匯編語言基礎(chǔ)知識

第1章匯編語言根底知識1.1匯編語言概述1.2進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換1.3計算機中數(shù)與字符的表示方法習題11.1匯編語言概述1.1.1匯編語言的根本概念匯編語言是機器語言的符號表示形式。在匯編語言出現(xiàn)之前，計算機使用機器語言來控制計算機的各種動作。所謂機器語言，就是用“0〞和“1〞所組成的一串二進制數(shù)所表示的命令或數(shù)據(jù)，機器的硬件可以直接識別和執(zhí)行，不需要進行翻譯。機器語言的特點是命令代碼效率高，但不容易記憶，不利于推廣和使用；程序員借助機器語言編程時，要用數(shù)值表示指令和地址，不但費時費力，而且容易出錯。匯編語言將機器語言指令和地址符號化，程序員只需要記住符號名并用其編程，匯編器負責把匯編程序翻譯成機器指令和正確的地址數(shù)值。大多數(shù)程序應(yīng)該也可以用高級語言編寫，但是在某些情況下匯編語言也是必不可少的。匯編語言可以訪問計算機的所有指令，可以利用計算機的所有特性，而高級語言就沒有這樣的能力，高級語言能做的事情匯編語言都能做，而匯編語言能做的高級語言不一定能做到。例如，如果計算機有一個溢出位，匯編程序可以測試它，而一個JAVA程序就不能直接測試溢出位。匯編語言可以直接訪問存放器，而高級語言那么不一定能訪問。1.1.2匯編語言的特點匯編語言相對機器語言而言好記好用，但遠不如高級語言方便、實用，而且編寫同樣的程序，使用匯編語言比使用高級語言花費的時間更多，調(diào)試和維護更困難。既然如此，為什么還要使用匯編語言呢？主要有兩個原因：性能和對計算機的完全控制。一般而言，匯編語言具有如下特點：1)執(zhí)行速度快一個匯編語言程序，要比高級語言程序執(zhí)行得更快。程序的執(zhí)行速度對于某些應(yīng)用來說是至關(guān)重要的。對于這些應(yīng)用，單純使用高級語言往往達不到要求，單純使用匯編語言編寫程序也并不是最好的方案，許多成功的大型應(yīng)用程序往往使用的是混合編程。首先使用高級語言編寫整個程序，然后測試程序的執(zhí)行時間，再使用匯編語言重寫其中最費時間的局部。這樣做的依據(jù)是在實際使用中，通常程序的大局部執(zhí)行時間都花費在一小局部代碼上。2)程序短小一個匯編語言程序，要比高級語言程序更小。在某些情況下，設(shè)備中的嵌入式處理器往往只有很少的內(nèi)存，使用匯編語言可能是惟一的方法。如智能卡中有CPU，但是智能卡中很難有1?MB以上的內(nèi)存，也不可能有帶分頁的硬盤，但智能卡又必須執(zhí)行復(fù)雜的加密解密計算。個人數(shù)字助理〔PDA〕和其他使用電池作為能源的無線電子設(shè)備，為了節(jié)省電池的電力，往往也只有很少的內(nèi)存，它們也需要使用短小精悍而且具有高效率的機器代碼。3)可以直接控制硬件某些應(yīng)用程序要求能夠完全控制計算機硬件，這也必須使用匯編語言。如操作系統(tǒng)中的低級中斷和陷阱處理程序，以及許多嵌入式實時系統(tǒng)中的設(shè)備控制程序都屬于這一類應(yīng)用。4)可以方便地編譯編譯器可以產(chǎn)生供編程者使用的匯編程序或者自己執(zhí)行匯編過程。因此，為了理解編譯器的工作原理，必須首先理解匯編語言。5)輔助計算機工作者掌握計算機體系結(jié)構(gòu)研究匯編語言可以使人們清楚實際計算機結(jié)構(gòu)。特別是對于學習計算機體系結(jié)構(gòu)的學生，編寫匯編語言是在結(jié)構(gòu)層理解計算機的惟一途徑。計算機的程序設(shè)計語言1.機器語言低級語言2.匯編語言程序設(shè)計語言3.高級語言C/C++、JAVA、 DELPHI……1.1機器語言機器語言是機器指令的集合。機器指令展開來講就是一臺機器可以正確執(zhí)行的命令。1.1機器語言指令：01010000(PUSHAX)電平脈沖：

