匯編語言講義第一章

匯編語言程序設計第一章 匯編語言根底知識1.1計算機系統(tǒng)概述1.2數(shù)據(jù)表示1.3INTEL80x86系列微處理器1.1計算機系統(tǒng)概述1.1.1計算機的程序設計語言1.1.2計算機的軟件1.1.3計算機的硬件1.1.1計算機的程序設計語言計算機的程序設計語言可以分為低級語言和高級語言。低級語言有機器語言和匯編語言。高級語言有C/C++、PASCAL、BASIC等。1.機器語言計算機可以直接識別的是二進制數(shù)0和1的代碼。機器指令〔Instruction〕就是用二進制編碼的指令，一條機器指令控制計算機完成一個操作。指令系統(tǒng)〔InstructionSet〕是指某種處理器所支持的所有指令的集合。機器語言〔MachineLanguage〕就是指令系統(tǒng)及使用它們編寫程序的規(guī)那么。機器語言程序是計算機唯一能夠直接識別并執(zhí)行的程序。用其他語言編寫的程序都要翻譯、轉換成機器語言程序。機器語言程序常稱為目標程序〔或目的程序〕。機器指令一般由操作碼〔Opcode〕和操作數(shù)〔Operand〕組成。操作碼說明處理器要進行的操作；操作數(shù)說明參加操作的數(shù)據(jù)對象。2.匯編語言匯編語言是一種符號語言，用助記符表示操作碼，用易于記憶的符號表示操作數(shù)。助記符一般是說明指令功能的英語單詞或其縮寫。匯編格式指令就是用助記符表示的指令。匯編語言〔AssemblyLanguage〕是指匯編格式指令集以及使用它們編寫程序的規(guī)那么。用匯編語言編寫的程序就是匯編語言程序，或稱匯編語言源程序。匯編語言源程序要由匯編程序對其進行“匯編〞，轉換成機器語言程序才能由處理器執(zhí)行。二者不同3.高級語言〔High-levelProgrammingLanguage〕高級語言比較接近于人類的自然語言，與具體的計算機硬件無關。用高級語言編寫的源程序需要經(jīng)過編譯或解釋程序的翻譯，才可轉換為機器語言程序。編譯程序：現(xiàn)把高級語言程序翻譯成機器語言程序〔或先翻譯成匯編語言程序，然后再由匯編程序再次翻譯成機器語言程序〕，然后再在機器上執(zhí)行。解釋程序：直接把高級語言程序在機器上運行，一邊解釋一邊執(zhí)行。實現(xiàn)100與256相加機器指令B86400050001A30020匯編指令MOVAX,100 ADDAX,256MOV[2000H],AX高級語言表達：100＋256匯編語言與高級語言的特點匯編語言：與處理器密切相關；通用性、可移植性較差?！踩秉c〕功能有限，涉及到硬件細節(jié)，編寫程序比較繁瑣，調試起來比較困難。〔缺點〕匯編指令與機器指令一一對應，可以直接有效地控制計算機硬件，可以產(chǎn)生運行速度快、指令序列短小的高效率目標程序?！矁?yōu)點〕高級語言：與具體計算機無關，可在多種計算機上編譯后運行。功能強大，不必關心瑣碎問題，采用類似自然語言的語法，易于掌握和應用。不易直接控制計算機的硬件操作，產(chǎn)生的目標程序較龐大、運行速度較慢?；旌暇幊? 取長補短匯編語言的主要應用場合匯編語言的大局部語句直接對應著機器指令，執(zhí)行速度快，效率高，代碼體積小，在那些存儲器容量有限，但需要快速和實時響應的場合比較有用，比方儀器儀表和工業(yè)控制設備中。在系統(tǒng)程序的核心局部，以及與系統(tǒng)硬件頻繁打交道的局部，可以使用匯編語言。比方操作系統(tǒng)的核心程序段、I/O接口電路的初始化程序、外部設備的低層驅動程序，以及頻繁調用的子程序、動態(tài)連接庫、某些高級繪圖程序、視頻游戲程序等。匯編語言可以用于軟件的加密和解密、計算機病毒的分析和防治，以及程序的調試和錯誤分析等各個方面。1.1.2計算機的軟件一個完整的計算機系統(tǒng)分為硬件和軟件兩大局部。硬件〔Hardware〕是計算機系統(tǒng)的機器局部，是計算機工作的物質根底。軟件〔Software〕是為了運行、管理和維護計算機而編制的各種程序的總和，廣義的軟件還應該包括與程序有關的文檔。軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應用軟件。