X86汇编语言学习

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一，计算机组成

1.CPU

CPU是计算机的核心部件，它控制整个计算机的运作并进行运算。想要让一个CPU工作，就必须向它提供指令和数据（from 存储器）

2.存储器（内存）

指令和数据在存储器（内存）中存放。离开了内存，CPU无法工作

3.指令和数据的表示

问：二进制信息1000100111011000是数据还是指令？

其实这个要看CPU，如果看作89D8H，则是数据，如果看作MOV AX，BX，则是指令

4.计算机中的存储单元

例如：一个存储器有128个存储单元，编号0~127

5.计算机中的总线

在计算机中有专门有链接CPU和其他芯片的导线，通常称为总线（一根根导线的集合）

三类总线：

地址总线 CPU是通过地址总线来指定存储单元的；地址总线的宽度，决定了可寻址的存储单元大小； N根地址总线（宽度为N），对应寻址空间为2**N

数据总线 CPU与内存或其它器件之间的数据传送时通过数据总线来进行的； 数据总线的宽度决定了CPU和外界的数据传送速度； 例如：向内存中写入数据89D8H时，8位数据总线要传送两次（第一次00011011 D8 ；第二次10010001 89）；而16位数据总线只用传送一次（1001000100011011 89D8）

控制总线 CPU通过控制总线对外部期间进行控制；控制总线时一些不同控制线的集合； 控制总线的宽度决定了CPU对外部器件的控制能力

CPU	地址总线宽度	寻址能力	数据总线宽度	一次传送数据	读取1KB数据要读X次
8086	20	1MB（2**20）	16	2B	512
80286	24	16MB（2**24）	16	2B	512
80386	32	4GB（2**32）	32	4B	256

6.CPU对存储器的读写

三类信息交互： 1. 存储单元的地址（地址信息） 2. 器件的选择，读或写的命令（控制信息） 3. 读或写的数据（数据信息）

演示

机器码：1010000000000001100000000

16进制：A0030

汇编指令：MOV AL,[3]

含义：从3号单元读取数据送入寄存器AL

过程：

CPU先通过地址线将要读取的地址信息[3]送入内存，锁定3号单元；再通过控制线将控制信息‘读’传送到内存；最后将3号单元内的数据08通过数据线传给CPU

7.内存地址空间

什么时内存地址空间？（以8086为例） 8086CPU地址总线宽度为20，可以寻址1MB个内粗你单元，那么内存地址空间为1MB

二.访问寄存器和内存

1.寄存器及数据存储（指令）

8086CPU有14个寄存器：

通用：AX、BX、CX、DX 变址：SI、DI 指针：SP、BP 指令指针：IP 段：CS、SS、DS、ES 标志：PSW

共性：都是16位，可以存放两个字节，最大值：2**16-1

mov和add、sub指令

汇编指令	CPU完成的操作	描述
mov ax,18	将18送入AX	AX = 18
mov ax,bx	将寄存器BX里的数据送入寄存器AX	AX = BX
add ax,8	将寄存器AX中的数据加8	AX += 8
add ax,bx	将AX,BX中的内容相加，存在AX中	AX = AX + BX
sub ax,18	将寄存器AX中的数据减18	AX -= 18
sub ax,bx	将寄存器AX的值减去BX的值	AX = AX - BX

特殊：通用寄存器可以拆为两个8位寄存器表示，比如AX，可以拆为AH（高位）和AL（低位）

mov操作是‘送入’，没有加的意思。比如一开始AX寄存器中的数据为2640H，经过汇编指令mov AH,0后，变为0040H

jmp指令

8086CPU大部分寄存器的值，都可以用mov指令（传送指令）来改变 但是，mov指令不能用于设置CS、IP的值

能改变的指令是jmp指令（转移指令）

同时修改CS、IP的内容 jmp 段地址：偏移地址

仅修改IP的内容 jmp 某一合法寄存器

分析一个问题：

从20000H开始，执行的序列是：

(1) mov ax,6622

(2) jmp 1000:3

(3) mov ax,0000

(4) mov bx,ax

(5) jmp bx

(6) mov ax,0123H

(7) 跳转至第(3)步执行（至此循环）

inc指令

加一的意思

Loop指令

功能：实现循环（计数型循环）

执行时要执行的操作：

CX = CX -1 (因此CX寄存器又被称为计数寄存器)

判断CX中的值，不为0则继续跳转；为0则向下执行

这段汇编代码作用实现2**12

2.确定物理地址的方法

8086CPU有20位地址总线，可以传送20位地址，寻址能力1M 但8086是16位结构的CPU，运算器一次最多可以处理16位数据，寄存器最大宽度也是16位，所以内部处理、传输、暂存的地址也是16位，寻址能力只有64KB

