[汇编]《汇编语言》第8章 数据处理的两个基本问题

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了[汇编]《汇编语言》第8章 数据处理的两个基本问题相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

王爽《汇编语言》第四版 超级笔记

第8章 数据处理的两个基本问题

本章对前面的所有内容是具有总结性的。

计算机是进行数据处理、运算的机器,那么有两个基本的问题就包含在其中:

  • 处理的数据在什么地方?

  • 要处理的数据有多长?

这两个问题,在机器指令中必须给以明确或隐含的说明,否则计算机就无法工作。

本章中,我们就要针对8086CPU对这两个基本问题进行讨论。虽然讨论是在8086CPU的基础上进行的,但是这两个基本问题却是普遍的,对任何一个处理器都存在。

我们定义的描述性符号:reg和sreg。

为了描述上的简洁,在以后的课程中,我们将使用描述性的符号reg来表示一个寄存器,用sreg表示一个段寄存器。

reg的集合包括:ax、bx、ex、dx、ah、al、bh、bl、ch、cl、dh、dl、sp、bp、si、di;

sreg的集合包括:ds、ss、cs、es。

8.1 bx、si、di和bp

寄存器总结如下:

(1) 在8086CPU中,只有这4个寄存器可以用在“[...]”中来进行内存单元的寻址。比如下面的指令都是正确的:

mov ax,[bx]
mov ax,[bx+si]
mov ax,[bx+di]
mov ax,[bp]
mov ax,[bp+si]
mov ax,[bp+di]

而下面的指令是错误的:

mov ax,[cx]
mov ax,[ax]
mov ax,[dx]
mov ax,[ds]

(2) 在[...]中,这4个寄存器可以单个出现,或只能以4种组合出现:bx和si、bx和di、bp和si、bp和di。比如下面的指令是正确的:

mov ax,[bx]
mov ax,[si]
mov ax,[di]
mov ax,[bp]
mov ax,[bx+si]
mov ax,[bx+di]
mov ax,[bp+si]
mov ax,[bp+di]
mov ax,[bx+si+idata]
mov ax,[bx+di+idata]
mov ax,[bp+si+idata]
mov ax,[bp+di+idata]

下面的指令是错误的:

mov ax,[bx+bp]
mov ax,[si+di]

(3) 只要在[…]中使用寄存器bp,而指令中没有显性地给岀段地址,段地址就默认在ss中。比如下面的指令。

mov ax,[bp] 含义:(ax)=((ss)x16+(bp))

mov ax,[bp+idata] 含义:(ax)=((ss)x16+(bp)+idata)

mov ax,[bp+si] 含义:(ax)=((ss)x16+(bp)+(si))

mov ax,[bp+si+idata] 含义:(ax) =((ss)x16+(bp)+(si)+idata)

8.2 机器指令处理的数据在什么地方、数据位置的表达

绝大部分机器指令都是进行数据处理的指令,处理大致可分为3类:读取、写入、运算。

在机器指令这一层来讲,并不关心数据的值是多少,而关心指令执行前一刻,它将要处理的数据所在的位置。

指令在执行前,所要处理的数据可以在3个地方:CPU内部、内存、端口(端口将在后面的课程中进行讨论),比如表8.1中所列的指令。


在汇编语言中如何表达数据的位置?汇编语言中用3个概念来表达数据的位置。

(1)立即数(idata)

对于直接包含在机器指令中的数据(执行前在CPU的指令缓冲器中),在汇编语言中称为:立即数(idata),在汇编指令中直接给出。

例:
mov ax,1
add bx,2000h
or bx,00010000b
mov al,\'a\'

(2)寄存器

指令要处理的数据在寄存器中,在汇编指令中给岀相应的寄存器名。

例:
mov ax,bx
mov ds,ax
push bx
mov ds:[0],bx
push ds
mov ss,ax
mov sp,ax

(3)段地址(SA)和偏移地址(EA)

指令要处理的数据在内存中,在汇编指令中可用[X]的格式给出EA,SA在某个段寄存器中。

存放段地址的寄存器可以是默认的,比如:

mov ax,[0]
mov ax,[di]
mov ax,[bx+8]
mov ax,[bx+si]
mov ax,[bx+si+8]

等指令,段地址默认在ds中;

mov ax,[bp]
mov ax,[bp+8]
mov ax,[bp+si]
mov ax,[bp+si+8]