見圖1.1計算機軟件層次圖。后一頁圖1.1計算機軟件層次圖操作系統(tǒng)常駐監(jiān)督程序系統(tǒng)程序庫裝入程序連接程序翻譯程序文本編輯程序調試程序驅動程序文件管理程序I/O用戶程序 用戶程序庫系統(tǒng)軟件 用戶軟件返回1.系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指為了方便使用、維護和管理計算機系統(tǒng)而編制的一類軟件及其文檔。操作系統(tǒng)〔operatingsystem〕是系統(tǒng)軟件的核心。操作系統(tǒng)是系統(tǒng)程序的集合。它負責管理系統(tǒng)的軟硬件資源，向用戶提供方便、有效和可靠的工作環(huán)境。操作系統(tǒng)的主要局部是常駐內存監(jiān)督程序〔monitor〕，只要一開機它就存在于內存中，它可以從用戶接收命令，并使操作系統(tǒng)執(zhí)行相應的動作。I/O驅動程序〔I/Odriver〕用來對I/O設備進行控制或管理。文件管理程序〔filemanagement〕用來處理存儲在外存中的大量信息，對其中的信息以文件〔file〕的形式進行存取、復制及其他操作。文本編輯程序〔texteditor〕用來建立、輸入或修改文本，并使它存入內存或大容量存儲器中。翻譯程序〔translator〕：系統(tǒng)程序中的翻譯程序包括匯編程序、解釋程序和編譯程序。連接程序〔linker〕用來把要執(zhí)行的程序與庫文件或其他已經(jīng)翻譯好的子程序〔能完成獨立功能的程序模塊〕連接在一起，形成機器能執(zhí)行的程序。裝入程序〔loader〕用來把程序從外存?zhèn)魉偷絻却妫员銠C器執(zhí)行。調試程序〔debug〕是系統(tǒng)提供給用戶的能監(jiān)督和控制用戶程序的一種工具。系統(tǒng)程序庫〔systerlibrary〕和用戶程序庫〔userlibrary〕，各種標準程序、子程序和一些文件的集合稱為程序庫，它可以被系統(tǒng)程序或用戶程序調用。2.應用軟件應用軟件是解決某一問題的程序及其文檔。返回進行匯編語言程序設計所需要的軟件系統(tǒng)軟件DOS平臺Windows的虛擬MS-DOS環(huán)境應用軟件文本編輯器：用來錄入、修改源程序。常用的有：DOS的EDIT全屏幕編輯器；Windows的Notepad計事本；程序開發(fā)系統(tǒng)中的程序編輯器，例如你熟悉的TurboC編輯器；MASM集成開發(fā)環(huán)境PWB的編輯器。匯編程序：將匯編源程序翻譯成目標程序。微機的匯編程序有多種版本，如MASM、NASM、MASM、AT&T等。連接程序LINK.EXE：將目標程序轉換成可執(zhí)行程序。調試程序：進行程序排錯。常用的有：DOS的DEBUG程序；MASM的CodeView；TurboDebugger等。集編輯、匯編、連接和調試為一體的綜合開發(fā)環(huán)境。如MASM的程序員平臺PWB。集編輯器、匯編/反匯編、運行debug的軟件模擬工具〔虛擬PC〕EMU8086。源程序可執(zhí)行文件目標模塊文本編輯器匯編程序連接程序調試程序1.1.3計算機的硬件計算機的硬件分為五大組成局部：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備?！踩缦聢D〕運算器和控制器是計算機的核心，合成中央處理單元CPU〔CentralProcessingUnit〕或處理機、處理器〔Processor〕。輸入設備和輸出設備往往通稱為外部設備〔Peripheral〕，簡稱外設或I/O設備。在微型計算機中，CPU由一個大規(guī)模集成電路芯片構成，被稱為微處理器〔Microprocessor〕。后一頁微型計算機的系統(tǒng)組成I/O接口主存儲器系統(tǒng)總線CPU寄存器控制器運算器輔助存儲器輸入設備輸出設備1.中央處理單元運算器執(zhí)行所有的算術和邏輯運算?？刂破髫撠煱阎噶钪饤l從存儲器中取出，經(jīng)譯碼分析后向機器發(fā)出各種控制命令。CPU內部還有一些高速存儲單元，稱為存放器〔Register〕。