8匯編語言的程序結構與語句格式

1、（一）匯編語言源程序的框架結構一、匯編語言源程序的結構特點 80X86/Pentium匯編語言源程序具有如下結構特點。 （1） 80X86/Pentium匯編語言源程序是由若干個邏輯段所組成的，各個邏輯段的段名和其他屬性由段定義語句來定義和說明。 所謂邏輯段是指程序員使用段定義語句定義的段區(qū)。邏輯段與內存中的實際物理段區(qū)并不是一一對應的，一個物理段可能是由一個邏輯段所構成的，也可能是由幾個邏輯段組合而成的。 80X86/Pentium系列微處理器都采用存儲器分段管理模式，因此其匯編語言源程序邏輯段代碼和數(shù)據(jù)的。1 （2）匯編語言源程序中的邏輯段分為代碼邏輯段、數(shù)據(jù)邏輯段和堆棧邏輯段三種類型。

2、代碼邏輯段 指示匯編程序在內存中開辟一個段區(qū)，用以存放該邏輯段內所有匯編指令的機器代碼。 數(shù)據(jù)邏輯段 指示匯編程序在內存中開辟一個段區(qū)，用以存放該邏輯段所定義的所有變量以及工作緩沖區(qū)。 堆棧邏輯段 指示匯編程序在內存中開辟一個段區(qū)，用以存放堆棧，以支持系統(tǒng)進行堆棧操作（PUSH/POP操作）、過程調用、中斷處理以及在各模塊之間傳遞參數(shù)等等。2 （3）對于8086/8088和工作在實地址模式下的80X86/Pentium系列微處理器，每個物理段的最大長度均為64KB，段內偏移地址的地址范圍為：0000H FFFFH。 當工作在保護模式時，80286允許每個物理段的最大長度為16MB；80386、

3、80486和Pentium系列微處理器允許每個物理段的最大長度為4GB。 （4）在代碼邏輯段的開始處，必須使用ASSUME偽指令來說明各個邏輯段與各個段寄存器之間的對應關系。但是段寄存器與邏輯段之間的真正聯(lián)系還必須要求程序員通過設置各個段寄存器（CS除外）的初值來建立，只有這樣才能真正建立起這些邏輯段的可尋址性。3 （5）8086/8088/80286只有4個段寄存器：CS、DS、ES和SS，在任意時刻，CPU只能通過這4個段寄存器來訪問它們所指向的4個物理段。 然而匯編語言源程序可能包含的邏輯段未必只有4個，在鏈接組合后，這些邏輯段所構成的物理段也可能多于4個，因此用戶程序只能在不同時刻，將

4、段寄存器設置為不同的初值，使之在不同時刻分別指向不同的物理段。 當用戶程序運行起來后，一個段寄存器可以在不同時刻分別指向內存中的幾個物理段，因此一個段寄存器可以對應于源程序中的幾個邏輯段。 80X86/Pentium系列微處理器有6個段寄存器，分別為：代碼段CS、堆棧段SS、數(shù)據(jù)段DS、附加數(shù)據(jù)段ES、FS和GS。4 （6）每個邏輯段由若干行匯編語句組成，每行只能有一條匯編語句。 （7）整個匯編語言源程序必須以END語句來結束。 該語句通知匯編程序停止匯編。END后面的標號START通知匯編程序，將用戶程序設置為從標號START處開始執(zhí)行，即指定操作系統(tǒng)的入口點。 （8）當用戶程序執(zhí)行完畢后，

5、為保證系統(tǒng)流程能自動返回到DOS操作系統(tǒng)，每個匯編語言源程序都必須在代碼段中包含返回到DOS操作系統(tǒng)的指令序列。5；打印輸出字符串“THIS IS A SAMPLE PROGRAM”STACKSEGMENT PARA STACK STACKDB 1024 DUP(0)STACKENDSDATASEGMENT MESSAGEDB THIS IS A SAMPLE PROGRAM DB 0DH,0AH,$DATAENDS6CODESEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACKSTART： MOVAX, DATA ；建立DATA數(shù)據(jù)段的可尋址性MOVDS, AXLE

