匯編語言基礎(chǔ)知識和程序設(shè)計

1、0匯編語言基礎(chǔ)知識和程序設(shè)計1課程介紹 匯編語言程序設(shè)計課程是國家教育部所屬高等院校計算機軟硬件專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課、必修課。 作為一種低級語言，匯編語言是高級語言程序設(shè)計的基礎(chǔ)，通常被視為微型計算機的又一核心內(nèi)容。雖然現(xiàn)今大量問題都可應(yīng)用高級語言編程，但匯編語言是能夠利用計算機所有硬件特性并能直接控制硬件的惟一語言，對于直接控制硬件的應(yīng)用場合或若干實時處理與控制的應(yīng)用開發(fā)項目，匯編語言具有明顯的優(yōu)勢。2教學(xué)內(nèi)容第1章 匯編語言基礎(chǔ)知識第2章 80 x86的指令系統(tǒng)第3章 匯編語言程序格式第4章 基本匯編語言程序設(shè)計第5章 高級匯編語言程序設(shè)計3第1章 匯編語言基礎(chǔ)知識1.1 匯編語言及意義1.2

2、 數(shù)據(jù)編碼與運算1.3 數(shù)據(jù)表示1.4 80 x86CPU和寄存器組1.5 存儲器和端口4機器語言 計算機能夠直接識別的數(shù)據(jù)是由二進制數(shù)0和1組成的代碼。 機器指令就是用二進制代碼組成的指令，一條機器指令控制計算機完成一個基本操作。 用機器語言編寫的程序是計算機惟一能夠直接識別并執(zhí)行的程序，而用其他語言編寫的程序必須經(jīng)過翻譯才能變換成機器語言程序。1.1 匯編語言及意義返回本章5匯編語言 匯編語言是一種用符號書寫的、基本操作與機器指令相對應(yīng)的、并遵循一定語法規(guī)則的計算機語言。 匯編語言是一種符號語言，比機器語言容易理解和掌握，也容易調(diào)試和維護。 但對于匯編語言編寫的程序必須經(jīng)過匯編和連接之后，

3、才能在計算機上執(zhí)行。返回本節(jié)返回本章6 用匯編語言編寫的程序稱為匯編源程序。采用微機中任何一個文本編輯器編寫匯編語言源程序。 匯編程序可將匯編語言源程序翻譯成機器代碼目標模塊。 80 x86CPU的匯編程序主要有微軟的宏匯編程序MASM。較著名的還有Borland公司的TASM，無實質(zhì)差別。返回本節(jié)返回本章7 連接程序?qū)R編后的目標模塊轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行程序。連接程序的文件名通常是：。返回本節(jié)返回本章源程序可執(zhí)行文件目標模塊文本編輯器匯編程序連接程序8高級語言 高級程序設(shè)計語言接近于人類自然語言的語法習(xí)慣，與計算機硬件無關(guān)，易被用戶掌握和使用。匯編語言特點匯編語言程序與處理器指令系統(tǒng)密切相關(guān)。程序員

4、可直接、有效地控制系統(tǒng)硬件。形成的可執(zhí)行文件運行速度快、占用主存容量少。返回本節(jié)返回本章91.2 數(shù)據(jù)編碼與運算各種進位計數(shù)制 （1）十進制計數(shù) 十進制數(shù)的基數(shù)為10，采用數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9共10個數(shù)碼來計數(shù)。每位數(shù)字的10k為該位數(shù)字的權(quán)。 例: (795.412)10 = 710291015100410-1110-2210-3返回本章10 （2）二進制計數(shù) 二進制數(shù)的基數(shù)為2，只有0、1兩個數(shù)碼，并遵循逢2進1的規(guī)則，它的各位權(quán)是以2k表示的。 例： (11.1001)2 = 12112012-102-202-312-4n位二進制數(shù)可以表示2n個數(shù)，例如3位二進制數(shù)

5、可以表示8個數(shù)，即000-111。4位二進制數(shù)則表示16個數(shù)，即0000-1111。返回本節(jié)返回本章11 （3）八進制和十六進制計數(shù) 為便于閱讀及書寫，經(jīng)常使用八進制數(shù)和十六進制數(shù)來表示二進制數(shù)。八進制的基數(shù)為8，數(shù)碼為0、1 、2、3、4、5、6、7。十六進制數(shù)的基數(shù)為16，數(shù)碼為0、1 、2、3、4、5、6、7 、8、9、A、B、C 、D、E、F。按同樣的方法，可以容易掌握八進制和十六進制的表示方法。 十進制數(shù)結(jié)尾一般用D、二進制數(shù)用B、八進制數(shù)用O、十六進制數(shù)H。如：117D、1010B，67O，1ABH，。返回本節(jié)返回本章12 商 余數(shù)762=38 0382=19 0192=9 192