它們?yōu)樘幚韱卧峁└鞣N操作所需的數(shù)據(jù)。2.存儲器〔Memory〕存儲器是計算機的記憶部件。它用來存放程序以及程序中所涉及的數(shù)據(jù)。按所在位置，存儲器可以分為主存儲器〔主存、內存〕和輔助存儲器〔輔存、外存〕。〔二者區(qū)別〕按讀寫能力，存儲器可以分為隨機存儲器RAM〔讀寫存儲器〕和只讀存儲器ROM?！捕邊^(qū)別〕存儲器地址〔Address〕、存儲器容量。主存與存放器的區(qū)別。3.外部設備外部設備是實現(xiàn)人機交互和機間通信的一些機電設備。輸入設備用來接受用戶輸入的原始數(shù)據(jù)和程序，并將它們轉化為計算機可識別的形式存放到內存中。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標等。輸出設備用來將存放在內存中由計算機處理的結果轉變?yōu)槿藗兯芙邮艿男问?。常用的輸出設備有顯示器、打印機等。每個外設必須通過輸入輸出接口電路〔I/O接口〕與系統(tǒng)連接。程序員所見的I/O接口由一組存放器組成。一般說來，這些存放器有三種不同的用途：數(shù)據(jù)存放器：用來存放要在外設和主機間傳送的數(shù)據(jù)，實際起了緩沖器的作用。狀態(tài)存放器：用來保存外設或接口的狀態(tài)信息，以便CPU在必要時檢測外設的狀態(tài)，了解外設的工作情況。命令存放器：又稱控制存放器，CPU給外設或接口的控制命令通過此存放器送給外設。各種外部設備都有以上三種類型的存放器，只是每個接口所配備的存放器數(shù)量是根據(jù)設備的需要確定的。為了區(qū)別這些存放器，各個存放器進行了編號，形成I/O地址，通常被稱作I/O端口〔Port〕。這樣就組成了一個獨立于內存儲器的I/O地址空間。實際上，系統(tǒng)就是通過這些端口與外設進行通信的。4.系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線把CPU、存儲器和I/O設備連接起來，用來傳送各局部之間的信息。系統(tǒng)總線包括數(shù)據(jù)線、地址線和控制線三組。數(shù)據(jù)線：雙向的，用來傳送信息。地址線：單向的，用來指出信息的來源和目的地?？刂凭€：雙向的，用來規(guī)定總線的動作，如方向等。系統(tǒng)總線的工作由總線控制邏輯負責指揮。返回主存與輔存的主要區(qū)別主存：用于存放當前正在執(zhí)行的程序和使用的數(shù)據(jù)；CPU可以直接存取。由半導體芯片構成，其本錢高、容量小、速度快。輔存：用于長期保存大量程序和數(shù)據(jù)；CPU要通過I/O接口訪問。由磁盤或光盤構成，其本錢低、容量大、速度較慢。目錄返回RAM和ROM的主要區(qū)別RAM:RAM可以按地址隨機讀寫。斷電后不能保存信息。ROM:其中的信息只能被讀出。斷電后仍能保存信息。目錄返回存儲器地址、存儲容量存儲器由大量存儲單元組成。為了區(qū)別每個單元，對它們進行編號，每個存儲單元就有了一個惟一的存儲器地址〔Address〕。每個存儲單元存放一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，一個字節(jié)B〔Byte〕包含了8個二進制位b〔bit〕。存儲容量是指存儲器所具有的存儲單元個數(shù)，其根本單位是字節(jié)B。常用的單位是KB〔千字節(jié)〕，MB〔兆字節(jié)〕，GB〔吉字節(jié)〕，TB〔太字節(jié)〕。1KB=210B=1024B，1MB=210KB=220B，1GB=210MB=230B，1TB=210GB=240B。目錄返回主存與存放器的區(qū)別共同點：存放二進制信息不同點：位置：存放器在CPU；主存在CPU外部。訪問方式：對存放器按名訪問；對主存按地址訪問。目錄返回1.2數(shù)據(jù)表示1.2.1進位計數(shù)制1.2.2數(shù)制之間的轉換1.2.3編碼1.2.4有符號數(shù)的表示法1.2.5無符號整數(shù)1.2.1進位計數(shù)制在采用進位計數(shù)制的系統(tǒng)中，如果只用r個根本符號〔0，1，2，……，r-1〕表示數(shù)值，那么稱其為基r數(shù)制，r稱為該數(shù)制的基數(shù)，而數(shù)制中每一個固定位置對應的單位值稱為“權〞。