汇编语言课件.docx
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汇编语言课件
汇编语言的特点：
Ø面向机器的低级语言，通常是为特定的计算机或计算机系列专门设计的。
Ø保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点。
Ø可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备,如磁盘、存储器、CPU、I/O端口等。
Ø目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的程序设计语言。
Ø经常与高级语言配合使用，应用十分广泛。
第一章基础知识
教学目的和要求：
Ø熟练掌握进位计数制和各种进位计数制之间的数制转换
Ø掌握计算机中数和字符的表示方法
教学重点：
Ø二进制数和十六进制数运算
教学难点：
Ø十六进制数的运算
1.1进位计数制与不同基数的数之间的转换
1.1.1二进制数转换为十进制数
方法：
按权展开
例如：
1010110.1011B=26+24+21+2-1+2-3+2-4
1.1.2十进制转换为二进制数
方法：
整数部分：
除基取余，自底向上
小数部分：
乘基取整，自顶向下
例如：
N=130D，求其对应的二进制数
130D=10000010B
1.1.3十六进制数及其与二进制、十进制之间的转换
1．十六进制数←→二进制数
例如：
3B2H=10110110010B
1001001101B=24DH
2．十六进制数←→十进制数
3B2H=3×162+11×161+2×160
23D=17H
1.2二进制数和十六进制数的运算
1.2.1二进制数运算
逢二进一借一为二
加法规则乘法规则
0+0=000=0
0+1=101=0
1+0=110=0
1+1=0（进位1）11=1
1.2.2十六进制数运算
1．加法和减法
逢十六进一借一为十六
2．乘法
化为十进制数，求得结果后再化为十六进制数
1.3计算机中数和字符的表示
1.3.1数的补码表示
规则：
正数的补码等于原码
负数的补码等于其绝对值的原码各位取反然后末位加一
如：
－36D，机器字长为16位，求其补码
36的原码为0000000000100100
按位取反：
111111*********1
末位加一：
111111*********0
1.3.2补码的加法和减法
加法规则：
[X+Y]补码=[X]补码+[Y]补码
减法规则：
[X-Y]补码=[X]补码+[-Y]补码
例如：
机器字长为8，求[32－17]补，[32＋6]补
[32－17]补：
00100000
＋11101111
＝00001111
[32＋6]补：
00100000
＋00000110
＝00100110
注：
补码减法可转换为补码加法
进位和溢出
进位:
由于运算结果超出了位数,最高有效位向前的进位，这一位自然丢失，一般不表示结果的对错。
溢出：
表示结果超出了字长允许表示的范围，一般会造成结果出错。
1.3.3无符号数
1.3.4字符表示法
ASCII码：
用一个字节来表示一个字符，低7位为字符的ASCII值，最高位一般用作校验位。
1.4几种基本的逻辑运算
第二章80x86计算机组织
教学目的和要求：
Ø熟练掌握中央处理器的组成，以及存储器的寻址方式等。
教学重点：
ØCPU的组成、8086寄存器组、以及实模式存储器寻址
教学难点：
Ø8086寄存器组、实模式存储器寻址
2.180x86微处理器
由80386微处理器芯片构成的微机称为386微机，由80486微处理器芯片构成的微机称为486微机，P15表2.1反映出从8086～PentiumII的一些主要技术参数，大家可通过它了解一下CPU的发展历程。
2.2基于微处理器的计算机系统构成
2.2.1硬件
运算器：
所有算术与逻辑运算
控制器：
全机控制工作，从存储器中取出指令，经译码分析后向全机发出取数、执行、存数等控制指令。
存储器：
计算机的记忆部件
I/O设备：
负责与外界通信的输入、输出设备，如显示器、键盘等
大容量存储器：
可存储大量信息的外部存储器，如磁盘、光盘等
数据线：
传送信息
地址线：
指出信息来源和目的地
控制线：
规定总线的动作
注：
系统总线的工作由总线控制逻辑指挥