6、=4 142=2 022=1 012=0 1數(shù)制的轉(zhuǎn)換 （1）十進制與二、八、十六進制間轉(zhuǎn)換 將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二、八、十六進制數(shù)的方法：將數(shù)分成整數(shù)部分和小數(shù)部分，整數(shù)部分采用除基取余法，小數(shù)部分采用乘基取整法分別進行轉(zhuǎn)換。例：76.425D=1001100.011011B 乘積 整數(shù)0.4252=0.850 00.852=1.70 10.72=1.4 10.42=0.8 00.82=1.6 10.62=1.2 1返回本節(jié)返回本章13例：將十進制數(shù) 轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。 商 余數(shù) 乘積 整數(shù)部分7616=4 C（12） 0.12516=2.0 2416=0 4 轉(zhuǎn)換結(jié)果為：返回本節(jié)返回本章14

7、將二、八、十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)的方法：各位數(shù)碼與其對應(yīng)權(quán)的積再求和即為該進制數(shù)相對應(yīng)的十進制數(shù)。 例： B56.D7H=2902.839844D 。 計算過程： 101.11B = 12202112012-112-2 B56.D7H = B16251616160D16-1716-2 = 2816806 返回本節(jié)返回本章15轉(zhuǎn)換過程：B56.D7H = 1011 0101 0110 . 1101 0111B（2）二進制與八、十六進制間轉(zhuǎn)換 將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八（十六）進制數(shù)的方法：一個二制數(shù)從小數(shù)點向兩個方向每3位(4位)劃為一組(位數(shù)不夠補零)，然后每組用八（十六）進制數(shù)表示就可以了。反之，

8、把八（十六）進制數(shù)每一位用3位（4位）二進制數(shù)表示，就形成相應(yīng)的二進制數(shù)了。 例： B56.D7H = 1011 0101 0110 . 1101 0111B返回本節(jié)返回本章16數(shù)據(jù)運算 （1）二進制數(shù)運算 二進制加法運算規(guī)則：逢2進1。 即 ：000 011 101 110 產(chǎn)生進位1 二進制減法運算規(guī)則：借1作2。 即 ：000 011產(chǎn)生借位1 101 110返回本節(jié)返回本章17 二進制乘法運算與十進制乘法運算類似即 ：000 010 100 111 （2）十六進制運算 加法：當兩個一位數(shù)之和S小于16時，與十進制同樣處理，如果S大于或等于16，則應(yīng)用S-16及進位1取代S。 減法：與十

9、進制類似，夠減時可直接相減，不夠減時服從向高位借1為16的規(guī)則。 乘法：可用十進制乘法的規(guī)則來計算，但結(jié)果必須用十六進制數(shù)來表示。 返回本節(jié)返回本章18例： 0 5 C 3 H 3 D 2 5 H +3 D 2 5 H - 0 5 C 3 H 4 2 E 8 H 3 7 6 2 H 0 5 C 3 H 0 0 A 1 H 0 5 C 3 + 3 9 9 E 3 9 F A 3 H返回本節(jié)返回本章191.3 數(shù)據(jù)表示數(shù)值數(shù)據(jù) 數(shù)值數(shù)據(jù)分為有符號數(shù)和無符號數(shù)。無符號數(shù)最高位表示數(shù)值，而有符號數(shù)最高位表示符號。有符號數(shù)有不同的編碼方式，常用的是補碼。返回本章20（1）原碼： 最高位表示符號（正數(shù)用0

10、,負數(shù)用1），其它位為該數(shù)的二進制數(shù)值，稱為有符號數(shù)的原碼表示。 【例】 X=45D=00101101B X原= 00101101B X=-45D X原=10101101B 原碼表示簡單易懂，但若是兩個異號數(shù)相加（或兩個同號數(shù)相減）,就要做減法。為了把減法運算轉(zhuǎn)換為加法運算就引進了反碼和補碼。返回本節(jié)返回本章21（2）反碼： 正數(shù)的反碼與原碼相同，符號位用0表示，數(shù)值位不變。負數(shù)的反碼符號位用1表示, 數(shù)值位為原碼數(shù)值位按位取反形成，即0變1、1變0。【例】X=45D=00101101B, X反=00101101B X=-45D X反=11010010B（3）補碼： 正數(shù)的補碼與原碼相同，即符

