编程语言

汇编语言

==学习路径==：

[汇编语言](https://www.bilibili.com/video/BV1Rs411c7HG）

==测试点练习路径==：

汇编语言 - 王爽

基础知识

概念

汇编语言是机器指令便于记忆的的书写格式

组成

  1. 汇编指令（机器码的助记符）
  2. 伪指令（由编译器执行）
  3. 其他符号（由编译器识别）：+-*÷ 由编译器转换为逻辑运算符（与或非）传给计算机执行

基础知识

存储单元的地址（地址信息）
器件的选择，读或写命令（控制信息）
读或写的数据（数据信息）

==总线==：连接CPU与其他芯片的导线

  1. 地址总线

    • 通过地址总线来指定存储单元
    • 一个cpu有N根地址总线，则可以说这个cpu地址总线的宽度位N，最多可以寻找2^n^个存储单元
    • 64位的速度由64位CPU、64位操作系统、64位软件共同决定

  2. 数据总线

    • 数据总线的宽度决定cpu与外界的数据传送速度

  3. 控制总线

    • 有多少根控制总线，就意味着cpu提供了对外部器件的多少种控制

==内存地址空间==：

​ 假如一个cpu的地址总线宽度为10，那么可以寻址1024个内存单元，这些内存单元就构成了这个cpu的内存地址空间

==主板==：

​ 一个PC有一个主板，包含核心器件和主要器件，这些器件通过总线相连

==接口卡==：

​ cpu对外部设备不能直接控制，直接控制这些设备进行互作的是插在扩展插槽的接口卡

==存储器芯片==：

  1. 从读写属性上看分为：随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）

  2. 从功能和连接上分类：

    • 随机存储器RAM

    • 装有BIOS的ROM

      1. BIOS(基本输入输出系统)：由主板和各类接口卡厂商提供的软件系统，可以通过它利用该硬件设备进行最基础的输入输出。cpu与显示器通过显卡；网卡。

    • 接口卡上的RAM

主板逻辑连接：

寄存器（CPU工作原理）

CPU概述

由运算器、控制器、寄存器等器件组成

寄存器概述

8086CPU有14个寄存器

==通用寄存器==：

  1. 通用寄存器：AX，BX，CX，DX：存放一般数据

  2. 8086CPU所有的寄存器都是16位，可以存放两个字节

  1. 为保证兼容性，会将这四个16位的寄存器都分别分为两个独立的8位的寄存器（可独立使用），以兼容以前的8位寄存器

  2. AX可以分为AH（高位）和AL（低位），BX、CX、DX同理

==字==：

一个字=2字节（2B），字高位和低位分别对应寄存器的高位和低位

汇编指令

汇编指令不区分大小写

00C5H+93H=0058H（不是0158H，因为高低8位是独立的，不共用，进制位会被单独存放在特点的寄存器）

物理地址

==16位结构的CPU==：

  1. 运算器一次最多可以处理16位的数据
  2. 寄存器的最大宽度位16位
  3. 寄存器和运算器之间的通路是16位

8086cpu给出物理地址的方法

地址加法器工作原理：

​ 合成物理地址的方法：

​ 物理地址=段地址*16+偏移地址

段的概念

内存并没有分段，段的划分来自于CPU

CPU访问内单元时，必须向内存提供内存单元的物理地址

8086CPU在内部用段地址和偏移地址移位相加的方法形成最终的物理地址

  • CPU可以用不同的段地址+偏移地址形成同一个物理地址

段寄存器

8086CPU有四个段寄存器：

  • CS（代码段寄存器，Code Segment）
  • DS（数据段寄存器，Data Segment）
  • SS（堆栈段寄存器，Stack Segment）
  • ES（附加段寄存器，Extra Segment）

当8086CPU需要访问内存时，由这4个寄存器提供内存单元的段地址

==CS和IP（指令指针寄存器）==

工作流程：

  1. 从CS:IP指向的内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲区
  2. IP=IP+所读取指令的长度，从而指向下一条指令
  3. 执行指令，转到步骤1

