第一章 预备知识.docx

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第一章预备知识

第一章预备知识

汇编语言是面向机器的低级语言：

和其他计算机语言相比，能够充分利用计算机硬件特性；随机器的不同而不同。

学习汇编语言必须做到：

了解特定机器的硬件；了解其数据类型的表示方法；了解其指令系统等。

本章的内容包括：

什么是汇编语言；

汇编源程序举例；

汇编和调试过程；

寄存器组

1.1机器语言与汇编语言

人们用计算机语言操纵计算机，和计算机交流信息。

一般来说，计算机语言可以分为以下几类：

低级语言是面向机器的，为特定机器提出的；

高级语言是面相人的，接近于自然语言，为了方便人们使用提出的。

一、机器语言

机器指令：

能够被计算机识别，并能直接加以执行的语句。

机器语言：

由机器指令构成的集合。

机器指令也叫做硬指令，不同类型的CPU都有自己特有的、一定数量的基本指令，组成其特有的机器语言。

机器指令用二进制代码来表示，这样才能够被计算机识别并直接执行。

机器指令的一般形式为：

例如:

完成操作：

MOVAX,7FH;7FH→AX

操作码指出了运算的种类，如数据传送、加减运算等。

地址码指出了参与运算的操作数和运算结果的存放位置。

用机器语言编程，就意味着要用二进制数0和1编写程序。

这样做效率很低，而且容易出错。

但为了能够充分利用硬件特性，在一些时候仍然需要用低级语言编程，因此人们想办法对机器语言进行改进，提出了汇编语言。

此后很少直接使用机器语言了。

二、汇编语言

从本质上看，汇编语言是一种符号化的机器语言：

用助记符表示机器指令的操作码；

用变量代替操作数的存放地址；

用在语句前加一个标号，来代表该指令的存放地址。

汇编语言的主要操作与机器指令一一对应，是一种用符号书写的（不再是二进制代码）、并遵循一定语法规则的计算机语言。

例如：

MOVAX,7FH

MOVBX,1234H

ADDAX,BX

汇编语言是为了方便用户使用而设计的一种符号语言，并不能直接被计算机识别，必须将汇编语言程序翻译成机器语言程序（也叫目标程序），才能由计算机所执行。

翻译过程的图形表示：

汇编程序不同于汇编语言程序。

汇编语言程序是用汇编语言写的程序，汇编程序是翻译汇编语言程序的加工程序。

汇编程序可分为：

ASM——小汇编程序，占有较小的存贮区，但功能较弱，没有宏功能。

MASM——宏汇编程序，需要较大的存贮区，但功能强大，具有宏能力。

这门课使用的是宏汇编程序。

宏，是指用一个宏指令名字代替程序中重复出现的一组语句，在其它的地方，可以用宏指令名字及不同的参数来调用。

宏的功能类似于子函数，但实现方式不同。

此外，汇编语言还必须指出：

程序从什么地方开始、什么时候结束、数据放在哪里、数据类型是什么、临时存贮区等，这需要一组另外的指令指示MASM工作，这种指令叫做伪指令。

三、为什么要学习汇编语言？

汇编程序产生的目标程序简短，占用的存贮空间小，执行速度快，适合于编写过程控制、多媒体接口、通讯程序。

有些无法用高级语言实现的操作，可以由汇编完成。

机器语言

汇编语言

高级语言

计算机能否直接识别

能

不能

不能

易用性

差

中

好

占据空间

小

小

大

执行速度

快

快

慢

用途

特殊

加密／解密

系统核心

要求速度快，代码短的程序

直接操纵I/O

信息安全

一般性软件开发

1.2汇编源程序举例举例

一、完整源程序

为了对汇编语言有具体的理解，下面编写一个简单的程序：

.386

;堆栈段

STACKSEGMENTUSE16STACK;段名和组合类型

DB200DUP（0）;堆栈的大小为200个字节

STACKENDS

;数据段

DATASEGMENTUSE16;段为16位段

SUMDW?

;SUM为字变量，初值不定

DATAENDS

;代码段

CODESEGMENTUSE16

ASSUMECS:

CODE,SS:

STACK,DS:

DATA,ES:

DATA

START:

MOVAX,DATA

MOVDS,AX;数据段首址送DS

MOVCX,50;循环计数器置初值

MOVAX,0;累加器置初值

MOVBX,1;1→BX

NEXT:

ADDAX,BX;（AX）+（BX）→AX

INCBX

INCBX;（BX）+2→BX

DECCX;（CX）-1→CX

JNENEXT;（CX）≠0转NEXT

MOVSUM,AX;（CX）=0累加结果→SUM

MOVAH,4CH

INT21H;返回DOS

CODEENDS

ENDSTART;源程序结束语句。

程序运行时，启动地址为START

二、分段

在该例中，一共定义了三个段：

堆栈段、数据段和代码段。

.386

;堆栈段

STACKSEGMENTUSE16STACK

…

STACKENDS

;数据段

DATASEGMENTUSE16

…

DATAENDS

;代码段

CODESEGMENTUSE16

ASSUMECS:

CODE,SS:

STACK,DS:

DATA,ES:

DATA

START:

MOVAX，DATA

MOVDS，AX

…

MOVAH，4CH

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

三、语句

该例中的源程序由一系列语句组成。

语句的一般格式为：

[名字]操作符[操作数或地址][;注释]