1.1機器語言程序員們將0、1數(shù)字編程的程序代碼打在紙帶或卡片上，1打孔，0不打孔，再將程序通過紙帶機或卡片機輸入計算機，進行運算。例如應(yīng)用8086CPU完成運算：S=768+12288–12801.1機器語言S=768+12288-1280機器碼：

假設(shè)將程序錯寫成以下這樣，請找處錯誤：

1.1機器語言在顯示器上輸出“welcometomasm〞。機器碼看到這樣的程序，你會有什么感想？如果程序里有一個“1〞被誤寫為“0〞，又如何去查找呢？1.2匯編語言的產(chǎn)生匯編語言的主體是匯編指令。匯編指令和機器指令的差異在于指令的表示方法上。匯編指令是機器指令便于記憶的書寫格式。匯編指令是機器指令的助記符。1.2匯編語言的產(chǎn)生機器指令：操作：存放器BX的內(nèi)容送到AX中匯編指令：MOVAX,BX這樣的寫法與人類語言接近，便于閱讀和記憶。存放器存放器：簡單的講是CPU中可以存儲數(shù)據(jù)的器件，一個CPU中有多個存放器。AX是其中一個存放器的代號，BX是另一個存放器的代號。更詳細的內(nèi)容我們在以后的課程中將會講到。1.2匯編語言的產(chǎn)生計算機能讀懂的只有機器指令，那么如何讓計算機執(zhí)行程序員用匯編指令編寫的程序呢？用匯編語言編寫程序的工作過程1.3匯編語言的組成匯編語言由以下3類組成：1、匯編指令〔機器碼的助記符〕2、偽指令〔由編譯器執(zhí)行〕3、其它符號〔由編譯器識別〕匯編語言的核心是匯編指令，它決定了匯編語言的特性。3.高級語言機器語言和匯編語言以外的程序設(shè)計語言統(tǒng)稱高級語言。其特點是更加接近自然語言和慣用的數(shù)學表達形式，與計算機硬件結(jié)構(gòu)無關(guān)，因而便于使用，便于交流和推廣?？傊?，高級語言編程效率高，但運行效率低。高級語言可分成編譯型和解釋型高級語言，分別使用編譯程序和解釋程序?qū)⒃闯绦蚍g成機器語言程序，然后交計算機執(zhí)行。1.2進位計數(shù)制及其轉(zhuǎn)換計算機內(nèi)部的信息分為兩大類：控制信息和數(shù)據(jù)信息?？刂菩畔⑹且幌盗械目刂泼?，用于指揮計算機如何操作；數(shù)據(jù)信息是計算機操作的對象，一般又可分為數(shù)值數(shù)據(jù)和非數(shù)值數(shù)據(jù)。數(shù)值數(shù)據(jù)用于表示數(shù)量的大小，它有確定的數(shù)值；非數(shù)值數(shù)據(jù)沒有確定的數(shù)值，它主要包括字符、漢字和邏輯數(shù)據(jù)等等。1.2.1計算機中的數(shù)據(jù)1.計算機中數(shù)的單位1〕位(bit)：計算機最小的數(shù)據(jù)單位，用縮寫b來表示。2〕字節(jié)(Byte)：一個字節(jié)為8位，即1B=8bit，它是存儲空間的根本計量單位。3〕字：通常由一個或假設(shè)干個字節(jié)組成。4〕數(shù)據(jù)的換算關(guān)系1Byte=8bit1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB2.進位計數(shù)制在計算機中，二進制并不符合人們的習慣，但是計算機內(nèi)部卻采用二進制表示信息，其主要原因有如下四點：電路簡單：邏輯電路的通、斷只有兩個狀態(tài)。工作可靠簡化運算邏輯性強：正好代表邏輯代數(shù)中的“真〞與“假〞1.4.2計算機中常用的幾種計數(shù)制在計算機的數(shù)制中，要掌握3個概念，即數(shù)碼、基數(shù)和位權(quán)。數(shù)碼：一個數(shù)制中表示根本數(shù)值大小的不同數(shù)字符號。 八進制有8個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7?；鶖?shù)：一個數(shù)值所使用數(shù)碼的個數(shù)。 八進制的基數(shù)為8。位權(quán)：一個數(shù)值中某一位上的1所表示數(shù)值的大小。 八進制的123，1的位權(quán)是64，2的位權(quán)是8，3的位權(quán)是1。1.十進制〔Decimalnotation〕十進制的特點如下：有10個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9基數(shù)：10逢十進一〔加法運算〕，借一當十〔減法運算〕按權(quán)展開式例：將十進制數(shù)456.24寫成按權(quán)展開式形式為：2.二進制〔Binarynotation〕二進制有如下特點：有兩個數(shù)碼：0、1?；鶖?shù)為：2。逢二進一〔加法運算〕，借一當二〔減法運算〕。按權(quán)展開式。例如：把寫成展開式，它表示的十進制數(shù)為：3.八進制〔Octalnotation〕八進制的特點如下：有8個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7基數(shù)為：8逢八進一〔加法運算〕，借一當八〔減法運算〕按權(quán)展開式例如：相當于十進制數(shù)為：4.十六進制〔Hexadecimalnotation〕十六進制有如下特點：有16個數(shù)碼：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。基數(shù)：16。逢十六進一〔加法運算〕，減一當十六〔減法運算〕。按權(quán)展開式。例如：十六進制數(shù)代表的十進制數(shù)為：