2.2.2软件
软件系统包括：
系统软件和应用软件。
2.3中央处理机
2.3.1中央处理器CPU的组成
算术逻辑部件
控制逻辑
工作寄存器
386后出现了高速缓冲存储器
2.3.280x86寄存器组
寄存器是运算器中的存储单元。
分为：
程序可见的寄存器（在汇编语言程序设计中用到的寄存器）
程序不可见的寄存器（程序设计不可用，由系统调用的）
程序可见的寄存器包括：
通用寄存器，专用寄存器，段寄存器
1、通用寄存器
（1）数据寄存器（AX、BX、CX、DX）
用来暂时存放计算过程中所用到的操作数、结果或其它信息，可以以字（16位）也可以以字节（8位）的形式访问。
以AX为例：
（2）指针（或变址）寄存器（SP、BP、SI、DI）
运算过程中存放操作数，只能以字（16位）为单位使用；存储器寻址时，提供偏移地址。
ØSP（堆栈指针寄存器）
用来指示段顶的偏移地址；
ØBP（基址指针寄存器）
可作为堆栈区中的某一个基地址，与堆栈段寄存器SS联用来确定堆栈段中的某一存储单元的地址；
ØSI（源变址寄存器）和DI（目的变址寄存器）
一般用来确定数据段中某一存储单元的地址。
2、专用寄存器（IP、SP、FLAGS）
ØIP（指令指针寄存器）
存放代码段CS中的偏移地址。
在程序运行的过程中，始终指向下一条指令的首地址，与代码段CS联用来确定下一条指令的物理地址。
ØSP（堆栈指针寄存器）
与堆栈段寄存器SS联用来确定堆栈段中栈顶的地址，即存放栈顶的偏移地址。
ØFLAGS（标志寄存器/程序状态寄存器PSW）
包括条件码标志、控制标志、系统标志，可按位操作。
图2.480X86的标志寄存器
（1）条件码标志位
记录程序中运行结果的状态信息，根据有关指令的运行结果由CPU自动设置，用作后续条件转移指令的转移控制条件。
①溢出标志（OF）
在运算过程中，如操作数超出了机器能表示的范围称为溢出。
此时OF置1，否则置0。
②符号标志（SF）
记录运算结果的符号，负时置1，否则置0。
③零标志（ZF）
运算结果为0时置1，否则置0。
④进位标志（CF）
最高有效位有进位时置1，否则置0。
⑤辅助进位标志（AF）
记录运算时第3位产生的进位值，有进位时置1，否则置0。
⑥奇偶标志（PF）
用来为机器中传送信息时可能产生的代码出错情况提供检验条件。
当结果操作数中1的个数为偶数时置1，否则置0。
（2）控制标志位
①方向标志（DF）
在串处理指令中控制处理信息的方向。
当DF为1时，每次操作后使变址寄存器SI和DI减小，串处理从高地址向低地址方向处理。
当DF为0时，每次操作后使变址寄存器SI和DI增大，串处理从低地址向高地址方向处理。
（3）系统标志位
用于I/O、中断屏蔽、程序调试、任务切换和系统工作方式等的控制。
一般应用程序不必关心这些位，只有系统程序员或需要编制低层I/O设备控制等程序时才需要。
①陷阱标志（TF）
用于调试时的单步方式操作。
TF为1时，每条指令执行完后产生陷阱，由系统控制计算机；TF为0时，CPU正常工作，不产生陷阱。
②中断标志（IF）
当IF为1时，允许CPU响应可屏蔽中断请求，否则关闭中断。
（第八章）
③I/O特权级（IOPL）
在保护模式下，用于控制对I/O地址空间的访问。
（第八章）
（4）标志位的符号表示
表2-1标志位的符号表示
标志名
标志为1
标志为0
OF溢出（是／否）
DF方向（减量／增量
IF中断（允许／关闭）
SF符号（负／正）
ZF零（是／否）
AF辅助进位（是／否）
PF奇偶（偶／奇）
CF进位（是／否）
OV
DN
EI
NG
ZR
AC
PE
CY
NV
UP
DI
PL
NZ
NA
PO
NC
3.段寄存器（放在2.4.2中讲解）
段寄存器：
用于存放段地址的寄存器。
8086/8088，80286中的段寄存器包括：
代码段寄存器：
CS
数据段寄存器：
DS
堆栈段寄存器：
SS
附加段寄存器：
ES
80386以后增加了FS,GS，它们也是附加段寄存器。
2.4存储器
2.4.1存储单元的地址和内容
1.存储单元的地址
物理地址：
在存储器里以字节为单位存储信息，每一个字节单元给以一个唯一的存储器地址，称为物理地址。
说明：
Ø地址从0开始编号，顺序地每次加1。
Ø在机器里，地址用无符号的二进制数表示，当常以无符号十六进制数做为书写格式。
思考：