6、ABX, MESSAGELOOP1：CMPBYTE PTR BX, $JELOOP2MOVAH, 5 ；功能號為05H的DOS系統(tǒng)功能調用，MOVDL, BX ；其作用是在顯示器上輸出字符（DL）INT21HINCBXJMPLOOP1LOOP2：MOVAH, 4CH ；功能號為4cH的DOS系統(tǒng)功能調用，INT21H ；其作用是返回DOSCODEENDSEND START7二、源程序與PC DOS的接口 任何程序都是在操作系統(tǒng)的環(huán)境下運行的，用戶程序啟動后，CPU的執(zhí)行流程，即CPU控制，將從操作系統(tǒng)轉移到用戶程序。因此在編寫用戶程序時，程序員必須了解用戶程序與操作系統(tǒng)的接口。 本課程講解的匯

7、編語言源程序將在PC DOS環(huán)境下運行，因此必須了解匯編語言與PC DOS系統(tǒng)的接口。8 在DOS狀態(tài)下，當執(zhí)行一條外部命令或執(zhí)行一個用戶程序時，DOS系統(tǒng)將依次完成以下工作。 （1）建立并填充程序段前綴區(qū)PSP 首先，在可用內存最低地址區(qū)的小段邊界上，為用戶程序建立一張表，稱為程序段前綴區(qū)PSP ，其長度為256個字節(jié)。 其次，將有關用戶程序的相關信息填充到程序段前綴區(qū)PSP中。其中， 在PSP的第一個字節(jié)處（偏移地址0000H）存放一條INT 20H軟中斷指令。 INT 20H的中斷服務程序由PC DOS提供，其功能是使系統(tǒng)返回到DOS管理狀態(tài)。因此程序員可以這樣來組織用戶程序：當CPU執(zhí)

8、行完用戶程序后，能夠跳轉到PSP開始處，去執(zhí)行INT 20H指令。9 （2）定位用戶程序并初始化各寄存器 首先，將整個用戶程序定位于PSP正下方，緊跟在PSP后面。 其次，設置各寄存器的初值如下。 DS和ES：指向PSP的第一個字節(jié)，即PSP段區(qū)的段地址。 SS和SP：SS被設置為堆棧段的段基址，SP指向堆棧的棧底（取決于堆棧的長度）。 CS 和IP：CS被設置為用戶程序代碼段的段基址，IP被設置為代碼段中第一條被執(zhí)行指令的段內偏移地址。10 （3）執(zhí)行用戶程序 從（CS）：（IP）位置開始，執(zhí)行用戶程序。 DOS系統(tǒng)加載用戶程序文件.exe之后，在執(zhí)行該程序之前，各個寄存器和內存的狀態(tài)如下圖

9、所示。11SS00FFH0000H程序段前綴區(qū)PSPINT 20H 指令低字節(jié)INT 20H 指令高字節(jié)PSP最后一個字節(jié)堆棧區(qū)第一個字節(jié)（用戶程序第一個字節(jié)）堆棧區(qū)最后一個字節(jié)數(shù)據(jù)段區(qū)第一個字節(jié)數(shù)據(jù)段區(qū)最后一個字節(jié)SP棧底用戶程序第一條指令用戶程序第一條被執(zhí)行的指令用戶程序最后一條指令IPCS用戶堆棧段區(qū)用戶數(shù)據(jù)段區(qū)用戶代碼段區(qū)用戶程序區(qū)DS、ES可用內存最低地址區(qū)的小段邊界12 通過以上討論可知，為保證CPU在執(zhí)行完用戶程序后能自動返回到DOS，在用戶程序中，程序員可以采取以下兩項措施。 （1）將用戶程序的主程序定義為FAR過程，該過程就是用戶程序的入口點，其最后一條指令為RET。 （2）