等指令,段地址默认在ss中。

存放段地址的寄存器也可以是显性给出的,比如以下的指令。

mov ax,ds:[bp]            含义:(ax)=((ds)x16+(bp))
mov ax,es:[bx]             含义:(ax)=((es)x16+ (bx))
mov ax,ss:[bx+si]        含义:(ax)=((ss)x16+(bx)+(si))
mov ax,cs:[bx+si+8]    含义:(ax)=((cs)x16+(bx)+(si)+8)

8.3 寻址方式、寻址方式的综合应用

当数据存放在内存中的时候,我们可以用多种方式来给定这个内存单元的偏移地址,这种定位内存单元的方法一般被称为寻址方式。

8086CPU有多种寻址方式,我们在前面的课程中都己经用到了,这里进行一下总结,如表8.2所列。


下面我们通过一个问题来进一步讨论一下各种寻址方式的作用。

关于DEC公司的一条记录(1982年)如下。

公司名称:DEC
总裁姓名:Ken Olsen
排 名:137
收 入:40(40亿美元)
著名产品:PDP(小型机)

这些数据在内存中以图8.1所示的方式存放。

可以看到,这些数据被存放在seg段中从偏移地址60H起始的位置,从seg:60起始以ASCII字符的形式存储了3个字节的公司名称;从seg:60+3起始以ASCII字符的形式存储了9个字节的总裁姓名;从seg:60+0C起始存放了一个字型数据,总裁在富翁榜上的排名;从seg:60+0E起始存放了一个字型数据,公司的收入;从seg:60+10起始以ASCII字符的形式存储了3个字节的产品名称。

以上是该公司1982年的情况,到了1988年DEC公司的信息有了如下变化。

(1)Ken Olsen在富翁榜上的排名己升至38位;
(2)DEC的收入增加了70亿美元;
(3)该公司的著名产品己变为VAX系列计算机。

我们提出的任务是,编程修改内存中的过时数据。

首先,我们应该分析一下要修改的数据。

要修改内容是:

(1)(DEC公司记录)的(排名字段)
(2)(DEC公司记录)的(收入字段)
(3)(DEC公司记录)的(产品字段)的(第一个字符)、(第二个字符)、(第三个字符)

从要修改的内容,我们就可以逐步地确定修改的方法。

(1)要访问的数据是DEC公司的记录,所以,首先要确定DEC公司记录的位置:

R=seg:60

确定了公司记录的位置后,下面就进一步确定要访问的内容在记录中的位置。

(2)确定排名字段在记录中的位置:0CH。
(3)修改R+0CH处的数据。
(4)确定收入字段在记录中的位置:0EH。
(5)修改R+0EH处的数据。
(6)确定产品字段在记录中的位置:10H。
要修改的产品字段是一个字符串(或一个数组),需要访问字符串中的每一个字符。所以要进一步确定每一个字符在字符串中的位置。

(7)确定第一个字符在产品字段中的位置:P=0。
(8)修改R+10H+P处的数据:P=P+1。
(9)修改R+10H+P处的数据:P=P+1。
(10)修改R+10H+P处的数据。

根据上面的分析,程序如下。

mov ax,seg
mov ds,ax
mov bx,60h      ;确定记录地址,ds:bx

mov word ptr [bx+0ch],38        ;排名字段改为38
add word ptr [bx+Oeh],70        ;收入字段增加70

mov si,0        ;用si来定位产品字符串中的字符
mov byte ptr [bx+10h+si],\'V\'
inc si
mov byte ptr [bx+10h+si],\'A\'
inc si
mov byte ptr [bx+10h+si],\'X\'

如果你熟悉c语言的话,我们可以用c语言来描述这个程序,大致应该是这样的:

struct company (     /*定义一个公司记录的结构体*/
        char cn[3];        /*公司名称*/
        char hn[9];        /*总裁姓名*/
        int pm;            /*排   名*/
        int sr;            /*收   入*/
        char cp[3];        /*著名产品*/
};

struct company dec={"DEC","Ken Olsen",137,40,"PDP"};        /*定义一个公司记录的变量,内存中将存有一条公司的记录*/

main()
{
    int i;
    dec.pm=38;
    dec.sr=dec.sr+70;
    i=0;
    dec.cp[i]=\'V\';
    i++;
    dec.cp[i]=\'A\';
    i++;
    dec.cp[i]=\'X\';
    return 0;
}

