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计组笔记 08 汇编语言

汇编语言通过指令与伪指令实现对硬件的直接控制，核心在于数据定义、寄存器操作与过程调用机制，并依赖栈完成参数传递与现场保护。 其程序设计遵循结构化思想，通过顺序、分支与循环控制流程，并结合模块化与过程化方法实现复杂功能与代码复用。

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作者 Neutrino
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计组笔记 08 汇编语言

第8章 汇编语言

适配 8086/MASM 语法

0. 汇编语句的一般形式与约定

  • 通式：[label:] mnemonic operand1[, operand2] ;注释
  • 操作数：寄存器 / 立即数 / 存储器（可带符号名、位移、[寄存器]）/ 表达式。
  • 大小写与空格：不敏感；分号 ; 之后是注释。
  • 一条语句一个功能；空行、仅注释行编译器不处理。
  • 常见段框架：
.MODEL  SMALL               ; 或 TINY/SMALL/MEDIUM/COMPACT/LARGE
.STACK                      ; 可省长度，默认 1KB（教材默认 1024）
.DATA                       ; 数据段
    var DW 1234h
.CODE
start:                      ; 程序入口（COM 常用 label，EXE 常配 STARTUP）
    mov ax, @data          ; 经典 SMALL 初始化
    mov ds, ax
    ; …… Your code ……
    EXIT                   ; 等价于 .EXIT / INT 21h,4Ch
END start
  • 内存模型：
    • TINY：单段（.COM）；SMALL：1 Code + 1 Data；MEDIUM：多 Code，1 Data；COMPACT：1 Code，多 Data；LARGE：多 Code，多 Data（每段≤64KB）。

1. 数据定义与伪指令（Directive）

1.1 数据定义（存储器保留 + 初始化）

| 伪指令 | 大小 | 典型写法 | 说明 | | — | — | — | — | | DB | 1 字节 | DB 12, 0FFh, 'A',"Hi" | 可混合字节常数与字符串 | | DW | 2 字节 | DW 1234h, 0 | 按小端序存放 | | DD | 4 字节 | DD 0ABCDEF0h | 双字 | | DQ | 8 字节 | DQ 12345678h, 9ABCDEF0h | 四字 | | DT | 10 字节 | DT 10 dup(0) | 有的教材用于 BCD/扩展精度 |

  • 重复：DUP(n)，如 DB 10 DUP(0)；嵌套可 DB 3 DUP('ABC')。
  • 字符串："ABC" 等价三个字节 41h,42h,43h。
  • 地址表达式：允许 OFFSET 符号 或由编译器计算的表达式（本教材更多用 LEA 装入 EA）。

1.2 命名与类型

  • EQU：给表达式/常量取名：TABW EQU 2。编译期替换，不占存储。
  • LABEL 类型：给当前位置贴类型化标签（并指明它的段:偏移类型），如：Here LABEL WORD。

1.3 段与程序组织

  • 低级段法：
段名  SEGMENT [对齐/组合/类别]
    ……（段体）
段名  ENDS

1

- 组合关键字（PUBLIC、STACK、MEMORY 等）按教材用于链接器段合并；类别用于说明用途（'CODE'、'DATA'）。 + **高级段法**（MASM 简化）：`.MODEL`、`.STACK [n]`、`.DATA`、`.CODE`。 + `ASSUME`：声明段寄存器与逻辑段关联（简化模式多数由编译器自动处理）。 + `ORG`：设定**当前位置**（常见于设备/引导扇区编程）。 + `END [入口标号]`：**唯一终止语句**；指定可执行入口（EXE）。

1.4 模块化汇编伪指令

  • PUBLIC 符号：本模块导出符号（变量/过程/标签等）。
  • EXTRN 名:TYPE[, 名:TYPE]：声明外部符号，TYPE 可为 BYTE/WORD/DWORD/FAR/NEAR/ABS 等。

例：EXTRN puts:FAR, gCount:WORD

1.5 其他“文档类”伪指令

  • NAME 模块名：目标模块名。
  • TITLE text：页眉标题（打印/列表标题）。
  • SUBTTL text：小标题；PAGE [行数[,列宽]]：分页设置。
  • .STARTUP：设入口准备；.EXIT：返回 DOS（等价 INT 21h,4Ch）。

2. 过程（子程序）与调用

2.1 定义与调用

; 定义
ProcName  PROC  NEAR|FAR
    ; …… 过程体 ……
    RET           ; 或 RET n（栈平衡返回）
ProcName  ENDP