規(guī)那么為“逢r進一〞。習慣上常用的是十進制計數(shù)。一個任意的十進制數(shù)可以表示為： anan-1…a0.b1b2…bm其含意是： an×10n+an-1*10n-1+…+a0*100+b1*10-1+b2*10-2+…bm*10-m其中ai〔i=0，1，…，n〕，bj〔j=1，2，…，m〕是0，1，2，3，4，5，6，7，8，9十個數(shù)碼中的一個。十進制的基數(shù)為10，且遵循逢十進一的規(guī)那么。上式中對應于每位數(shù)字的10k稱為該位數(shù)字的權，所以每位數(shù)字乘以其權所得到的乘積之和即為所表示數(shù)的值。例如：1234.56=1×103+2×102+3×101+4×100+5×10-1+6×10-2計算機中為了便于存儲及計算的物理實現(xiàn)，采用了二進制數(shù)。二進制數(shù)的特點為：基數(shù)為2，只有0，1兩個數(shù)碼，各個位權以2k表示，遵循逢二進一的規(guī)那么。二進制數(shù)anan-1…a0.b1b2…bm可以表示為： an×2n+an-1*2n-1+…+a0*20+b1*2-1+b2*2-2+…bm*2-m其中ai，bj非0即1。例如：1011.011=1×23+0×22+1×21+1×20+0×2-1+1×2-2+1×2-3為了便于表示二進制數(shù)，人們又常用到十六進制數(shù)，另外還有八進制數(shù)。幾種常用進位計數(shù)制特點十進制(Decimal)二進制(Bianry)八進制(Octal)十六進制(Hexadecimal)基數(shù)r102816基本符號0，1，2，3，4，5，6，7，8，90，10，1，2，3，4，5，6，70，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F(xiàn)（a～f）權10k2k8k16k規(guī)則逢十進一逢二進一逢八進一逢十六進一后綴D或d或缺省B或b字母O或oH或h1.2.2數(shù)制之間的轉換二進制、八進制、十六進制數(shù)轉換成十進制數(shù)任意數(shù)anan-1…a0.b1b2…bm=an×rn+an-1*rn-1+…+a0*r0+b1*r-1+b2*r-2+…bm*r-m=對應的十進制數(shù)其中r為2、8或16。例如：1011.011B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+1×2-2+1×2-3=11.875D〔37〕8=3×81+7×80=〔31〕103ABH=3×162+10×161+11×160=839D十進制數(shù)轉換成二進制、八進制、十六進制數(shù)十進制數(shù)的整數(shù)局部采用除r〔=2，8，16〕取余法:把要轉換的十進制數(shù)的整數(shù)局部不斷地除以二進制、八進制或十六進制數(shù)的基數(shù)2，8或16，并記下余數(shù)，直到商為0為止。第一次取得的余數(shù)為轉換后整數(shù)局部的最低位。十進制數(shù)的小數(shù)局部采用乘r〔＝2，8，16〕取整法：把要轉換的十進制數(shù)的小數(shù)局部不斷乘以二進制、八進制或十六進制數(shù)的基數(shù)2、8或16，并記下整數(shù)局部，直到結果的小數(shù)局部為0為止，或直到達所要求的精度為止。首次取得的整數(shù)局部為轉換后小數(shù)局部的最高位。后一頁例子例子例1.3： 117D=1110101B，轉換過程：