在8086CPU加电启动时，CS=FFFFH，IP=0000H，即CPU从内存FFFF0H单元中读取指令执行

==修改CS:IP的指令==

  • mov不能用于设置CS、IP的值

  • 同时修改CS、IP:

​ 而是用转移指令：jmp

​ jmp 段地址:偏移地址

​ jmp 2AE3:3 对应物理地址2AE33

​ jmp 3:0B16 对应物理地址0003*16=00030，00030+00B16=00B46

  • 仅修改IP的内容

​ jmp 某一合法寄存器

​ jmp ax （类似于mov IP,ax）//用寄存器的值修改IP

练习：

依次执行：

  • mov ax,6622H ax=6622

  • jmp 1000:3

  • mov ax,0000 ax=0000

  • mov bx,ax bx=0000

  • jmp bx

  • mov ax,0123H ax=0123

  • 执行mov ax,0000 不断循环

代码段

对于8086PC机，可以根据需求将一组内存单元定义为一个段

可以将长度为N的一组代码存在一组地址连续、起始地址为16的倍数的内存单元中，这段内存是用来存放代码的，从而定义了一个代码段

CS:IP指向代码段，则代码段就被执行，CPU只认CS:IP所指代码段

实验

查看CPU和内存，用机器指令和汇编指令编程

使用工具：DOSBox

​ R:查看、改变CPU寄存器内容

T:执行指令

D:查看内存内容

（1）

  1. 通过-a，将指令输入
  2. 用过-d，来查看内存

  1. 用u来将指令转换为汇编语言

  1. 改变CS:IP指向刚刚执行的指令

  1. 执行当前指令，发现ax被覆盖，并且IP的值也指向了下一个指令

（2）将下面3条指令写入从2000:0开始的内存单元中，利用这3条指令计算2的8次方

  • mov ax,1
  • add ax,ax
  • jmp 2000:0003
  1. -a写入指令
  2. -r改变CS:IP指向指令内存地址
  3. -t依次执行

（3）

  1. -d查看，其中30（十六进制）对应0（ASCII），2F（十六进制）对应/（ASCII），依次对应

  1. -e更改，发现无法更改，因为写在ROM中的，为只读

（4）

观察右上角出现图案，是因为在往显存中写数据，所以出现了图案

寄存器（内存访问）

内存中字的存储

  • 任何两个地址连续的内存单元，N号单元和N+1号单元可以看成两个内存单元，也可以看成一个地址为N的字单元中的高位字节单元和低位字节单元

1地址字单元的中存放的字型数据是124EH

2地址字单元的中存放的字型数据是0012H

DS和[address]

mov指令格式：

  • [ ]：表示一个内存单元
  • [ ]中的0：表示内存单元中的偏移地址

注意：8086CPU不支持将数据直接送入段寄存器（DS）（硬件设计的问题）
所以mov ds,1000H是不合法的

数据–>通用寄存器–>段寄存器

如何将数据从寄存器送入内存单元？也就是从内存单元读数据的逆过程，但是注意通过通用寄存器作为中间人

字的传送

8086CPU是16位结构，有16根数据线，可以一次性传送16位数据（一个字）

  1. 先写入数据

  1. 查看寄存器信息，以及CS:IP所指内存地址的信息

  1. 写入指令

  1. 执行指令，mov ax,[0]:将DS为1000，偏移量[0]，也就是地址为10000H的值，以及高一个的地址的值传入ax，此处也就是10000H以及10001H的值，因此ax=1123，以此类推

add bx,[1]:将bx的值（6622）加上DS为1000，偏移地址为[1]（也就是10001H的值）及高一个的地址（10002H的值），因此bx=6622H+2211H=8833H，以此类推