; 调用
CALL ProcName     ; 近调用改 IP；FAR 同时改 CS:IP
  • NEAR/FAR：是否跨段；同一代码段内取 NEAR；跨段或 DOS 子程序常取 FAR。
  • 返回：RET [n]；RET n 会在返回前 弹栈并额外丢弃 n 字节（常用于“被调用者清栈”的参数约定）。

2.2 入口/出口约定与现场保护

  • 入口参数：调用时的先决条件（需要哪些寄存器/内存参数）。
  • 出口结果：返回后在哪些寄存器或内存可取到结果。
  • 现场保护（保存/恢复寄存器）三法（教材原话要点）：
    1. 调用者保存：先 PUSH 自己要用的寄存器，返回后 POP。
    2. 被调者保存（最常见）：过程开始 PUSH 所用寄存器，结束前 POP。
    3. 统一工作寄存器区：用专用内存区保存/恢复（少见，但试题爱考“还有这种方式”）。

实操惯例：过程体第一行 push ax bx cx dx si di bp（按需），结束前对称 pop …，中间可用 BP 做栈基址访问参数。

2.3 参数传递方式

  1. 寄存器传参：快、简单，数量受限。
  2. 存储单元传参：把地址/变量作为“形参”放在约定位置（DS:…）；可共享全局。
  3. 栈传参：PUSH 实参，过程内用 BP 定框访问，如 [BP+4]、[BP+6]……；可配 RET n 清栈。
    • 延伸：返回值也可放栈或寄存器（AX/AX:DX）。

2.4 递归与可重入

  • 递归：过程调用自身（直接/间接）。考点是“必须使用栈保存返回地址与局部数据”。
  • 可重入：过程允许在执行中再次被调用（含中断打断），要求不使用静态易变的全局区，或正确保护它。

3. 指令系统要点

3.1 数据传送/栈/I-O

  • MOV：不许内存↔内存；不可写 MOV CS, …。
  • PUSH/POP：以字为单位更改 SP；SS:SP 指向栈顶。
  • XCHG：寄存器/存储器互换（不能与立即数）。
  • IN/OUT：立即端口 8 位；16 位端口放 DX。IN AL/AX, DX / OUT DX, AL/AX。
  • XLAT：AL ← [BX + AL]（查表）。

3.2 算术/逻辑/移位/比较

  • ADD/ADC，SUB/SBB，INC/DEC（不改 CF），NEG（若操作数≠0 → CF=1）。
  • CMP：只改旗标；配 Jcc。
  • MUL/IMUL、DIV/IDIV：结果位宽翻倍；除法商/余位置记忆（8位：AL/AH；16位：AX/DX）。
  • 逻辑：AND/OR/XOR/TEST（TEST 不写回）。
  • 移位：SHL/SHR/SAL/SAR；循环：ROL/ROR/RCL/RCR。被移出位→CF；1 位左移 OF = 旧MSB ⊕ 新MSB。

3.3 条件与循环控制

  • 条件跳转表：
    • 判断位：JZ/JE(ZF)，JNZ/JNE，JS/JNS(SF)，JO/JNO(OF)，JP/JPE/JNP/JPO(PF)，JC/JNC(CF)。
    • 无符号：JB/JNAE(CF=1), JAE/JNB(CF=0), JA/JNBE(CF=0∧ZF=0), JBE/JNA(CF=1∨ZF=1)。
    • 有符号：JL/JNGE(SF≠OF), JGE/JNL(SF=OF), JG/JNLE(ZF=0∧SF=OF), JLE/JNG(ZF=1∨SF≠OF)。
  • 计数循环：LOOP（CX-- 且 CX≠0 跳）；LOOPE/LOOPZ（再加 ZF=1）；LOOPNE/LOOPNZ（再加 ZF=0）。
  • 无条件跳转：JMP 近/远、直接/间接（表驱动）。

3.4 串操作与前缀

  • MOVS/CMPS/SCAS/STOS/LODS + B/W；隐含 DS:SI（源）、ES:DI（目的）；
    DF=0 递增，DF=1 递减；REP/REPE/REPNE 结合 CX 计数。

4. 结构化程序设计

4.1 顺序结构

  • 语句线性执行。注意：更新段寄存器/栈寄存器要成对，并保证数据段有效。

4.2 分支结构

  • 二分支：IF-THEN-ELSE → CMP + 合适的 Jcc + JMP 跳过；
  • 多分支：
    • 多次 CMP + 多个 Jcc；
    • 或“跳转表”——JMP WORD PTR [BX+SI] 等间接转移（段内/间接）。

4.3 循环结构

  • 计数循环（for）：初始化计数 → 体 → 计数/条件 → 回到体首；CX 常用。
  • 条件循环（while/do-while）：先判后跳或先做后判。
  • 嵌套循环：外层与内层的计数寄存器/标志位不要混用；方向标志 DF 的设置在进入串循环前明确 CLD/STD。