117/2=58 (a0=1) 58/2=29 (a1=0) 29/2=14 (a2=1) 14/2=7 (a3=0) 7/2=3 (a4=1) 3/2=1 (a5=1) 1/2=1 (a6=1)進制間的轉換目錄例1.9： 48956D=BF3CH，轉換過程為： 48956/16=3059 (a0=12) 3059/16=191 (a1=3) 191/16=11 (a2=15) 11/16=0 (a3=11)進制間的轉換目錄返回例1.4：0.8125D＝0.1101B，轉換過程為： 0.8125×2＝1.625 〔b1=1〕 0.625×2＝1.25 〔b2=1〕 0.25×2＝0.5 〔b3=0〕 0.5×2＝1.0 〔b4=1〕0.8125D=0.DH，轉換過程為： 0.8125×16＝13.0000 〔b1=13〕進制間的轉換目錄返回降冪法：首先寫出要轉換的十進制數(shù)，其次寫出所有小于此數(shù)的各位二進制權值，用要轉換的十進制數(shù)減去與它最近的二進制權值，如夠減那么減去，并在相應位記以1；如不夠減那么在相應位記以0并跳過此位；如此不斷重復，直到該數(shù)為0為止。首先寫出要轉換的十進制數(shù)，其次寫出小于該數(shù)的十六〔八〕進制權值，然后找出該數(shù)中包含多少個最接近它的權值的倍數(shù)，這一倍數(shù)即對應位的值，用原數(shù)減去此倍數(shù)與相應位權值的乘積，得到一個差值，再用此差值去找低一位的權值的倍數(shù)，如此反復，直到差值為0為止。后一頁例子例子例1.1：N=117D，小于N的二進制權為： 64 32 16 8 4 2 1對應的二進制數(shù)是： 1 1 1 0 1 0 1計算過程如下： 117-26=117-64=53 〔a6=1〕 53-25=53-32=21 〔a5=1〕 21-24=21-16=5 〔a4=1〕 〔a3=0〕 5-22=5-4=1 〔a2=1〕 〔a1=0〕 1-20=1-1=0 〔a0=1〕進制間的轉換例1.2 N=0.8125D，小于此數(shù)的二進制權為： 0.5 0.25 0.125 0.0625對應的二進制數(shù)是： 1 1 0 1計算過程如下： 0.8125-2-1=0.8125-0.5=0.3125 〔b1=1〕 0.3125-2-2=0.3125-0.25=0.0625 〔b2=1〕 〔b3=0〕 0.0625-2-4=0.0625-0.0625=0 〔b4=1〕 進制間的轉換返回例1.8 N=48956D，小于N的十六進制權為： 4096 256 16 1對應的十六進制數(shù)是： B F 3 C計算過程如下： 48956-11×4096=48956-11×163=3900 〔a3=11〕 3900-15×256=3900-15×162=60 〔a2=15〕 60-3×16=60-3×161=12 〔a1=3〕 12-12×1=12-12×160=0 〔a0=12〕進制間的轉換返回二進制、八進制、十六進制數(shù)之間的轉換計算機中，存儲信息的根本單位為一個二進制位〔Bit〕，但由于常用的字符是采用8位二進制數(shù)最成的一個字節(jié)〔Bytye〕來表示的。一個字節(jié)由8位組成，可以用兩個四位組〔又稱半字節(jié)〕來表示，所以用十六進制數(shù)來表示二進制數(shù)是比較方便的。二進制和十六〔八〕進制數(shù)之間具有對應關系〔見表〕：每四〔三〕個二進制位對應一個十六〔八〕進制位，所以相互轉換非常簡單。例如： 3AH=00111010B 657O=110101111B二進制數(shù)轉換為十六〔八〕進制數(shù)：以小數(shù)點為界，分別向左向右分組，每四〔三〕位一組，不夠四〔三〕位，兩頭補0。每組對應一個十六〔八〕進制位。例如： =35BF.54H轉換過程為：

000035B F.54后一頁不同進制間與BCD碼的對應關系十進制二進制十六進制BCD碼0000000100011120010223001133401004450101556011066701117781000889100199101010A111011B121100C131101D141110E151111F返回1.2.3編碼在計算機中，各種字符只能用假設干位的二進制碼的組合表示，這就稱為二進制編碼。由于字節(jié)為計算機的根本存儲單位，所以常用8個二進制位表達1個字符。BCD〔BinaryCodedDecimal〕碼一位十進制數(shù)可以用四位二進制編碼來表示，這就是所謂的BCD碼。常用的BCD碼是8421BCD碼，它用4位二進制編碼的低10個表示0~9這十個數(shù)字。例：十進制數(shù)4978.149的BCD碼為：