11、號位用0表示，數(shù)值位不變。負數(shù)的補碼為反碼加1形成?！纠縓=45D=00101101B X補=00101101B X=-45 D X補=11010011B返回本節(jié)返回本章22（）符號擴展：在數(shù)據(jù)處理時，有時需要把8位二進制數(shù)擴展成16位二進制數(shù)。當要擴展的數(shù)是無符號數(shù)時，可在最高位前擴展8個0。如果要擴展的數(shù)是補碼形式的有符號數(shù)，那么就要進行符號位的擴展。符號擴展后，其結(jié)果仍是該數(shù)的補碼。返回本節(jié)返回本章23（）數(shù)據(jù)的表示范圍和大小n位二進制數(shù)能表示的無符號整數(shù)的范圍是:0 I 2n-1；n位二進制數(shù)能表示的有符號整數(shù)的范圍是:-2n-1I+2n-1-1（）補碼的加法和減法補碼的特性： 補=

12、 -補= 補補碼的加法規(guī)則：補=補補補碼的減法規(guī)則： -補=補-補返回本節(jié)返回本章求補求補24字符數(shù)據(jù):（）ASCII碼： 標準ASCII碼用7位二進制數(shù)編碼，共有128個。 計算機存儲器基本單位為8位，ASCII碼的最高位通常為0，通信時，最高位用作奇偶校驗位。 常用字符的ASCII碼: 數(shù)字09：30H39H 字母AZ：41H5AH 字母az：61H7AH 空格：20H 回車CR：0DH 換行LF：0AH 注意回車與換行的差別： CR用來控制光標回到當前行的最左端；LF用來移動光標到下一行，而所在列不變。返回本節(jié)返回本章25（） BCD碼：雖然二進制數(shù)實現(xiàn)容易，但不符合人們的使用習(xí)慣，且書

13、寫閱讀不方便，所以在計算機輸入輸出時通常還是采用十進制來表示數(shù)，這就需要實現(xiàn)十進制與二進制間的轉(zhuǎn)換。為了轉(zhuǎn)換方便，常采用二進制編碼的十進制，簡稱為BCD碼。返回本節(jié)返回本章26壓縮BCD碼：以4個二進制位表示1個十進制位，用0000B1001B表示09。 例如，十進制數(shù)6429的壓縮BCD碼表示為0110 0100 0010 1001 B（即6429H）非壓縮BCD碼：以8個二進制位表示1個十進制位，低4位與壓縮BCD碼相同，高4位無意義。 例如，十進制數(shù)6429的非壓縮BCD碼表示為xxxx0110 xxxx0100 xxxx0010 xxxx1001 B 有時，要求非壓縮BCD碼的高4位為

14、0，這時，6429的非壓縮BCD碼為06040209H。返回本節(jié)返回本章271.4 80 x86CPU和寄存器組計算機硬件: 中央處理單元 CPU（Intel 80 x86）對匯編語言程序員，最關(guān)心其中的寄存器 存儲器（主存儲器）呈現(xiàn)給匯編語言程序員的，是存儲器地址 外部設(shè)備（接口電路）匯編語言程序員看到的是端口（I/O地址）返回本章281.4.1 80 x86CPU 計算機執(zhí)行程序時，首先要將其裝入內(nèi)存，然后由CPU執(zhí)行程序指令。CPU的作用： 執(zhí)行算術(shù)與邏輯運算, 控制指令的執(zhí)行。 通常，將Intel公司生產(chǎn)的8086/8088、80286、80386、80486、Pentium、Pent

15、ium Pro、Pentium II、Pentium III、Pentium 4 及其兼容的CPU，統(tǒng)稱為80 x86 CPU或x86 CPU，將基于這些CPU的計算機，稱為80 x86計算機或x86計算機。 其中，8086CPU是Intel公司于1978年推出的16位微處理器，時鐘頻率為5MHz，有16位數(shù)據(jù)信號線，20位地址信號線，可尋址的內(nèi)存地址空間為1MB。返回本章29 80 x86CPU的3種工作模式 1.實模式:與8086兼容的工作模式，只有低20位地址線起作用，僅能尋址第一個1MB的內(nèi)存空間。MS DOS運行在實模式下。 2.保護模式:32位80 x86 CPU的主要工作模式，提

16、供對程序和數(shù)據(jù)進行安全檢查的保護機制。Windows 9x/NT/2000運行在保護模式下。 3.虛擬8086模式:在Windows 9x下，若打開一個MS DOS窗口，運行一個DOS應(yīng)用程序，那么該程序就運行在虛擬8086模式下。返回本節(jié)返回本章301.4.2 80 x86寄存器組 寄存器組返回本節(jié)返回本章311通用寄存器（1）數(shù)據(jù)寄存器 8位數(shù)據(jù)寄存器8個：AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH。 16位數(shù)據(jù)寄存器個：AX、BX、CX、DX。 32位數(shù)據(jù)寄存器4個：EAX、EBX、ECX、EDX。 AL與AH、BL與BH、CL與CH、DL與DH分別對應(yīng)于AX、BX、CX和DX的低8

