汇编干货第三章

包含多个段的程序

前面说道，如果要使用安全的内存空间，0:200~0:2FF是相对安全得内存空间，可是这段空间只有256字节，如果需要的空间大于256字节该怎么办呢？

在操作系统允许的情况下，程序可以取得任意容量的空间。

取得空间的方法有两种。

• 加载程序时为程序分配
• 执行过程中向系统申请（这里不讨论）

若要一个程序在加载时取得所需的空间，则必须在源程序做出说明。

上面是从内存空间获取的角度上，谈定义段的问题。为了可读性、功能设计，一般一额定义不同的段来存放。

关于段的问题，我们将以这样的顺序讨论多个段的问题：

• 在一个段中存放数据、代码、栈;
• 将数据、代码、栈放入不同的段中。

在代码段中使用数据

我们可以在程序中，定义我们希望处理的数据，数据作为程序的一部分一同被编译、链接写到可执行文件中。

考虑这样一个问题，编程计算8个数据的和，结果存放在AX寄存器中，下面是用我们前面知识写出的代码。

这里出现了一个新的指令dw，dw即“define word”，在这里，定义了8个字型数据，占用16字节的内存空间。

使用Debug调试程序，不运行，发现一个问题，程序所在的内存区为075C:0（DS=075C）,前256字节存放着PSP，程序的存放位置应为076C:0，使用U指令查看确发现有点不对。

实际上，看到其实是有dw定义的数据，从第16字节开始才是汇编指令对应的机器码。

怎样执行程序中的指令呢？在Debug中，可以手动修改IP寄存器的值，从而使CS:IP指向程序的另一条指令。

这样一来，在系统运行时就会出现问题，程序的入口不是我们希望执行的指令。

借助伪指令可以通知编译器程序的入口。

有了这个指令，可以仿照这个模板写出更多的程序，start上面安排数据，start和end start之间安排代码。

在代码段中使用栈

这里的检测点没做出来，看视频才想通的，后来发现这个题目第一眼没看懂。

检测点考察dw定义的数据在内存空间的位置，理解了这一点，题目就可以做出来了。

注释未知的指令，在debug模式中运行可以直观的感受到到这一点。

将数据、代码、栈放入不同的段

前面的内容中，我们将数据、栈和代码都放到了一个段里面，编程的时候需要注意何处是数据，何处是栈，何处是代码。显然这样有问题：

• 程序混乱
• 8086的段空间限制只有64KB

下面的程序用不同的段实现了上面的功能

• 对于不同的段，使用不同的段名联系不同的段寄存器。
• 注意红线的部分，段名相当于一个标号，代表了段地址，8086CPU不允许将一个数值送入段寄存器，因此使用其它寄存器中转
• “代码段”、“数据段”、“栈段”完全是我们的安排 CPU如何处理定义的段的内容，取决与程序中具体的汇编指令。
  • 段名只是为了阅读性
  • cs:code等代码将段名和寄存器联系起来
  • end start指明了程序的入口，CS:IP指向这个入口，从而执行程序的第一条指令

编写、调试具有多个段的程序

这里是两个检测点，为了理解不同段在内存空间中的排列，一个段在内存空间中最小单位为16字节。

限于篇幅原因，我这里介绍比较最后的一个实验。

程序如下，编写code段的代码，用push指令将a段中的前8个字型数据逆序存储在b段中。

写出程序很容易，不过这不是我要说的重点。

程序运行完之后，查看内存空间，注意我这里查看的DS。

从数据对应关系不难判断，76C:00~76C:1F是我们定义的数据段， 076C:20~76C:2E是我们定义的栈段，76C:30之后是代码段。

查看对应的寄存器，也验证了这一点，

$076C \times 10H+0=76C0H=76C \times 10H+0$

$076C \times 10H+20=76E0H=76E \times 10H+0$

$076C \times10H+30=76F0H=76F \times 10H+0$

这里主要涉及到了一些段编译的规则，编译的规则影响了内存的分配。我们在使用SSD格式化的时候，有一个选项为4K对齐，4K对齐是为了让操作系统的最小分配单元和闪存的一个页对应，提高读写效率，实际使用过程中，即使文件没有那么大，实际占用的均为4KB的倍数，在这一点上和编译规则有些相似。