ASCII碼字母和各種字符也必須按特定的規(guī)那么用二進制編碼才能在計算機中表示。80X86機最常用的一種編碼是美國信息交換標準代碼ASCII〔AmericanStandardCodeforInformationInterchange〕。標準ASCII碼用七位二進制編碼，故有128個，如教材所示。微型機存儲單位為8位，表達ASCII碼時最高D7位通常為0；通信時D7為通常用作奇偶校驗位。字符包括：字母：A、B、…Z，a、b、…z；數(shù)字：0、1、…、9；專用字符：＋、－、*、/、、SP〔space空格〕、…；非打印字符：BEL〔bell響鈴〕、LF〔linefeed換行〕、CR〔carriagereturn回車〕、……在PC機中，有時還采用擴展ASCII碼，主要表達各種制表用的符號等。擴展ASCII碼最高位D7位為1，以與標準ASCII碼區(qū)別。1.2.4有符號數(shù)的表示方法計算機中的數(shù)是用二進制來表示的，數(shù)的符號也是用二進制表示的。在機器中，把一個數(shù)連同其符號在內數(shù)值化表示的數(shù)稱為“機器數(shù)〞。與之對應的實際數(shù)值稱為機器數(shù)的“真值〞。機器數(shù)，一般用最高有效位來表示數(shù)的符號，正數(shù)用0表示，負數(shù)用1表示。常用的有原碼、反碼和補碼表示法。1.原碼最高有效位表示符號〔正數(shù)為0，負數(shù)為1〕，其他位直接表示數(shù)值大小。2.反碼正數(shù)的反碼與原碼相同，最高符號位用0表示，其余位為數(shù)值位。而負數(shù)的反碼那么為它的正數(shù)的各位〔包括符號位〕按位取反而形成的；即0變1，1變0。3.補碼正數(shù)的補碼與原碼相同，即最高有效位用0表示，其余位為數(shù)值位。而負數(shù)的補碼那么為它的反碼，在最低有效位〔即D0位〕加1所形成。后一頁例子例子例子例如：有符號數(shù)X的原碼表示如機器字長為8位 X=105＝01101001B， [X]原=01101001B=69H X=-105， [X]原=11101001B=E9H如機器字長為16位，那么 X=105=0000000001101001B， [X]原=0000000001101001B=0069H X=-105， [X]原=1000000001101001B=8069H原碼表示返回例如：有符號數(shù)X的反碼表示如機器字長為8位 X=105＝01101001B， [X]反=01101001B=69H X=-105， [X]反=10010110B=96H如機器字長為16位，那么 X=105=0000000001101001B， [X]反=0000000001101001B=0069H X=-105， [X]反=1111111110010110B=FF96H反碼表示返回例如：有符號數(shù)X的補碼表示如機器字長為8位 X=105＝01101001B， [X]補=01101001B=69H X=-105， [X]補=10010111B=97H如機器字長為16位，那么 X=105=0000000001101001B， [X]補=0000000001101001B=0069H X=-105， [X]補=1111111110010111B=FF97H補碼表示返回數(shù)值0，在原碼和反碼中有＋0和－0兩種表示方法。 如機器字長為8位，那么 [+0]原=00000000B [-0]原=10000000B [+0]反=00000000B [-0]反=11111111BN位二進制原碼和反碼所能表示的數(shù)值范圍為＋2N-1-1~-(2N-1-1)。即當N=8時，所表示的數(shù)值范圍為+127~-127；當N=16時，所表示的數(shù)值范圍為+65535~-65535。用補碼表示數(shù)時的符號擴展問題所謂符號擴展是指一個數(shù)從位數(shù)較少擴展到位數(shù)較多〔如從8位擴展到16位，