《汇编语言》笔记

2020-02-20 本文已影响0人 icfg66

学习完王爽的《汇编语言》确实有一种豁然开朗的感觉，书中很多实践例题，感觉是他带着我们一步一步做实验，非常容易理解，是不可多得的好书！

本书汇编语言的环境是8086CPU为中央处理器的PC机，原因是它常用而且结构简洁。

一、计算机的结构

最核心的部件有三个：CPU、内存、I/O设备。CPU负责运算加工数据，这些数据处理好后存入内存，I/O设备通过端口可以显示存储器中的内容，也可以向CPU传输数据，实现人机交互。

内存

8086的内存有1MB，需要20位的地址才能访问( $2^{20}≈10^6$ )，而每个地址保存了8bit的数据。地址相当于每家每户的门牌号，里面住着不同的人家，最多住8个人。现在我们熟知的内存有4G、8G，而且价格还便宜，可见半导体的发展是多么迅猛！

段地址和偏移地址

计算机访问内存通常不是直接用物理地址，前面说了内存空间有20位，但CPU内部寄存器只有16位，要访问一个123C8(16进制数)的地址，用一个寄存器是不够的，如何解决呢？用两个寄存器，分别储存短地址和偏移地址：
物理地址=段地址×16+偏移地址
123C8=123C(十六进制)×16(十进制)+8=1230×16+C8
这里的段地址可以是123C，偏移地址为8，也可以是1230和C8，可见同一个地址表示方法不唯一。这种表示其实也很好理解，比如有人向你问路，复旦大学怎么走，你可以直接说东经121°，北纬31°(物理地址)，但是更常有的是沿着江湾体育场地铁站（段地址）向西走三百米（偏移地址）。

内存分配

那么内存的空间是如何分配的呢？
地址0~7FFFH的32KB空间为主随机存储器RAM地址；
地址8000H~9FFFH的8KB空间为显存地址；
地址A000H~FFFFH的24K为各个ROM的地址空间；

显存地址好理解，如果把数据写在显存地址上，通过显示器端口的转换，数据会呈现在显示屏上。

ROM(Read Only Memory)翻译是只读存储器，在计算机允许时，这部分的数据只能读取，不能写入。它是由非挥发性MOS管构成，要通过加压产生电子隧穿效应才能实现其写入，很多开发板，如单片机、FPGA等在编好程序后，都需要“烧写”，就是将启动程序写入ROM中，这样在开机时，计算机从第一条指令开始逐条读取并执行。

24KB的ROM空间包含系统启动程序，显卡启动程序，网卡启动程序。
这里的网卡和显卡属于I/O设备，它需要端口才能与CPU连接，因为CPU允许速度太快，8086是每秒8M次左右，而人键盘输入最快撑死每秒10下。端口相当于助教，等待学生(显卡)完成作业后通知教授(CPU)，在等待的过程中，教授可以做其他事情，而不用教授亲自不停询问学生是否作业，大大提高效率。
开机后，CPU自动进入FFFF:0(段地址FFFF，偏移地址0，物理地址FFFF0)单元执行，此处由一条跳转指令，CPU执行该指令后，转去执行BIOS中的硬件系统检测和初始化程序。

初始化后，调用int 19h进入操作系统的引导，如果设置为软盘启动，则int 19h 主要完成以下工作：
(1)控制0号软驱，读取软盘0道0面1扇区的内容到0:7c00；
(2)将CS:IP指向0:7c00，开始执行程序。
如果没有软盘，则读取C盘：
(1)读取C盘的0道0面1扇区的内容到0:7c00；
(2)将CS:IP指向0:7c00，开始执行程序。

中断向量表

这里的CS寄存器保存了指令的段地址，IP表示指令的偏移地址。int表示中断指令（interruption），如果计算机允许是碰到int指令，它会先“保护现场”：保存CS，IP和当前进位等状态值，然后跳转进入某个地址，该地址又保存了下个指令要执行的CS、IP值。int 19h表示跳转到00:19h×4=64h的地址，00:64h和00:65h共保存了16位(分别8位)的待跳转IP值，00:66h和00:67h保存了待跳转的CS值。中断实际上就是高权限的跳转指令。