選擇題:以下四個選項中，哪個不是七進制數(shù)A.256B.332 C.347 D.123同理，任意一個二進制數(shù)、八進制數(shù)和十六進制數(shù)也可用位權(quán)表示。例如：(101.11)2=1×22+0×21+1×20+1×2?1+1×2?2(124.36)8=1×82+2×81+4×80+3×8?1+6×8?2(AC.B5)16=A×161+C×160+B×16?1+5×16?2據(jù)上述概念，可推廣出表示任意進制數(shù)的通式：

表1-1幾種常用進制之間的對照關(guān)系十進制二進制八進制十六進制00000001000111200102230011334010044501015560110667011177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F1.4.3常用計數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1.Ｘ〔Ｘ＝2、8、16進制數(shù)→十進制數(shù)〕二進制數(shù)→十進制數(shù):以2為基數(shù)按權(quán)展開并相加八進制數(shù)→十進制數(shù):以8為基數(shù)按權(quán)展開并相加。十六進制數(shù)→十進制數(shù):以16為基數(shù)按權(quán)展開并相加。

2.十進制轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)1〕整數(shù)局部的轉(zhuǎn)換整數(shù)局部的轉(zhuǎn)換采用的是除2取余法。2〕小數(shù)局部的轉(zhuǎn)換小數(shù)局部的轉(zhuǎn)換采用乘2取整法。十進制轉(zhuǎn)換成二進制除2取余法1252152312622723212余數(shù)10111101(125)10=(1111101)2例：將十進制數(shù)〔0.534〕10轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進制數(shù)。結(jié)果為：〔0.534〕10＝〔0.10001〕2十進制轉(zhuǎn)換成八進制除8取余法125818158余數(shù)5710(125)10=(175)8十進制轉(zhuǎn)換成十六進制除16取余法30016余數(shù)12(C)(300)10=(12C)1618162116013.八進制與二進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換1〕八進制轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)所使用的轉(zhuǎn)換原那么是“一位拆三位〞，即把一位八進制數(shù)對應(yīng)于三位二進制數(shù)，然后按順序連接即可。2〕二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)可概括為“三位并一位〞，即從小數(shù)點開始向左右兩邊以每三位為一組，缺乏三位時補０，然后每組改成等值的一位八進制數(shù)即可。

“一位拆三位〞“三位并一位〞4.二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換1〕二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)的轉(zhuǎn)換原那么是：“四位并一位〞，即以小數(shù)點為界，整數(shù)局部從右向左每4位為一組，假設(shè)最后一組缺乏4位，那么在最高位前面添0補足4位，然后從左邊第一組起，將每組中的二進制數(shù)按權(quán)數(shù)相加得到對應(yīng)的十六進制數(shù)，并依次寫出即可；小數(shù)局部從左向右每4位為一組，最后一組缺乏4位時，尾部用0補足4位，然后按順序?qū)懗雒拷M二進制數(shù)對應(yīng)的十六進制數(shù)。2〕十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)的轉(zhuǎn)換原那么是：“一位拆四位〞，即把1位十六進制數(shù)寫成對應(yīng)的4位二進制數(shù)，然后按順序連接即可。

“四位并一位〞“一位拆四位〞(10101.11)2轉(zhuǎn)換成十進制(10101.11)2=1X24+0X23+1X22+0X21+1X20+1X2-1+1X2-2