8086如何处理寻址空间上的矛盾？

用两个16位地址（段地址、偏移地址）合成一个20位物理地址

地址加法器合成物理地址的方法：物理地址 = 段地址 x 16 + 偏移地址 段地址 x 16其实是十六进制段地址数据左移一位

同一段内存，可以有多种分段方案

起始地址（基础地址）为10000H，段地址为1000H，大小为100H

起始地址为10000H和100080H，段地址为1000H和1008H，大小均为80H

PS: 段地址 x 16必然是16的倍数，所以一个段起始地址一定是16的倍数偏移地址为16位，寻址能力64k，所以一个段最大长度64k

段地址很重要，所以专门寄存器存放段地址

CS—代码段寄存器

DS—数据段寄存器

SS—栈段寄存器

ES—附加段寄存器

3.段总结

段基础

物理地址 = 段地址 x 16 + 偏移地址

做法

可以根据需要将一组内存单元定义为一个段；

将起始地址为16的倍数，长度为N（N≤64K）的一组地址连续的内存单元定义为一个段；

将一段内存定义为一个段后，用一个段地址指示段，用偏移地址访问段内的单元（自由安排）

4.CS和IP寄存器

CS—代码段寄存器，IP—指令指针寄存器（表示方法：CS:IP）

IP寄存器存的是偏移地址

5.内存中字的存储

对8086CPU，16位作为一个字。存储在一个16位的寄存器中，高8位放高字节，低8位放低字节

6.CPU从内存单元中读取数据

读取一个内存单元时，必须先给出这个内存单元的地址

原理：在8086PC中，内存地址由段地址和偏移地址组成（段：偏移）

解决方案：DS寄存器和[address]配合 DS寄存器存放要访问的数据的段地址偏移地址用[……]形式直接给出

特殊：段地址送入DS：数据→一般的寄存器→段寄存器（重要）

字的传送

8086CPU可以一次性传送一个字（16位数据）

DS与数据段

字在内存中存储时，要用两个地址连续的内存单元来存放，字的低位字节存放在低地址单元中，高位字节存放在高地址单元中；

用mov指令要访问内存单元，可以在mov指令中只给出单元的偏移地址，此时，段地址默认在DS寄存器中；

[address]表示一个偏移地址为address的内存单元

7.栈结构

栈时一种只能在一段进行插入或删除操作的数据结构

两个基本操作：入栈和出栈

入栈（PUSH）：将一个新的元素放到栈顶 出栈（POP）：从栈顶取出一个元素

push ax：将ax中的数据送入栈中 pop ax:从栈顶取出数据送入ax

以上操作以字为单位对栈进行操作

栈顶的元素总是最后入栈，需要出栈时，又最先被从栈中取出。操作规则：LIFO（Last In First Out,后进先出）

CPU提供的栈机制：

提供栈相关指令，支持用栈的方式访问内存空间；可以将一段内存当作栈来使用

试例：设将10000H~1000FH内存当作栈来使用

根据图内指令序列，先将0123H存入ax寄存器，然后将ax内的数据入栈，此时1000FH中的数据为01，1000EH中的数据为23；同理操作，最后pop出来时从栈顶（在这个例子中是1000AH）出栈依次存入ax，bx，cx

CPU如何知道一段内存空间被当作栈使用？

需要有两个与栈相关的寄存器：栈顶寄存器SS：存放栈顶的段地址栈顶指针寄存器SP：存放栈顶的偏移地址

栈空时，SS:SP指向栈顶10010H

push指令和pop指令的执行过程

push、pop指令实质上是一种内存传送指令，可以在寄存器和内存之间传送数据，与mov指令不同的是，push和pop指令访问的内存单元的地址不是在指令中给出的，而是由SS:SP指出的

push ax (1),SP = SP - 2; (2)将ax中的内容送入SS:SP指向的内存单元处，SS:SP此时指向新栈顶

pop ax (1)将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中； (2)SP = SP + 2, SS:SP指向当前栈顶下面的单元，以当前栈顶下面的单元为新的栈顶

栈满时，使用push执行会发生栈顶超界问题栈空时，使用pop执行也会发生栈顶超界问题

三、汇编语言程序

汇编程序由汇编代码和伪指令组成。没有对应的机器码的指令，最终不会被CPU所执行

伪指令是由编译器来执行的指令，编译器根据伪指令来进行相关的编译工作

1.程序中的三种伪指令

段定义

一个汇编程序是由多个段组成的，这些段被用来存放代码、数据或当作栈空间来使用（一个有意义的汇编程序至少要有一个段，用来存放代码）

定义程序中的段：每个段都需要有段名

end（不是ends）

汇编程序的结束标记。若程序结尾处不加end，编译器在编译程序时，无法知道程序何处结束

assume（假设）

假设某一段寄存器和程序中的某一个用segment…ends定义的段相关联—assume cs：codesg指CS寄存器与codesg关联，将定义的codesg当作程序的代码段使用

2.写出一个程序的过程

首先要定义一个段

再实现处理任务（汇编指令）

指出程序在何结束（end）

段与段寄存器关联

加上程序返回代码

3.[…]的规定与（…）的约定

[…]——汇编语法规定，表示一个内存单元

举个例子：

mov ax,[bx] ——指的是(ax) = (ds * 16 + （bx))

（…）——为学习方便做出的约定，表示一个内存单元或寄存器中的内容

描述方法：(…)里面只能用寄存器及物理地址

再约定：符号idata表示常量（段前缀）

在[idata]前显示地协商段寄存器（加上段前缀）

mov al，ds[bx] ——与mov ax,[bx]表示一样小小总结一下：

4.访问连续的内存单元—loop和[bx]

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