地址总线分别为20位、24位、32位、36位时，可访问的单元地址范围。
2.存储单元的内容
Ø存储单元的内容：
一个存储单元中存放的信息，书写格式为：
（地址）=内容
例如：
（0004）=34H
Ø字数据存储时，低位字节存入低地址，高位字节存入高地址，这样两个字节单元构成一个字单元，字单元地址以它的低地址表示。
同理，双字数据存放在连续的4个存储单元内。
例如：
（0023H）=1234H
Ø同一地址既可以看作字节单元地址，也可以看作字单元地址或双字单元、四字单元地址。
Ø访问存储器时以字为单位进行，即机器以偶地址访问存储器，对于奇地址字单元需访问两次存储器。
Ø设X为某存储单元地址，则（X）表示该单元的内容，如果X的内容仍然为一个地址Y，则Y的内容表示为（（X））。
例如：
（0004H）=1234H，（1234H）=231EH，则（（0004H））=231EH。
2.4.2实模式存储器寻址
1.存储器地址的分段
为何要进行分段？
分段的目的：
解决16位字长的机器无法直接表示20位地址的问题。
机器规定：
从0地址开始，每16个字节为一小段。
如下：
00000，00001，00002，……，0000F;
00010，00011，00012，……，0001F;
………………;
FFFF0，FFFF1，FFFF2，……，FFFFF
分段方法：
对存储器分段时，段可以起始于任意小段的首地址，而不是任意地址，段的大小可以是1B~64KB的任意个字节。
物理地址：
在1M的存储器里，每个存储单元都有一个唯一的20位地址，称为该单元的物理地址。
段地址：
每一段的起始地址，由于该地址的最低4位为0，故只取高16位。
偏移地址：
段内相对于段起始地址的偏移量。
例如：
设段地址为1200H，则下图中内存单元内容为56H的存储单元偏移地址为0003H。
物理地址的计算方法：
物理地址=段地址×16+偏移地址
例如：
段地址为1234H，偏移地址为0002H，求其物理地址。
1234H×16+0002H=12342H
注：
每个存储单元都有唯一的物理地址，但可由不同的段地址和不同的偏移地址构成。
例如：
下列地址对应同一物理地址。
段地址为2000H，偏移地址为003DH
段地址为2003H，偏移地址为000DH
2.段寄存器
段寄存器：
专门存放段地址的寄存器。
包括：
（1）代码段CS：
存放当前正在运行的程序；
（2）数据段DS：
数据段存放当前运行程序所用的数据，如果程序中使用了串处理指令，则其源操作数也存放在数据段中；
（3）堆栈段SS：
堆栈段定义了堆栈的所在区域；
（4）附加段ES：
附加段是附加的数据段，它是一个辅助的数据区，也是串处理指令的目的操作数存放区；
在80386及其后继的80X86中新增段寄存器
（1）FS
（2）GS
2.4.3保护模式存储器寻址（略）
2.5外部设备
外部设备与主机（CPU和存储器）的通信通过外设接口进行，每个外设接口包括一组寄存器，一般有三种不同的用途:
①数据寄存器：
存放在外设和主机间传送的数据，起缓冲器的作用。
②状态寄存器：
保存外部设备或接口的状态信息，以便CPU了解和测试外设的工作情况。
③命令寄存器：
CPU给外设或接口的控制命令。
注：
Ø各种外部设备都有以上三种类型的寄存器，只是每个接口所配备的寄存器数量不同。
Ø外设中的每个寄存器都有一个端口（port）地址（端口号），组成了独立于内存的I/O地址空间。
第三章80x86的指令系统和寻址方式
教学目的和要求：
Ø熟练掌握8086的寻址方式
Ø熟练掌握8086的指令系统
教学重点：
Ø8086的指令系统和寻址方式
教学难点：
Ø寻址方式的理解，各指令的用法
指令系统的一般格式：
操作码操作数，操作数，……，操作数
一地址指令：
只有一个操作数
二地址指令：
有二个操作数，
常见格式为：
操作码目的操作数，原操作数
三地址指令：
有三个操作数
3.180x86的寻址方式
操作数可存放的位置：
Ø立即数
Ø寄存器中
Ø存储器中
3.1.1与数据有关的寻址方式
1、立即寻址方式
操作数直接存放在指令中。
如：
MOVAX，10A7H；源操作数的寻址方式为立即寻址
MOVAL，87H
注：
常用来表示常数，只能用于源操作数，不能用于目的操作数。
2、寄存器寻址方式
操作数存放在CPU内部的寄存器中，指令指定寄存器号。
如：