10、在主程序的開始處，將PSP段區(qū)的段基址DS/ES和數(shù)值0000H，即INT 20H指令的全地址，分別壓入堆棧保存，見以下三條指令。PUSHDS；保護PSP段基址MOVAX，0PUSHAX；保護INT 20H指令的段內偏移地址 執(zhí)行這三條指令后，堆棧中就保存了程序段前綴區(qū)中的INT 20H指令的全地址。 當CPU執(zhí)行到主程序的最后一條指令RET時，由于該過程被定義為FAR，RET指令將從堆棧中分別彈出偏移量0和PSP段基址給IP和CS，于是CPU隨后將要執(zhí)行的下一條指令就是INT 20H。執(zhí)行這條指令后，程序控制就返回到DOS。 以上這三條指令保證了程序控制能正確返回DOS，常稱為標準序。13采

11、取以上兩項措施后，匯編語言源程序的基本結構如下例所示。；打印輸出字符串“THIS IS A SAMPLE PROGRAM”STACKSEGMENT PARA STACK STACKDB 1024 DUP(0)STACKENDSDATASEGMENT MESSAGEDB THIS IS A SAMPLE PROGRAM. DB 0DH,0AH,$DATAENDS14CODESEGMENTASSUME CS：CODE, DS：DATA, SS：STACKSTARTPROCFARPUSHDS ；返回DOS操作系統(tǒng)的標準序MOVAX, 0PUSHAXMOVAX, DATA ；建立DATA數(shù)據(jù)段的可尋址

12、性MOVDS, AXLEABX, MESSAGELOOP1：CMPBYTE PTR BX, $JELOOP2MOVAH, 5 ；功能號為05H的DOS系統(tǒng)功能調用，MOVDL, BX ；其作用是在顯示器上輸出字符（DL）INT21HINCBXJMPLOOP1LOOP2：RETSTARTENDPCODEENDSEND START15 說明： （1）CPU開始執(zhí)行用戶程序時，DS和ES所指向的是PSP段，沒有指向用戶程序的數(shù)據(jù)段。因此在標準序后，應該重新設置DS或ES，使它們指向用戶程序的數(shù)據(jù)段。 MOV AX, DATA ；建立DATA數(shù)據(jù)段的可尋址性 MOV DS, AX （2）返回DOS的非

13、標準方法 不用定義主程序為FAR過程，去掉標準序部分，只需要在代碼段結束之前增加以下兩句。 MOV AH，4CH INT 21H程序執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)同樣可以正常返回到DOS狀態(tài)，如下例所示。16；打印輸出字符串“THIS IS A SAMPLE PROGRAM”STACKSEGMENT PARA STACK STACKDB 1024 DUP(0)STACKENDSDATASEGMENTMESSAGEDB THIS IS A SAMPLE PROGRAM. DB 0DH,0AH,$DATAENDSCODESEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACKSTART：

14、 MOVAX, DATA；建立DATA數(shù)據(jù)段的可尋址性MOVDS, AXLEABX, MESSAGELOOP1：CMPBYTE PTR BX, $JELOOP2MOVAH, 5；功能號為05H的DOS系統(tǒng)功能調用，其作用是在顯示器MOVDL, BX；上輸出字符（DL）INT21HINCBXJMPLOOP1LOOP2：MOVAH, 4CH；功能號為4cH的DOS系統(tǒng)功能調用，其作用是返回DOSINT21HCODEENDSEND START17（二）匯編語言的語句 語句是匯編語言源程序的基本組成單位，匯編語言源程序本身就是一個語句序列。一條語句規(guī)定了一個基本操作要求，而一個語句序列則完成一個特定的

15、任務。一、語句的種類 80X86/Pentium匯編語言擁有以下三種類型的語句。 指令性語句 由一條CPU指令所構成的語句，指示匯編程序把該語句翻譯成對應的機器目標代碼。 指令性語句所指定的操作是由CPU在執(zhí)行程序時來完成的。例：MOV DS，AX；機器目標代碼為：8EH D8H18 偽指令語句 為匯編程序提供匯編信息，并指示匯編程序執(zhí)行有關操作的語句。 在匯編過程中，匯編程序將根據(jù)偽指令語句所指示的操作和提供的匯編信息，執(zhí)行相應的操作，例如定義符號、分配存儲單元、程序分段等等。 因此偽指令語句所指定的操作是在匯編過程中，由匯編程序來完成的，偽指令語句并不產(chǎn)生機器目標代碼。例1： SEGMEN