8086CPU的内存0000:0000到0000:03FF的1024个单元存放着256个中断入口对应的跳转地址，比如0000:0000处放置int 0时跳转的数据：68 10 A7 00，运行后CS=00A7，IP=1068，继续执行指令。可以看出每个中断需要4个8bit的存储单元，256个中断入口就需要1024个单元。这些单元存储的指令跳转地址就是中断向量表。

内存中有一段安全空间：00:200~0:2ff，它里面没有系统或其他程序或代码，用户可以写入自己的程序，此处为BASIC保留，提供BASIC解释程序使用，没有中断入口。

二、CPU

寄存器相当于草稿纸

备忘

A、寄存器寻址总结：[bx][bp][si][di]

正确寻址指令：
mov ax,[bx]
mov ax,[bp] (默认段地址为ss)
mov ax,[si]
mov ax,[di]
mov ax,[bx+si] (默认段地址为ds)
mov ax,[bx+di] (默认段地址为ds)
mov ax,[bp+si] (默认段地址为ss)
mov ax,[bp+di] (默认段地址为ss)
mov ax,[bx+si+idata] (默认段地址为ds)
mov ax,[bx+di+idata] (默认段地址为ds)
mov ax,[bp+si+idata] (默认段地址为ss)
mov ax,[bp+di+idata] (默认段地址为ss)
错误寻址指令：
mov ax,[ax] (累加器不可)
mov ax,[cx]
mov ax,[dx]
mov ax,[ds] (段寄存器不可)
mov ax,[bx+bp] (这种组合不可)
mov ax,[si +di ] (这种组合不可)

B、跳转总结

jmp，无条件跳转
jcxz，有条件跳转
loop，循环
call ，调用函数
int ，中断

jmp short s ;偏移量范围-128~127
jmp near ptr s; 偏移量范围-32768~32767
jmp far ptr s;不是偏移量，而是s指令的段地址+偏移地址
jmp word ptr ds:[0];跳转地址的IP存储在ds:[0][1]
jmp dword ptr ds:[0];跳转地址的IP存储在ds:[0][1]，CS存储在ds:[2][3]

loop s $\equiv$ (cx--), if ((cx)≠0) jmp short s

ret $\equiv$ pop IP
retf $\equiv$ pop IP, pop CS
call s $\equiv$ push IP, jmp near ptr s
call far ptr s $\equiv$ push CS, push IP,jmp far ptr s
call word ptr ds:[0] $\equiv$ push IP, jmp word ptr ds:[0]
call dword ptr ds:[0] $\equiv$ push CS,push IP, jmp dword ptr ds:[0]

int 9 $\equiv$ pushf,push CS,push IP;TF=0,IF=0,(IP)=(9×4),(CS)=(9×4+2)
iret $\equiv$ pop IP,pop CS,popf

C、常用中断程序

1、int 0 为除法溢出时的中断入口
2、int 7ch 可供用户自行设计
3、int 10h BIOS设置光标中断：

mov bh,0  ;第0页(总共4页，0~3，一般用第0页)
mov dh,5  ;第5行(总共有25行，0~24)
mov dl,12 ;第12列（总共有80列，0~79）
mov ah,2  ;第10h号中断2号子程序
int 10h

光标位置显示字符：

mov bh,0   ;第0页
mov bl,7   ;字符颜色属性
mov cx,3   ;字符重复个数
mov al,'a' ;显示字符
mov ah,9   ;第10h号中断9号子程序
int 10h

`补充：颜色属性格式

bit位置	7	6	5	4	3	2	1	0
含义	BL	R	G	B	I	R	G	B
解释	闪烁	背景			高亮	前景

4、int 21h

mov al,0     ;返回值
mov ah,4ch   ;调用第21h中断4ch号子程序
int 21h

ds:dx      ;要先显示字符串的起始地址，用"$"作为结束符
mov ah,9h  ;调用第21h中断9h号子程序
int 21h

D、标志寄存器

标识	OF	DF	IF	TF	SF	ZF	AF	PF	CF
flag寄存器中位置	11	10	9	8	7	6	4	2	0
debug中1显示	ov	dn	ei	无	ng	zr	ac	pe	cy
0显示	nv	up	di	无	pl	nz	na	po	nc
英文	over flow	Direction	Interrupt	trace	Sign	Zero	Auxiliary carry	Parity	Carry flag
中文	是否溢出	方向标志	是否允许中断	是否单步追踪	符号正负	是否为零	辅助进位	是否为偶	是否进位