MOVAX，BX
INCCX
ADDBL，7；目的操作数的寻址方式为寄存器寻址方式
注：
16位操作数，可用AX，BX，CX，DX，SP，BP，SI，DI
8位操作数，可用AL，AH，BL，BH，CL，CH，DL，DH
（除了上述两种寻址方式外，其他的寻址方式中操作数均保存在存储器中，介绍之前先学习几个定义）
有效地址（EA:
EffectiveAddress）：
即偏移地址
可由以下四部分组成：
位移量：
存放在指令中的一个8位，16位或32位的数或符号地址。
基址:
存放在基址寄存器中的内容。
（常用于指向数据段中数组或字符串的首地址）
变址：
存放在变址寄存器中的内容。
（常用于访问数据段中数组的某个元素或字符串的某个字符）
比例因子：
用于386及以后机型，可以是1，2，4，8，常用于访问数组。
8086～80286有效地址的组成部分：
位移量
8，16位
基址寄存器
BX,BP
变址寄存器
SI,DI
比例因子
无
有效地址的计算公式：
EA=基址+变址+位移量
386以后：
EA=基址+变址×比例因子+位移量
3、直接寻址方式
数据在存储器中，有效地址由指令直接给出。
EA=位移量
注：
有效地址就是偏移地址。
如：
MOVAX，[1008H]
则：
执行完后：
（AX）=1234H
注：
1．可用符号地址（类似于变量名）代替数值地址。
如
MOVAX,VALUE或者MOVAX,[VALUE]
2．有效地址直接给出，段地址默认为数据段。
若访问其他段的数据，需加段跨越前缀。
MOVAX，ES:
[1008H]
3.字数据存放在存储器中时，高地址存放在高字节，低地址存放在低字节。
4、寄存器间接寻址
基址寄存器：
BX，BP
变址寄存器：
SI，DI
操作数在存储器中，有效地址为基址寄存器或变址寄存器的内容。
即：
EA=基址/变址
如：
MOVAX，[BX]
设（DS）=3000H，（BX）=2000H，（32000H）=12H，（32001H）=34H
则：
EA=（BX）=2000H
物理地址=32000H
执行后：
（AX）=3412H
注：
当基址寄存器用BP时，默认段为SS，否则为DS。
该规则在以后的几种寻址方式中同样适用。
如：
MOVAX，[BP]
（DS）=3000H，（SS）=2000H，（BP）=2000H
则：
物理地址=22000H
5、寄存器相对寻址
EA=基址/变址+位移量
如：
（1）MOVAX，[BP+1000H]
（2）MOVAX，COUNT[BX]或MOVAX，[BX+COUNT]
COUNT为位移量。
如果（DS）=3000H，（SS）=2000H，（BP）=2000H，（BX）=3120H，COUNT=0040H
则：
（1）物理地址=23000H
（2）物理地址=33160h
6、基址变址寻址方式
EA=基址+变址
如：
MOVAX，[BX][SI]或MOVAX，[BX+SI]
7、相对基址变址寻址方式
EA=基址+变址+位移量
如：
MOVAX，COUNT[BX][DI]或MOVAX，[BX+DI+COUNT]
（注意：
教材43-44，8-10的寻址方式为386以后机型增加的寻址方式，在此不再介绍。
）
3.1.2与转移地址有关的寻址方式（略）
3.2程序占用的空间和执行的时间（略）
补充：
汇编语言的编写及调试运行过程
1、汇编语言源程序的基本格式
注：
Ø程序必须有代码段，而数据段、附加段、堆栈段只有必要时才有。
Ø用ASSUME将我们定义的各段与段寄存器相对应。
Ø在程序开始时，应将除代码段以外的其余各段的段地址赋给相应的段寄存器。
Ø程序结束时要有返回DOS的语句。
2、程序调试过程
1、编辑.ASM汇编语言源程序。
（在DOS下可用EDIT编写）
EDITA.ASM
2、用MASM对源程序汇编，产生.OBJ的目标文件。
MASMA.ASM或MASMA；
注：
如果提示有语法错误，则不产生.OBJ文件，此时我们要返回第1步修改源程序。
3、用LINK对.OBJ文件进行连接，产生.EXE的可执行文件。
LINKA.OBJ或LINKA；
4、执行.EXE可执行文件，或者用DEBUG对.EXE文件进行调试。
执行：
A
调试：
DEBUGA.EXE
3、DEBUG常用指令简介
1、U（反汇编）命令
格式：
U或U地址或U地址1地址2
功能：
从代码段中指定地址进行反汇编