17、位與高8位。AX、BX、CX和DX分別對應(yīng)于EAX、EBX、ECX和EDX的低16位。返回本節(jié)返回本章32AX寄存器稱為累加器。使用頻度最高，用于算術(shù)、邏輯運算以及與外設(shè)傳送信息等。BX寄存器稱為基址寄存器。常用于存放存儲器地址。CX寄存器稱為計數(shù)器。一般作為循環(huán)或串操作等指令中的隱含計數(shù)器。DX寄存器稱為數(shù)據(jù)寄存器。常用來存放雙字數(shù)據(jù)的高16位，或存放外設(shè)端口地址。返回本節(jié)返回本章33變址和指針寄存器包括SI、DI、SP、BP個16位寄存器和ESI、EDI、ESP、EBP個32位寄存器，主要用于存放某個存儲單元的偏移地址。其中SI、DI、BP和SP分別對應(yīng)于ESI、EDI、EBP和ESP的低

18、16位。 。SI是源變址寄存器，DI是目的變址寄存器，在字符串操作中，SI和DI都具有自動增量或減量的功能。 SP為堆棧指針寄存器，用于存放當前堆棧段中棧頂?shù)钠频刂?；BP為基址指針寄存器，用于存放堆棧段中某一存儲單元的偏移地址。 （2）變址和指針寄存器返回本節(jié)返回本章342段寄存器80 x86CPU的6個16位的段寄存器分別稱為代碼段寄存器CS，數(shù)據(jù)段寄存器DS，堆棧段寄存器SS，附加數(shù)據(jù)段寄存器ES及80386起增加的FS、GS兩個段寄存器。段寄存器用來確定該段在內(nèi)存中的起始地址。代碼段用來存放程序的指令序列。CS存放代碼段的段首址，指令指針寄存器IP指示代碼段中指令的偏移地址。返回本節(jié)返

19、回本章353指令指針8086CPU中的16位指令指針I(yè)P，總是保存下一次將要從主存中取出的指令的偏移地址，偏移地址的值為該指令到所在段段首址的字節(jié)距離。在目標程序運行時，IP的內(nèi)容由微處理器硬件自動設(shè)置，程序不能直接訪問IP，但一些指令卻可改變IP的值，如轉(zhuǎn)移指令、子程序調(diào)用指令等。EIP是80386起增加的32位指令寄存器，IP是EIP的低16位。返回本節(jié)返回本章364.標志寄存器狀態(tài)標志通常由CPU根據(jù)指令執(zhí)行結(jié)果自動設(shè)置，以反映指令執(zhí)行結(jié)果的特征。 80 x86 CPU將狀態(tài)標志作為條件判斷的依據(jù)，以控制程序的執(zhí)行流程。FLAGS是8086CPU中一個很重要的16位標志寄存器，它包含9個

20、標志位，主要用于保存一條指令執(zhí)行后，CPU所處狀態(tài)信息及運算結(jié)果的特征。主要包括條件標志和狀態(tài)控制標志。返回本節(jié)返回本章OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0371條件標志 (1)零標志ZF:若運算結(jié)果為0，則ZF = 1，否則ZF = 0。(2)符號標志SF:若運算結(jié)果為負數(shù)，則SF=1，否則SF=0。(3)進位標志CF:若加法時結(jié)果最高位向前有進位或減法時最高位向前有借位，則CF = 1，否則CF = 0。(4)溢出標志OF:若帶符號數(shù)的運算結(jié)果超出了補碼表示的范圍，則OF = 1，否則OF = 0。(5)輔助進位標志AF:若加法時結(jié)果低4位向前有進位或

21、減法時結(jié)果低4位向前有借位，則AF=1，否則AF=0。(6)奇偶標志PF:若結(jié)果操作數(shù)中1的個數(shù)為偶數(shù)，則PF = 1，否則PF = 0。返回本節(jié)返回本章38深入認識CF和OF CF和OF本質(zhì)上均表示溢出。 CF表示無符號溢出，即運算結(jié)果超出了無符號數(shù)的表示范圍。對于n位二進制數(shù)來說，無符號數(shù)表示范圍為02n-1，例如： n = 8和16時分別為0255和065535。 OF表示帶符號溢出，即運算結(jié)果超出了帶符號數(shù)的表示范圍。對于n位二進制數(shù)來說，帶符號數(shù)表示范圍為-2n-12n-1-1，例如，n = 8和16時，分別為-128127和 -3276832767。返回本節(jié)返回本章39(1)方向標