我们再按照c语言的风格,用汇编语言写一下这个程序,注意和C语言相关语句的比对:

mov ax,seg
mov ds,ax
mov bx,60h      ;记录首址送BX

mov word ptr [bx].0ch,38        ;排名字段改为38   ;C:dec.pm=38;

add word ptr [bx].0eh,70        ;收入字段增加70   ;C: dec.sr=dec.sr+70;   ;产品字段改为字符串\'VAX\'

mov si,0        ;C:i=0;
mov byte ptr [bx].10h[si],\'V\'       ;dec.cp[i]=\'V\';
inc si      ;i++;
mov byte ptr [bx].10h[si],\'A\'       ;dec.cp[i]=\'A\';
inc si      ;i++;
mov byte ptr [bx].10h[si],\'X\'       ;dec.cp[i]=\'X\';

我们可以看到,8086CPU提供的如[bx+si+idata]的寻址方式为结构化数据的处理提供了方便。使得我们可以在编程的时候,从结构化的角度去看待所要处理的数据。

从上面可以看到,一个结构化的数据包含了多个数据项,而数据项的类型又不相同,有的是字型数据,有的是字节型数据,有的是数组(字符串)。

一般来说,我们可以用[bx+idata+si]的方式来访问结构体中的数据。用bx定位整个结构体,用idata定位结构体中的某一个数据项,用si定位数组项中的每个元素。为此,汇编语言提供了更为贴切的书写方式,如:[bx].idata、[bx].idata[si]。

在C语言程序中我们看到,如:dec.cp[i],dec是一个变量名,指明了结构体变量的地址,cp是一个名称,指明了数据项cp的地址,而i用来定位cp中的每一个字符。汇编语言中的做法是:bx.10h[si]。

8.4 指令要处理的数据有多长

8086CPU的指令,可以处理两种尺寸的数据:byte和word。

所以在机器指令中要指明,指令进行的是字操作还是字节操作。对于这个问题,汇编语言中用以下方法处理。

(1)通过寄存器名指明要处理的数据的尺寸。

例如,下面的指令中,寄存器指明了指令进行的是字操作。

mov ax,1
mov bx,ds:[0]
mov ds,ax
mov ds:[0],ax
inc ax
add ax,1000

下面的指令中,寄存器指明了指令进行的是字节操作。

mov al,1
mov al,bl
mov al,ds:[0]
mov ds:[0],al
inc al
add al,100

(2)在没有寄存器名存在的情况下,用操作符X ptr 指明内存单元的长度,X在汇编指令中可以为word或byte。

例如,下面的指令中,用word ptr指明了指令访问的内存单元是一个字单元。

mov word ptr ds:[0],1
inc word ptr [bx]
inc word ptr ds:[0]
add word ptr [bx],2

下面的指令中,用byte ptr指明了指令访问的内存单元是一个字节单元。

mov byte ptr ds:[0],1
inc byte ptr [bx]
inc byte ptr ds:[0]
add byte ptr [bx],2

在没有寄存器参与的内存单元访问指令中,用word ptr或byte ptr显性地指明所要访问的内存单元的长度是很必要的。否则,CPU无法得知所要访问的单元是字单元,还是字节单元。

假设我们用Debug查看内存的结果如下:

2000:1000 FF FF FF FF FF FF ......

那么指令:

mov ax,2000H
mov ds,ax
mov byte ptr [1000H],1

将使内存中的内容变为:

2000:1000 01 FF FF FF FF FF .....

而指令:

mov ax,2000H
mov ds,ax
mov word ptr [1000H],1

将使内存中的内容变为:

2000:1000 01 00 FF FF FF FF .....

这是因为mov byte ptr [1000H],1访问的是地址为ds:1000H的字节单元,修改的是
ds:1000H单元的内容;而mov word ptr [1000H],1访问的是地址为ds:1000H的字单元,修改的是ds:1000Hds:1001H两个单元的内容。

(3)其他方法

有些指令默认了访问的是字单元还是字节单元,比如,push [1000H] 就不用指明访问的是字单元还是字节单元,因为push指令只进行字操作。

8.5 div 指令、伪指令 dd、dup

div是除法指令,使用div做除法的时候应注意以下问题。

(1) 除数:有8位和16位两种,在一个reg或内存单元中。

(2) 被除数:默认放在AX或DX和AX中,如果除数为8位,被除数则为16位,默认在AX中存放;如果除数为16位,被除数则为32位,在DX和AX中存放,DX存放高16位,AX存放低16位。