5. 过程化编程要点

5.1 过程设计流程

  1. 明确问题定义
  2. 建立数学模型
  3. 确定算法/处理方案
  4. 画流程图
  5. 编写程序（结构化，过程化）
  6. 上机调试
  7. 试运行与分析结果
  8. 整理/投人运行

5.2 过程接口（I/O）与注释

  • 入口：需要参数、起始状态、被改动资源；出口：返回值与状态。
  • 注释建议写明：用途、输入、输出、破坏寄存器、被调用过程等（试卷会考“应当说明哪些内容”）。

5.3 参数传递细化

  1. 寄存器（直接、显式、常用）
  2. 立即数（把常量写在指令中）
  3. 存储单元（通过变量表地址传入/传出）
  4. 栈（最灵活；可嵌套、可递归；配 BP 定位参数）

过程返回多结果：寄存器 + 存储单元混合最常见；或在调用点分配输出缓冲区地址传入。

5.4 递归/嵌套调用

  • 递归：每次调用都生成新的返回地址与局部副本；必须正确 PUSH/POP，可配帧指针 BP 管理局部变量。
  • 嵌套：一个过程内部 CALL 另一个；需注意调用深度与寄存器保护。

6. 易错

  1. MOV不能 mem↔mem；XCHG 也不行（寄存器必须参与）。
  2. PUSH/POP 对象为字；8086 栈向低地址生长（SP-=2 入栈）。
  3. INC/DEC 不影响 CF；NEG 若操作数非 0 → CF=1。
  4. IN/OUT：立即端口只有 8 位；16 位端口号放 DX。
  5. CMP/TEST 只改旗标、不写回。
  6. LEA 与 MOV 区分：LEA reg, mem 取有效地址（不访存）；MOV reg, mem 取内容（访存）。
  7. CBW/CWD 是符号扩展（AL→AX、AX→DX:AX）。
  8. DIV/IDIV 若除数为 0 或商溢出 → 异常（题目常问结果寄存器位置）。
  9. 条件转移：无符号用 CF/ZF，有符号用 SF与OF 的关系。
  10. 串指令：方向由 DF 控制；进入循环前记得 CLD（正向）或 STD（反向）；计数在 CX。
  11. 过程：NEAR 只改 IP；FAR 同时改 CS:IP；RET n 会清理 n 字节参数。
  12. 递归/可重入：必须依赖栈；避免使用共享可变全局（或妥善保护）。
  13. .STARTUP/.EXIT 是伪指令层面的入口/退出封装；END 入口 指出程序起点。
  14. PUBLIC/EXTRN：模块间符号导出/声明，EXTRN 名:类型 的类型要写对（FAR/NEAR/BYTE/WORD 等）。

7. 典型模板

7.1 SMALL 模型 + 过程 + 栈传参

.MODEL SMALL
.STACK 100h
.DATA
    msg DB "sum=",0
    a   DW 3
    b   DW 5
.CODE
start:
    mov ax, @data
    mov ds, ax

    ; 栈传参：右到左压栈
    push b
    push a
    call Sum2             ; AX ← a+b
    add  sp, 4            ; 调用者清栈（也可在被调者用 RET 4）

    ; …… 使用 AX 的结果 ……

    EXIT
;-------------------------
; int Sum2(word x, word y) -> AX
Sum2 PROC NEAR
    push bp
    mov  bp, sp
    push bx              ; 现场保护（示例）

    mov ax, [bp+4]       ; y
    mov bx, [bp+6]       ; x
    add ax, bx

    pop  bx
    pop  bp
    ret                  ; 若被调者清栈可写：ret 4
Sum2 ENDP
;-------------------------
END start

7.2 串搬运 + 条件/计数循环

cld                      ; DF=0，正向
mov cx, count
mov si, OFFSET src
mov di, OFFSET dst
rep movsb                ; 拷贝 CX 个字节

; 比较直到找到 0
mov cx, maxlen
mov di, OFFSET buf
mov al, 0
repne scasb              ; 找 0：当 AL≠[ES:DI] 时继续，ZF=1 表示命中
jnz not_found
; found...

8. 程序设计与文档伪指令

  • TITLE/SUBTTL：打印/列表标题；
  • PAGE rows[,cols]：分页设置；
  • NAME：模块名；
  • 过程化文档：过程接口（入口/出口/破坏寄存器）、参数说明与返回值、寄存器保护策略、调用关系图
学习笔记, 计组笔记
计算机组成原理 汇编语言
本文由作者按照 CC BY-NC 4.0. 进行授权
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