) (sp) = (sp) – 2 ((ss) ×16+(sp)) = (CS) (sp) = (sp) – 2 ((ss) ×16+(sp)) = (IP)
(2) (CS) = 标号所在的段地址 (IP) = 标号所在的偏移地址
从上面的描述中可以看出，如果我们用汇编语法来解释此种格式的 call 指令，则： CPU 执行指令 “call far ptr 标号” 时，相当于进行： push CS push IP jmp far ptr 标号
转移地址在寄存器中的call指令指令格式：call 16位寄存器
功能：
(sp) = (sp) – 2
((ss)*16+(sp)) = (IP)
(IP) = (16位寄存器)
汇编语法解释此种格式的 call 指令，CPU执行call 16位reg时，相当于进行： push IP jmp 16位寄存器
转移地址在内存中的call指令转移地址在内存中的call指令有两种格式：
(1) call word ptr 内存单元地址
汇编语法解释： push IP jmp word ptr 内存单元地址比如下面的指令： mov sp,10h mov ax,0123h mov ds:[0],ax call word ptr ds:[0] 执行后，(IP)=0123H，(sp)=0EH
(2) call dword ptr 内存单元地址
汇编语法解释： push CS push IP jmp dword ptr 内存单元地址比如，下面的指令： mov sp,10h mov ax,0123h mov ds:[0],ax mov word ptr ds:[2],0 call dword ptr ds:[0] 执行后，(CS)=0，(IP)=0123H，(sp)=0CH
call 和 ret 的配合使用我们看一下程序的主要执行过程：

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（1）前三条指令执行后，栈的情况如下：

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（2）call 指令读入后，(IP) =000EH，CPU指令缓冲器中的代码为 B8 05 00； CPU执行B8 05 00，首先，栈中的情况变为：

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然后，(IP)=(IP)+0005=0013H。
（3）CPU从cs:0013H处（即标号s处）开始执行。
（4）ret指令读入后：(IP)=0016H，CPU指令缓冲器中的代码为 C3；CPU执行C3，相当于进行pop IP，执行后，栈中的情况为：

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(IP)=000EH；
（5）CPU回到 cs:000EH处（即call指令后面的指令处）继续执行。
我们发现，可以写一个具有一定功能的程序段，我们称其为子程序，在需要的时候，用call指令转去执行
call指令转去执行子程序之前，call指令后面的指令的地址将存储在栈中，所以可以在子程序的后面使用 ret 指令，用栈中的数据设置IP的值，从而转到 call 指令后面的代码处继续执行。
这样，我们可以利用call和ret来实现子程序的机制。
子程序的框架标号: 指令 ret 具有子程序的源程序的框架：

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参数和结果传递的问题子程序一般都要根据提供的参数处理一定的事务，处理后，将结果（返回值）提供给调用者。
其实，我们讨论参数和返回值传递的问题，实际上就是在探讨，应该如何存储子程序需要的参数和产生的返回值。
我们设计一个子程序，可以根据提供的N，来计算N的3次方。
这里有两个问题：
（1）我们将参数N存储在什么地方？
（2）计算得到的数值，我们存储在什么地方？
很显然，我们可以用寄存器来存储，可以将参数放到 bx 中；
因为子程序中要计算 N×N×N ，可以使用多个 mul 指令，为了方便，可将结果放到 dx 和 ax中。
子程序
说明：计算N的3次方
参数： (bx)=N
结果： (dx:ax)=N∧3
cube:mov ax,bx
mul bx ; 用ax与bx相乘
mul bx
ret
用寄存器来存储参数和结果是最常使用的方法。对于存放参数的寄存器和存放结果的寄存器，调用者和子程序的读写操作恰恰相反：
调用者将参数送入参数寄存器，从结果寄存器中取到返回值；
子程序从参数寄存器中取到参数，将返回值送入结果寄存器。
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