1.操作符可分为3类：

●指令

●伪指令

●宏

2.操作数也可分为3类：

●数值

●寄存器

●内存

3.常用指令：

MOVAX,0

ADDAX,BX

INCAX

DECCX

等

1.3汇编和调试过程

一、汇编过程

1.必备软件

●MASM.EXE

●LINK.EXE

●TD.EXE

●其他：

文本编辑器、DOSBOX等

2.命令

●MASMDEMO.ASM

汇编DEMO.ASM，应该生成MASM.OBJ

●LINKDEMO.OBJ

连接DEMO.OBJ，应该生成MASM.EXE

●TDDEMO.EXE

调试DEMO.EXE

二、调试程序TurboDebugger的使用

1.如图，TD的界面可分为：

●菜单

●代码操作区

●数据操作区

●寄存器操作区

●标记寄存器操作区

●堆栈段操作区

标记有：

●当前指令标记

●当前栈顶标记

2.TD的主要操作

●单步执行：

F7，F8

●设置（取消）断点：

F2

●直接执行：

F9

3.查看数据区

4.查看用户界面

5.修改数据、指令、寄存器内容

1.4Intel80x86微处理器简介

汇编语言是一种面向机器的低级语言，要学好它，必须对计算机硬件结构有一个初步了解。

一、微型计算机的组成

微型计算机主要由微处理器（CPU）、主存贮器（MM）、外部设备及互连部件组成。

如下图所示：

微处理器是计算机系统的核心。

存贮器：

存放程序以及数据、信息、中间结果。

外设：

I/O设备和大容量存贮器。

I/O设备包括显示器、打印机、键盘等。

二、Intel80x86内部结构

个人电脑的发展，经过了8086、80186、80286、80386等几代产品，Intel80x86是1985年推出的32位处理器，按功能可分为执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）。

其中运算器执行所有的算术和逻辑运算指令；控制器负责计算机的控制工作（如取出指令、发出各种控制命令）。

其内部结构如下所示：

各部分的功能：

1.总线接口部件：

是CPU与整个计算机系统之间的高速接口

功能：

接受所有的总线操作请求，并按优先权进行选择，最大限度地利用本身的资源为这些请求服务。

2.执行部件：

寄存器组、标志寄存器、算逻部件、控制部件等组成

功能：

从译码指令队列中取出指令并且执行

（1）数据寄存器组（EAX，EBX，ECX，EDX）

●EAX（累加器）Accumulator

●EBX（基址寄存器）Base

●ECX（计数寄存器）Count

●EDX（数据寄存器）Data

作用：

用来保存操作数、运算结果或作指示器、变址寄存器，减少存取操作数所需要的访问总线和主存储器的时间，加快运行速度。

注意：

●它们既可作32位、16位寄存器，也可作8位寄存器使用。

●16位和8位的寄存器不能作指示器或变址寄存器。

（2）指示器变址寄存器组（ESI、EDI、ESP、EBP）

作用：

一般用来存放操作数的偏移地址，用作指示器或变址寄存器。

●ESI（SourceIndex），称为源变址寄址器；字符串指令源操作数的指示器；

●EDI（DestinationIndex），称为目的变址寄存器；字符串指令目的操作数的指示器

●ESP（StackPointer），称为堆栈指示器，存放的是当前堆栈段中栈顶的偏移地址；

●EBP（BasePointer），为对堆栈操作的基址寄存器；

3.指令预取部件和指令译码部件

指令预取部件：

通过总线接口部件，把将要执行的指令从主存中取出，送入指令排队机构中排队。

指令译码部件：

从指令预取部件中读出指令并译码，再送入译码指令队列排队供执行部件使用。

指令指示器:

它总是保存着下一条将要被CPU执行的指令的偏移地址，其值为该指令到所在段首址的字节距离。

4.分段部件和分页部件

（1）使用分段部件和分页部件实现虚拟存储空间映射到物理存储空间

程序员使用二维地址，即“段地址：

段内偏移地址”

段地址：

段内偏移地址一维的线性的地址

虚拟的线性的地址主存储器的物理地址

（2）段寄存器用来保存段首地址

●代码段寄存器CS

●堆栈段寄存器SS

●数据段寄存器DS

●附加段寄存器ES

●附加段寄存器FS

●附加段寄存器GS

5.指令执行过程：

（1）指令预取部件和指令译码部件

由EIP取得指令的偏移地址

EIP增量，形成下一条指令的地址

（2）分段部件和分页部件

由分段部件和分页部件，将“CS:

EIP”转换为指令的物理地址

（3）总线接口部件

从主存中取指令送到预取指令队列

（4）CPU按序从预取指令队列中取出指令送到指令译码部件。

（5）指令译码部件译码，执行部件执行指令;

（6）执行过程中若需要取主存操作数，从指令中取得操作数偏移地址

（7）分段部件和分页部件

由分段部件和分页部件，将“段首址:

偏移地址”转换为操作数的物理地址

（8）总线接口部件

从主存中取数据送到执行部件

三、80x86的三种工作方式

1.实方式（实际地址）

操作相当于一个可进行32位快速运算的8086（内部32位、外部总线16位数据、20位地址）

2.保护方式（虚地址）

是80386设计目标全部达到的工作方式，通过对程序使用的存储区采用分段、分页的存储管理机制，达到分级使用互不干扰的保护目的。

能为每个任务提供一台虚拟处理器，使每个任务单独执行，快速切换。

3.虚拟8086方式

保护方式下所提供的同时模拟多个8086处理器。

本章作业

一、1.2

二、利用寄存器，编程实现：

（12+34）*56–78，结果放在寄存器AX中