常用方式：
U 从上次结束的位置进行反汇编
U地址 从指定地址开始进行反汇编
2、G（执行）命令
格式：
G[=地址1][地址2]
功能：
从地址1开始执行到地址2，或执行到程序结束。
常用方法：
G 从当前位置执行到程序结束
G地址 从当前位置执行到指定地址
3、T（跟踪）命令
格式：
T[=地址1][数值N]
功能：
从地址1起执行N条指令后停止。
常用方法：
T 仅执行当前一条指令
4、D（显示）命令
格式：
D[地址]或D[地址1地址2]
功能：
显示指定内存单元的内容
常用方法：
D地址 从指定地址开始显示内存单元的内容
注：
如果地址仅仅是偏移地址，则系统默认为数据段。
5、R（寄存器）命令
格式：
R[寄存器名]
功能：
显示指定寄存器的值
常用方法：
R 显示所有寄存器的值
6、Q（退出）命令
格式：
Q
3.380x86的指令系统
学习汇编语言指令应该把握以下几点：
①汇编指令的共性
·双操作数指令中，两个操作数不能同为存储单元，也不能同为段寄存器，目的操作数不能为立即数。
·单操作数指令中，操作数可以是除立即数以外的任何寻址方式
②指令对标志寄存器的影响
③各指令的格式、使用方法和注意事项
1、传送指令
1）通用传送指令
包括：
MOV、PUSH、POP、XCHG
①MOV最基本的传送指令
格式：
MOV DST，SRC
执行的操作：
（DST）←（SRC）
说明：
Ø目的操作数不能为CS和IP
Ø传送的数据可以是8位或16位，取决于操作数的形式
Ø源操作数的长度应该小于或等于目的操作数的长度
Ø所有通用传送指令都不改变标志位
例如：
MOVAX，BX √
MOVAX，[BX] √
MOV[AX]，[0000H]×
MOVVALUE，24H √
MOVCS，1243H ×
②PUSH、POP堆栈操作指令
·PUSH进栈指令
格式：
PUSHSRC
执行的操作：
（SP）←（SP）-2
（（SP）+1，（SP））←（SRC）
·POP出栈指令
格式:
POPDST
执行的操作:
（DST）←（（SP）+1，（SP））
（SP）←（SP）+2
说明:
ØPUSH和POP是字操作
Ø操作数为除立即数以外的任何形式
ØPOP指令不能用CS
Ø常用于对寄存器值的保存和恢复
③交换指令XCHG
格式:
XCHGOPR1,OPR2
操作:
（OPR1）←→（OPR2）
说明:
ØOPR表示操作数
Ø两操作数中至少有一个为寄存器,但不能为段寄存器或IP
Ø允许字/字节操作
如:
XCHGAX,BX √
XCHGAX,[0011H]√
XCHGBX,1 ×
XCHGBX,CS ×
2）累加器专用传送指令
包括:
INOUTXLAT
这组指令只限于使用AX或AL传送信息。
用于与外设直接的数据传递。
①IN输入指令
长格式：
INAL，PORT（字节）
INAX，PORT（字）
执行的操作：
（AL）←（PORT）（字节）
（AX）←（PORT+1，PORT）（字）
短格式：
INAL，DX（字节）
INAX，DX（字）
执行的操作：
（AL）←（（DX））（字节）
（AX）←（（DX）+1，（DX））（字）
②OUT输入指令
长格式：
OUTPORT，AL（字节）
OUTPORT，AX（字）
执行的操作：
（PORT）←（AL）（字节）
（PORT+1，PORT）←（AX）（字）
短格式：
OUTDX，AL（字节）
OUTDX，AX（字）
执行的操作：
（（DX））←（AL）（字节）
（（DX）+1，（DX））←（AX）（字）
说明：
ØIN指令：
I/O→AL或AX
ØOUT指令：
AL或AX→I/O
ØI/O设备中前256个端口（0-FFH）端口号可使用长格式直接在指令中指定。
Ø端口号>FFH时，只能用短格式。
例如：
写出下列指令：
把端口34H的字数据送到存储单元str中。
INAX,34H
MOVSTR,AX
或者：
MOVDX,34H
INAX,DX
MOVSTR,AX
把端口2AFH的字节数据送到存储单元str1中。
MOVDX,2AFH
INAL,DX
MOVSTR1,AL
把存储单元STR中的字数据送到端口28H中。
MOVAX,STR
OUT28H,AX
或：
MOVAX,S
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