注意：如何来看是吧[0]、[1]……当作字节（1字节）来看，还是当作字（2字节）来看

  • 如果为ax则当作字来看，则取当前及上一个的地址

  • 如果为al或者ah，则当成字节来看，取当前的地址

  1. 写入数据

  2. 写入指令（11316为十进制，对应十六进制为2C34；sub指令就是相减）

  3. 执行指令

sub bx,[2] 就为bx=bx-[2]，所以bx=2c34-1122=1b12，查看内存信息，1b12已经存入内存

mov、add、sub指令

mov:

add、sub:

数据段

8位为一个字节，16位（2字节）为一个字，32位（4字节）为双字

逻辑地址等于段地址左移4位后加上偏移地址，即逻辑地址 = 段地址 x 16 + 偏移地址

  • 0001:0000 = 0001 *16 +0000 = 0010

栈

push指令：入栈

pop指令：出栈

8086CPU的入栈和出栈都是以字为单位进行

  • push ax：将寄存器ax中的数据送入栈中
  • pop ax：从栈顶取出数据送入ax

入栈：

出栈：

段寄存器SS：存放栈顶的段地址

寄存器SP：存放栈顶的偏移地址

SS:SP指向栈顶元素

push指令执行过程：

pop是push的逆过程

push：先SP=SP-2，再放入数据

pop：先取出数据，再SP=SP+2

注意：pop之后，数据其实依旧在，只是下一次push的时候，会将其覆盖

当栈为空时，SP指向最高地址单元的下一个单元，这样当有数据进来，sp先减2，指向1000EH再将数据写入

换个角度看：

栈顶越界的问题

要根据可能用到的最大栈空间，来安排栈的大小，防止入栈的数据过多而导致超界

执行出栈时也要注意，以防栈空的时候出栈导致超界

push、pop指令

push ds：将一个段寄存器中的数据入栈

pop ds：出栈，用一个段寄存器接收出栈的数据

  • mov ax,001AH
  • mov bx,001BH
  • mov cx,1000H
  • mov ss,cx
  • mov sp,0010H
  • push ax
  • push bx
  • mov ax,0
  • mov bx,0
  • pop bx
  • pop ax

  • mov cx,1000H //段寄存器过渡
  • mov ss,cx
  • mov sp,0010H //栈顶指针
  • mov ax,002AH //赋值
  • mov bx,002BH
  • push ax //入栈
  • push bx
  • mov ax,0 //清零
  • mov bx,0
  • pop ax //用ax来接收刚刚bx的数据
  • pop bx

  • mov ax,1000H
  • mov ss,ax
  • mov sp,2 //因为push之前先执行SP=SP-2，所以将栈顶指针指到10002H
  • mov ax,2266H
  • push ax

栈段

将一段内存当作栈段是我们自己安排的，CPU不会在执行push、pop时自动将我们定义的栈段当作栈空间来使用

汇编语言程序

源程序

汇编指令：有对应的机器码的指令，可以被编译为机器指令，最终被CPU执行

伪指令：没有对应的机器码的指令，最终不被CPU所执行，它是由编译器来执行的指令

  • 伪指令：

segment和ends是一对成对使用的伪指令

功能是定义一个段，segment说明一个段开始，ends说明一个段结束

  • 伪指令使用格式：

​ 段名 segment

​ 段名 ends

一个汇编指令由多个段组成，这些段用来存放代码、数据 、当作栈空间来使用

一个有意义的汇编程序中至少有一个段，这个段用来存放代码

end是一个汇编程序的结束标记，编译器在编译过程中碰到end就结束对源程序的编译

  • assume:

假设某一段寄存器和程序中的某一个segment……ends定义的段相关联

源程序：源程序文件中的所有内容

程序：源程序中最终由计算机执行处理的指令或数据

程序最先以汇编指令的形式存在源程序中，经编译连接后变为机器码，存在可执行文件中

  • 标号：一个标号指代了一个地址
  • codesg放在segment前面，作为一个段的名称，他最终会被编译连接程序处理为一个段的段地址

DOS是一个单任务操作系统