(3) 结果:如果除数为8位,则AL存储除法操作的商,AH存储除法操作的余数;如果除数为16位,则AX存储除法操作的商,DX存储除法操作的余数。

格式如下:

div reg
div 内存单元

我们可以用多种方法来表示一个内存单元了,比如下面的例子:

div byte ptr ds:[0]
含义:(al)=(ax)/((ds)x16+0)的商
     (ah)=(ax)/((ds)x16+0)的余数

div word ptr es:[0]
含义:(ax)=[(dx)x10000H+(ax)]/((es)x16+0)的商
     (dx)=[(dx)x10000H+(ax)]/((es)x16+0)的余数

div byte ptr [bx+si+8]
含义:(al)=(ax)/((ds)x16+(bx)+(si)+8)的商
     (ah)=(ax)/((ds)x16+(bx)+(si)+8)的余数

div word ptr [bx+si+8]
含义:(ax)=[(dx)x10000H+(ax)]/((ds)x16+ (bx)+(si)+8)的商
     (dx)=[(dx)x10000H+(ax)]/((ds)x16+(bx)+(si)+8)的余数

编程,利用除法指令计算100001/100。

首先分析一下,被除数100001大于65535,不能用ax寄存器存放,所以只能用dx和ax两个寄存器联合存放100001,也就是说要进行16位的除法。

除数100小于255,可以在一个8位寄存器中存放,但是,因为被除数是32位的,除数应为16位,所以要用一个16位寄存器来存放除数100。

因为要分别为dx和ax赋100001的高16位值和低16位值,所以应先将100001表示为16进制形式:186A1H。程序如下:

mov dx,1
mov ax,86A1H ;(dx)x10000H+(ax)=100001
mov bx,100
div bx

程序执行后,(ax)=03E8H(即1000),(dx)=1(余数为1)。读者可自行在Debug中实践。

编程,利用除法指令计算1001/100。

首先分析一下,被除数1001可用ax寄存器存放,除数100可用8位寄存器存放,也就是说,要进行8位的除法。程序如下。

mov ax,1001
mov bl,100
div bl

程序执行后,(al)=0AH(即10),(ah)=1(余数为1)。读者可自行在Debug中实践。


前面我们用db和dw定义字节型数据和字型数据。dd是用来定义dword(double word,双字)型数据的。比如:

data segment
    db 1
    dw 1
    dd 1
data ends

在data段中定义了3个数据:

  • 第一个数据为01H,在data:0处,占1个字节;
  • 第二个数据为0001H,在data:1处,占1个字;
  • 第三个数据为00000001H,在data:3处,占2个字。

问题8.1

用div计算data段中第一个数据除以第二个数据后的结果,商存在第三个数据的存储单元中。

data segment 
    dd 100001
    dw 100
    dw 0
data ends

思考后看分析。

分析:

data段中的第一个数据是被除数,为dword(双字)型,32位,所以在做除法之前,用dx和ax存储。

应将data:0字单元中的低16位存储在ax中,data:2字单元中的高16位存储在dx中。程序如下。

mov ax,data
mov ds,ax
mov ax,ds:[0]       ;ds:0字单元中的低16位存储在ax中
mov dx,ds:[2]       ;ds:2字单元中的高16位存储在dx中
div word ptr ds:[4] ;用dx:ax中的32位数据除以ds:4字单元中的数据
mov ds:[6],ax       ;将商存储在ds:6字单元中

dup是一个操作符,在汇编语言中同db、dw、dd等一样,也是由编译器识别处理的符号。

它是和db、dw、dd等数据定义伪指令配合使用的,用来进行数据的重复。比如:

db 3 dup (0)

定义了3个字节,它们的值都是0,相当于db 0,0,0。

db 3 dup (0,1,2)

定义了9个字节,它们是0、1、2、0、1、2、0、1、2,相当于db 0,1,2,0,1,2,0,1,2。

db 3 dup (\'abc\',\'ABC\')

定义了18个字节,它们是\'abcABCabcABCabcABC\',相当于
db \'abcABCabcABCabcABC\'。

可见,dup的使用格式如下。

db 重复的次数 dup (重复的字节型数据)
dw 重复的次数 dup (重复的字型数据)
dd 重复的次数 dup (重复的双字型数据)

dup是一个十分有用的操作符,比如要定义一个容量为200个字节的栈段,如果不用dup,则必须:

stack segment
    dw 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
    dw 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
    dw 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
    dw 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
    dw 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
stack ends

当然,你可以用dd,使程序变得简短一些,但是如果要求定义一个容量为1000字节或10000字节的呢?

如果没有dup,定义部分的程序就变得太长了,有了dup就可以轻松解决。如下:

stack segment
    db 200 dup (0)
stack ends

以上是关于[汇编]《汇编语言》第8章 数据处理的两个基本问题的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

汇编语言程序设计 第5~8章概念梳理

[汇编]《汇编语言》第16章 直接定址表

[汇编]《汇编语言》第17章 使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写

汇编语言第1章 基础知识

汇编语言第2章 寄存器

汇编第一章总结