16、T/ENDS 該語句將源程序的分段信息（段名、段屬性等）提供給匯編程序，并指示匯編程序進行有關分段操作。19例2： MESSAGE DB THIS IS A SAMPLE PROGRAM 該語句定義了一個字節(jié)類型數(shù)組變量MESSAGE及其初始值。 匯編時，匯編程序首先定義一個名為MESSAGE的字節(jié)類型數(shù)組變量，并為其分配一個數(shù)據(jù)塊，然后把字符串常量THIS IS A SAMPLE PROGRAM存放到該數(shù)據(jù)塊中。 宏指令語句 由宏指令組成的語句。20二、語句的格式 指令性語句和偽指令語句的格式是類似的，均由4個字段組成。 指令性語句： 標號： 前綴 指令助記符 操作數(shù)，操作數(shù)， ；注釋 偽指

17、令語句： 名字 偽指令定義符 操作數(shù)，操作數(shù)， ；注釋 標號 表示CPU指令所在存儲單元的地址，它是一種符號地址。在程序中，標號常常作為控制轉移類指令的轉移目標地址。 名字 偽指令語句所定義的常量名、變量名、過程名、段名和宏指令名等。21 標號和名字的命名方法必須符合匯編語言標識符的定義規(guī)則如下。 以字母開頭，由字母（az或AZ，不區(qū)分大小寫）、數(shù)字（09）和部分字符（？、$ 和 下劃線_）組成，字符串長度不超過31個。 不能是匯編語言的保留字，例如：AX，AH，AL等。 指令助記符和偽指令定義符 指令助記符表示指令性語句的操作性質；偽指令定義符表示偽指令語句的偽操作功能，該字段是語句中唯一不

18、可缺省的。 指令助記符前面可以根據(jù)需要加前綴。在80X86/Pentium指令系統(tǒng)中，允許與指令助記符一起出現(xiàn)的前綴有重復前綴REP、REPE、REPNE等等。 操作數(shù) 指令性語句的操作數(shù)部分提供該指令的操作對象。該部分說明要處理的數(shù)據(jù)存放在什么位置以及如何訪問它。 偽指令語句操作數(shù)部分的格式和含義，隨偽操作命令的不同而不同。 注釋 注釋由分號“；”開始，用來對一條語句或一段程序進行說明。匯編程序并不處理該部分。22三、語句中的操作數(shù) 操作數(shù)分為以下4類。 1）常量操作數(shù) 在匯編時其值已經(jīng)確定，且在整個程序運行期間不變化的量稱為常量。常見的常量形式有以下幾種。 整型數(shù)值常量 整型數(shù)值常量就是一

19、個整型數(shù)值，我們可以使用各種進位計數(shù)制形式來表示它。 在一個整型數(shù)值的后面分別加上字母B、D、Q和H，就表示該數(shù)分別為二進制、十進制、八進制和十六進制整型數(shù)值常量。 十進制數(shù)后面的D可以省略，十六進制數(shù)的第一個數(shù)字必須是09。例如： 十進制數(shù)9可分別表示為以下五種形式： 1001B、9D、9、11Q、09H 十六進制數(shù)ABH也可表示為以下五種形式： 10101011B、171D、171、253Q、0ABH23 字符串常量 就是用單引號括起來的一個或多個字符。 字符串常量的數(shù)值就是相應字符的ASCII碼序列。例如： ABCDE = 41H 42H 43H 44H 45H 12345 = 31H

20、32H 33H 34H 35H 5= 35H 因此，字符串常量與整型數(shù)值常量之間可以交替使用。 符號常量 符號常量是指使用偽指令EQU或 = 定義的常量標識符。例如： PORTEQU80H TEMP =0242）寄存器操作數(shù)程序可見的寄存器名，例如 AX，BX，CX，DX 等等3）標號、過程名和變量 標號存放CPU指令的內存存儲區(qū)的首字節(jié)單元的符號地址。 過程名存放過程代碼的內存存儲區(qū)的首字節(jié)單元的符號地址。在匯編語言程序中，標號和過程名都是代碼段內的符號地址。25DATA12000H 變量在匯編時其值不確定，在程序運行期間其值不斷變化的量稱為變量。在匯編語言中，每一個變量都被分配一個存儲單元