更灵活的定位内存地址的方法

前面，我们用[0]、[bx]的方法，定位内存单元的地址。本章介绍更为灵活的定位内存地址和相关的编程方法。

and和or指令

;and指令：逻辑与指令，按位进行与运算
mov al,00001111B
and al,11110000B
;执行后AL=00000000B  相应位设为0
;or指令：理解与指令，按位进行或运算
mov al,00001111B
or  al,11110000B
;执行后 AL=11111111B 相应位设为1

以字符形式给出的数据

计算机中所有的信息都是二进制，而人能理解的信息是具有约定意义的字符。将字符存储在计算机中，就要对其进行编码。计算机存储的信息展示给我们看时，就要对其进行解码。

ASCII是基于拉丁字母的一套编码系统。例如，文件编辑过程中，按一下按键的“a”键，计算机用ASII码规则编码为61H存储在内存中;文件编辑器从内存中取出61H，送入显卡上的显存中；显卡用ASII码的规则解释显存的内容，显卡驱动显示器，我们在显示器看到了字符“a”。

我们可以在汇编程序中，用‘……‘的方式指明数据是以字符的形式给出，编译器将转化为相对应的ASCII码。

大小写转换的问题

在codesg中填写代码（我这里写好了），将datasg中的第一个字符串转化为大写，第二个字符转化为小写。

查看字母的ASCII表。

可以发现，大写字母到小写字母在于寄存器中第5个字符的不同（我没说错，从右往左数，从0到7），那么这道题的关键在于将第5个字符置0的转换了，写出上面的代码就很简单了。

[bx+idata]

前面使用[bx]的方式来指明一个内存单元，还可以使用[bx+idata]来表示内存单元，他的偏移地址为[bx]+idata。

有了这个特性，前面我们做过一道将a段和b段的内容相加到c段中的题目，可以将代码优化。

可以看出灵活的内存访问方式，减少了指令，加快的程序运行速度。

SI+DI

SI和DI是8086CPU中和BX功能相近的寄存器，SI和DI不能分成两个8为寄存器来使用

[bx+si]和[bx+di]

在前面，我们用[bx]和[bx+idata]的方式来指明一个内存单元，还可以使用更为灵活的方式：[bx+si]和[bx+di]

[bx+si]表示一个内存单元，它的偏移地址为(bx)+(si)（即bx中的数值加上si的数值）

[bx+si+idata]和[bx+di+idata]

[bx+si+idata]表示一个内存单元，偏移地址为(bx)+(si)+(idata)。

不同的寻址方式的应用

• [idata]用一个常量表示内存地址，可直接定位一个内存单元
• [bx]用一个变量表示内存地址，可间接定位一个内存单元
• [bx+idata]用一个变量和常量表示内存地址，可在一个起始位置的基础上用变量间接定位一个内存单元
• [bx+si]用两个变量表示地址
• [bx+si+idata]用两个变量和一个常量便是地址。

如下图，将datasg段中的每个单词改为大写字母

db指令和dw指令类似，不过他定义的是字节型数据

总共数据有4行，每行有3个字母需要更改，也就是$4\times3$此二重循环，有限的循环可以使用loop指令，这里需要存储两个循环次数，经过艰苦的思考（并没有，我想不出来，看书上思路了），可以使用空寄存器DX暂存，循环完成后又拿回（下图左）。

程序中进场需要进行数据的暂存，寄存器的数量有限，如果不适用寄存器，只能使用内存了，我们开辟了新的一块内存，先存放在内存中，需要的时候在从内存单元中恢复（下图中）。