=16+0+4+0+1+0.5+0.25

=21.75(100101)2分別轉(zhuǎn)換成八進制和十六進制轉(zhuǎn)換成八進制：100101=100101=(45)8轉(zhuǎn)換成十六進制：100101=00100101=(25)16(10101.11)2=1X24+0X23+1X22+0X21+1X20+1X2-1+1X2-2

=16+0+4+0+1+0.5+0.25

=21.75100101=100101=(45)8100101=00100101=(25)16由以上方法可以看出，(25)10=(11001)2=(19)16=(31)8，(0.5)10=(0.1)2=(0.8)16=(0.4)8。在計算機里，通常用數(shù)字后面跟一個英文字母來表示該數(shù)的數(shù)制。十進制數(shù)一般用D(Decimal)、二進制數(shù)用B(Binary)、八進制數(shù)用O(Octal)、十六進制數(shù)用H(Hexadecimal)來表示。由于英文字母O容易和零誤會，所以也可以用Q來表示八進制。另外，計算機操作中一般默認使用十進制，所以十進制數(shù)可以不標進制。1.3計算機中數(shù)與字符的表示方法1.3.1數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼及其運算1.二進制數(shù)的編碼及運算我們很容易想到，數(shù)據(jù)的正負號可用一位二進制的0和1兩個狀態(tài)來表示，這樣，二進制數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機中就能方便表示了。為了盡可能地簡化對二進制數(shù)值數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算用到的規(guī)那么，機器將二進制數(shù)值數(shù)據(jù)進行編碼表示。計算機中的數(shù)采用二進制數(shù)，字母、符號等也只能采用二進制代碼〔0，1〕的排列組合表示〔編碼〕。(兩種編碼：BCD碼、ASCII碼〕1.BCD碼〔8421碼、二──十進制數(shù)〕解決十進制數(shù)在計算機內(nèi)部如何表示。BCD碼規(guī)定用四位二進制數(shù)表示一位十進制數(shù)。對多位十進制數(shù)，只要把每一位十進制數(shù)分別表示為四位二進制數(shù)即可。十進制BCD碼00000100012001030011401005010160110701118100091001十進制BCD碼

28001010009561001010101101.3計算機中數(shù)與字符的表示方法2.ASCII碼2.ASCII碼解決字母、符號在計算機內(nèi)部如何表示。根本ASCII碼〔標準ASCII碼〕用七位二進制數(shù)表示一個符號〔共128個〕；書寫：用兩位十六進制數(shù)書寫，如41H----A；種類：1〕控制字符〔前32個和最后一個〕：0D---回車，0A---換行；2〕其他為打印字符〔可顯示字符〕；應(yīng)記住的ASCII碼：30H~39H，41H，61H擴展ASCII碼用八位二進制數(shù)表示一個符號〔共256個〕。機器數(shù)：帶符號的二進制數(shù)值數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)部的編碼。真值：機器數(shù)所代表的實際值。一般機器數(shù)的最高有效位用來表示數(shù)的正負符號，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。1.3.1有符號數(shù)表示方法例如：要表示127和-127，計算機中可以采取編碼為：01111111和11111111那么127和-127是真值〔實際的值〕01111111和11111111是機器數(shù)1.3.1有符號數(shù)表示方法0.無符號數(shù)、有符號數(shù)、機器數(shù)、真值1.原碼正數(shù)原碼：符號位為0，數(shù)值位照抄。負數(shù)原碼：符號位為1，數(shù)值位照抄。例：X=+25=+00011001B[X]原=00011001BX=-25=-00011001B[X]原=10011001B2.反碼正數(shù)反碼：符號位為0，數(shù)值位照抄。負數(shù)反碼：符號位為1，數(shù)值位取反。例：X=+25=+00011001B[X]反=00011001BX=-25=-00011001B[X]反=11100110B原碼和反碼表數(shù)范圍相同，都是-127~+127。3.補碼3.補碼為了將減法運算變成加法來做，有符號數(shù)在計算機內(nèi)一律采用補碼表示。正數(shù)補碼：符號位為0，數(shù)值位照抄。負數(shù)補碼：符號位為1，數(shù)值位取反加一。例：X=+25=+00011001B[X]補=00011001BX=-25=-00011001B[X]反=11100110B[X]補=11100111B