21、，變量的值被存放在該存儲單元中；變量的地址就是該存儲單元的地址。為便于在程序中訪問一個變量，我們常常為該變量起一個名字，稱為變量名，在匯編程序中，變量常常以變量名的形式出現(xiàn)。我們知道，CPU只能通過存儲單元的地址來訪問存儲單元的內容，因此CPU也只能通過變量的地址來訪問變量的內容。因此變量名本質上就是分配給該變量的存儲單元的符號地址，該地址可以在數(shù)據(jù)段、堆棧段或者代碼段中。78H56H變量名： DATA1變量DATA1的值 ：12345678H變量DATA1的地址：（DS：2000H）MOV AX，DATA1；（AX）=5678H26 標號、過程名和變量的屬性標號是存放CPU指令的存儲單元的符

22、號地址，過程名是存放過程代碼的存儲區(qū)首字節(jié)單元的符號地址，變量名則是存放變量內容的存儲單元的符號地址?？梢姡瑯颂?、過程名和變量名都與存儲器地址相關聯(lián)，因此它們都具有以下三種屬性。段屬性標號、過程名和變量名所標識的存儲單元的段基址。偏移量屬性標號、過程名和變量名所標識的存儲單元的段內偏移地址。27類型屬性變量的類型是指存放變量內容的存儲單元的字節(jié)大小，共有以下六種。BYTE：字節(jié)WORD：字DWORD：雙字QWORD：四字FWORD：六字節(jié)TWORD：十字節(jié)標號和過程名的類型是指標號和過程名被引用的方式，共有以下兩種。NEAR類型：標號或過程名在本段內被引用。FAR類型 ：標號或過程名被其他段所

23、引用。284）表達式操作數(shù)所謂表達式是指由常量、寄存器名、標號或變量名與運算符相組合的序列。在匯編期間，匯編程序將按照一定的優(yōu)先規(guī)則對表達式進行處理，最后將得到一個數(shù)值、一個地址值、或相應尋址方式的機器代碼。 根據(jù)最后處理結果的類型，表達式分為兩種類型：數(shù)值表達式和地址表達式。29數(shù)值表達式最后處理結果為數(shù)值的表達式。數(shù)值表達式通常是由常量操作數(shù)與算術運算符、邏輯運算符或關系運算符連接而成。例如： MOV AX，10 * 20STRINGDB A+ 20H匯編時，匯編程序將對數(shù)值表達式進行處理，最后得到一個數(shù)值，該數(shù)值可作為指令中的立即操作數(shù)或某存儲單元的初值。30地址表達式最后處理結果為地址

24、值或相應尋址方式的機器代碼的表達式，通常由常量、變量名、標號或寄存器名與運算符連接而成。地址表達式主要用來表示指令性語句中的操作數(shù)地址或轉移目標地址。例如：JMP 2000H：0100HMOVAX，STRING + 1JMP NEXTMOVAX，BXMOVAX，ES： SI + 4 當?shù)刂繁磉_式的值表示存儲器地址時，該表達式也具有段屬性、偏移量屬性和類型屬性。31 運算符 MASM宏匯編有六種運算符：算術運算符、邏輯運算符、移位運算符、關系運算符、分析運算符和合成運算符。 算術運算符 加 +、減 -、乘 *、除 /、求余MOD。 算術運算符可用于數(shù)值表達式中，運算結果是一個數(shù)值，例如：xdb(19+(20-10*2)/(2*3+1)ydb(19+(20-10*2)mod(2*3+1) 算術運算符也可用于地址表達式中，但表達式的運算結果必須要有明確的物理意義才有效。例如：兩個地址的相加、相乘和相除都是無意義的。32 算術運算符應用于地址表達式的常見形式如下： 標號或變量 數(shù)值表達式 這個地址表達式的運算結果仍然為一個標號或變量，其類型屬性和段基址屬性都不變，但其偏移量產(chǎn)生一個位移。 例如： 設有數(shù)組ARRAY定義如下。 ARRAR DW 1，2，3，4，5，6，7 則地址表達式（ARRAR +