22、志DF:當DF=1時，每次操作后變址寄存器SI和DI減小，這樣使串處理從高地址向低地址方向處理；當DF=0時，則使SI和DI增大。(2)中斷允許標志IF:當IF=1時，允許CPU響應(yīng)可屏蔽中斷請求，否則關(guān)閉中斷。(3)追蹤標志TF:用于調(diào)試時的單步方式操作。當TF=1時，每條指令執(zhí)行完后產(chǎn)生陷阱，由系統(tǒng)控制計算機；當TF=0時，CPU正常工作，不產(chǎn)生陷阱。2狀態(tài)控制標志 返回本節(jié)返回本章401.5 存儲器和端口1.5.1 存儲器 存儲器是計算機的記憶部件，用來存放程序和數(shù)據(jù)。按所在的位置，存儲器可以分成主存儲器和輔助存儲器。 主存儲器存放當前正在執(zhí)行的程序和使用的數(shù)據(jù)，CPU可以直接存取，它由

23、半導(dǎo)體存儲器芯片構(gòu)成，其成本高，容量小，但速度快。 輔助存儲器可用來長期保存大量程序和數(shù)據(jù),CPU需要通過I/O接口訪問，它由磁盤或光盤構(gòu)成，其成本低，容量大，但速度較慢。 返回本章411.5.2 存儲器單元的地址和內(nèi)容 計算機中信息的單位： 位（Bit）：計算機中存儲信息的基本單位，可存儲一個二進制數(shù)：0或1。 字節(jié)（Byte）：8位二進制位。位編號從右到左為07，第0位為最低位，第7位為最高位。 字（Word）：16位二進制位，2個字節(jié)。位編號從右到左為015，第0位為最低位，第15位為最高位。位07為低字節(jié)，位815為高字節(jié)。 雙字（Double Word）：32位二進制位，4個字節(jié)。位

24、編號從右到左為031，第0位為最低位，第31位為最高位。位015為低字，位1631為高字。返回本節(jié)返回本章42 左圖表明了存儲器中部分存儲單元存放信息情況。從圖可看到,地址為34560H的字節(jié)的存儲單元中的內(nèi)容是34H，而地址為34561H的字節(jié)存儲單元中的內(nèi)容是12H，表示為： (34560H)=34H (34561H)=12H 若從存儲單元中取一個詞,則高地址內(nèi)容在高字節(jié)。例: (34560H)字=1234H返回本節(jié)返回本章 存儲單元地址 ：為了標識和存取每一個存儲單元，給每個存儲單元規(guī)定一個編號，這就是存儲單元地址。 在存儲器里以字節(jié)為單位存儲信息，一個字節(jié)有惟一的地址。 存儲單元的內(nèi)容

25、 ：一個存儲單元中存放的信息稱為該存儲單元的內(nèi)容。431.5.3 物理地址的形成 實模式下允許最大尋址空間為1MB。8086/8088 CPU的地址線是20位的，這樣最大可尋址空間應(yīng)為220=1MB，其物理地址范圍從00000HFFFFFH。而8086CPU寄存器都是16位的。那么，這1MB空間如何用16位寄存器表達呢？ 根據(jù)要求可把1M字節(jié)地址空間劃成若干邏輯段。每個邏輯段必須滿足兩個條件：一是邏輯段的起始地址（簡稱段首址）必須是16的倍數(shù)；二是邏輯段的最大長度為64KB。按照這兩個條件，1M字節(jié)地址空間最多可劃分成64K個邏輯段，最少也要劃分成16個邏輯段。邏輯段與邏輯段可以相連，也可以不連，還可以重疊。返回本節(jié)返回本章44物理地址與邏輯地址 物理地址：內(nèi)存單元的實際地址，也就是出現(xiàn)在地址總線上的地址。 邏輯地址(分段地址)：段地址: 段內(nèi)偏移地址 段地址表示段在內(nèi)存中的起始位置，通常被保存在某個段寄存器中。段內(nèi)偏移地址表示內(nèi)存單元相對于段起始位置的位移，簡稱偏移地址，也叫有效地址EA。 段地址與偏移地址都是16位。 系統(tǒng)采用下列方法將邏輯地址自動轉(zhuǎn)換為20位的物理地址： 物理地址 = 段地址 16 + 偏移地址 例：邏輯地址為 2E00H:1246H 物理地址=2E00H16+1246H=2E000H+1246H =2F246H 每個