我们使用内存来暂存数据，这是比较聪明的选择，但是值得推敲的是，我们用怎样的结构来保存这些数据，从而使程序更为清晰。

一般来说，在需要暂存数据的时候，都应该使用栈。

我们使用栈暂存数据，采用相关的指令将数据入栈，需要时在出栈（下图右）。

为什么要用[bx+si+data]的形式来表示？

• 为了可阅读性，理解数据的起始，体现了偏移的思想

程序如何改进？

• 更多的数据入栈，比如上面的BX进行入栈

数据处理的两个基本问题

• 处理的数据在什么地方
• 要处理的数据有多长

reg和sreg

定义描述性的符号reg和sreg，reg表示一个寄存器，sreg表示一个段寄存器。

reg：x、bx、cx、dx、ah、al、bh、bl、cx、bl、dh、dl、sp、bp、si、di;

sreg：ds、ss、cs、es

bx、si、di和bp

• 8086CPU中，只有这4个寄存器可以用在[…]中进行内存单元寻址
• 在[…]可以单个出现，或只能以4中组合出现：bx和si、bx和di、bp和si、bp和di.
• 指令没有显性给出段地址，段地址就默认在SS中。

处理的数据在什么地方

机器指令不关心数据的值多少，而关心指令执行前一刻，它将要处理的数据所在的位置。指令执行前，处理的数据可以在3个地方：CPU内部、内存、端口（后面介绍）

汇编语言中数据的表达

• 立即数：直接在包含在机器指令中的数据（执行前在CPU的指令缓冲器中），称为立即数（idata)
• 寄存器：数据在寄存器中，给出寄存器名使用
• 段地址（SA）和偏移地址（EA）：段地址默认在DS中，若BP做为有效地址的一部分，段地址默认在SS中，可以显性给出段寄存器

寻址方式

数据存放在内存中的时候，可是用多种方式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。

指令的数据有多长

8086CPU中，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。

• 通过寄存器指明要处理的数据的尺寸，mov ax,1与mov al,1
• 没有寄存器时，用操作符指明：X ptr指明内存单元长度，X可以为word或byte

顺便说一下，[bx].10h[si]=[bx+16+si]。

div指令

div是触发指令

• 除数：有8位和16位两种，在一个reg或内存单元中
• 被除数：默认放在AX或DX和AX中
  • 如果除数为8位，则被除数则为16位，默认在AX中存放
  • 如果除数为16位，被除数为32位,在DX和AX中存放，DX存放高16位，AX存放低16位
• 结果
  • 如果除数为8位，AL存储除法操作的商，AH存储除法操作的余数
  • 如果除数为16位，AX存储除法操作的商，DX存储除法操作的余数

单纯看这段话容易看懵，在debug模式中试验下。

说明，这里演示的是$\frac{16}{3}=5\cdots\cdots1 $,其中16的部分在指令中我使用的是十六进制”10H“。

伪指令dd

前面使用db和dw定义字节型数据和字型数据。dd用来定义dword(double word，双字)型数据

伪指令dup

dup是一个操作符，同db、dw、dd等一样，也是由编译器识别处理的符号。配合db、dw、dd等数据定义伪指令使用，用来进行数据的重复。

使用的格式如下

db 重复的次数  dup （重复的字节型数据）
dw 重复的次数  dup （重复的字型数据）
dd 重复的次数  dup （重复的双字型数据）

实验七

这里基本将所有的知识都运用起来了，笔者自己做的时候感觉自己好渣，想不出来。还是需要进行分析，理解数据从哪里来，到哪里去，中间做了什么。

题目是将data中的年、收入、计算的人均收入写到table段中。直接给代码。

• 年份的传递，可以使用寄存器，使用栈明显是更好的选择
• 使用相应的寄存器存储偏移量，可以使用[bx+idata]访问数据节省寄存器
• 除法运算中被除数为双字，使用AX、DX分别存储低16位和高16位，将AX中的商传递到Table段

实验的反思

这个实验的段名仿佛在暗示什么，回顾我们做了什么，我们将零散的数据结构化，使数据阅读性提升，使用偏移地址访问非常遍历。换句话说，如果编写程序时，将数据结构化，程序效率也将提升。程序的效率与数据组织的合理不合理有关，有一门课程叫数据结构，讲的就是这么个问题。

本质上可以归纳为对数据的组织，而下一章转移指令的原理，本质上是对代码的组织。