下面是原碼、反碼和補碼的小結(jié)。原碼、反碼、補碼總結(jié)：1〕正數(shù)的原碼反碼補碼相同；負數(shù)的原碼反碼補碼各不相同，但符號位都是1。2〕設(shè)字長為八位，原碼反碼的表示范圍為

-127~+127，補碼的表數(shù)范圍為-128~+127。3〕某負數(shù)的補碼，求該負數(shù)的真值，方法如下：①符號位不動，其余位求反加一，得到的是該負數(shù)的原碼；②根據(jù)原碼即可寫出該負數(shù)的真值。例：[X]補=11111100B[X]原=10000011B+1=10000100BX=-0000100=-4二進制數(shù)補碼的運算補碼的運算規(guī)那么：[X+Y]補=[X]補+[Y]補[X?Y]補=[X]補+[?Y]補[Y]補求[?Y]補的方法：將[Y]補各位按位取反(包括符號位)，末位加1?！纠?-19】二進制數(shù)補碼的運算規(guī)那么證明舉例。設(shè) X1=+0001100 X2=?0001100Y1=+0000101 Y2=?0000101那么 [X1]補=0?0001100 [X2]補=1?1110100 [Y1]補=0?0000101 [Y2]補=1?1111011①計算X1+Y1。 +0001100 X1 +〕 +0000101 Y1 +0010001 X1+Y1[X1+Y1]補=?00010001 00001100 [X1]補+〕00000101 [Y1]補 00010001 [X1]補+[Y1]補因為[X1+Y1]補=?[00010001]補=[X1]補+[Y1]補所以[X1+Y1]補=[X1]補+[Y1]補②計算X1?Y1 +0001100 X1 -〕 +0000101 Y1 +0000111 X1?Y1 00001100 [X1]補+〕 11111011 [?Y1]補100000111 [X1]補+[?Y1]補因為[X1?Y1]補=[00000111]補=[X1]補+[?Y1]補所以[X1?Y1]補=[X1]補+[?Y1]補4.用補碼作減法〔補充講義〕我們用實例說明計算機在執(zhí)行減法指令時，是如何把減法變成加法來做的〔設(shè)字長為8位〕。例1：(+5)－(+4)即(+00000101〕－〔+00000100〕①機器中+5和+4都用補碼表示。②對減數(shù)求補(求反加一〕，得到〔-4〕的補碼：11111100③〔+5〕的補碼加〔-4〕的補碼：00000101+11111100 ——————————100000001④將結(jié)果00000001看作補碼，其真值即為+1。進位被自動舍棄例2(+5)－(-4)即(+0000101)－(-0000100〕①機器中+5和-4都用補碼表示。(-4)補=11111100②對減數(shù)求補，得到的是+4的補碼：00000100③將+5的補碼加+4的補碼00000101+00000100——————————00001001④將結(jié)果看成補碼，其真值即為正確結(jié)果+9。例3：〔-5〕-〔+4〕和〔-5〕-〔-4〕步驟同上。總之：①被減數(shù)和減數(shù)都用補碼表示；

②機器對減數(shù)先求補，而后做加；

③將計算結(jié)果看作補碼。由此可看出，計算機引入了補碼編碼后，帶來了以下幾個優(yōu)點：減法轉(zhuǎn)化成了加法：這樣大大簡化了運算器硬件電路的設(shè)計，加減法可用同一硬件電路進行處理。運算時，符號位與數(shù)值位同等對待，都按二進制數(shù)參加運算；符號位產(chǎn)生的進位丟掉不管，其結(jié)果是正確的。這大大簡化了運算規(guī)那么。二進制運算〔含十六進制運算〕1.算術(shù)運算與十進制運算相同，只不過是逢2進1，借1當2。 加法 減法 乘法0+0=0 0‐0=0 0×0=00+1=10‐1=1 0×1=01+0=1 1‐0=1 1×0=01+1=10 1‐1=0 1×1=12.十六進制算術(shù)運算：與十進制運算相同，但①逢16進1，借1當16；②注意運算結(jié)果如為A，B，C，D，E，F(xiàn)，不能寫成10，11，12，13，14，15。例1：計算85AH+924H85A+924————

117E例2：計算800H‐1800‐001————7FF不可以寫成14逢16進13.邏輯數(shù)據(jù)的編碼邏輯數(shù)據(jù)是用來表示“是〞與“否〞，或稱“真〞與“假〞兩個狀態(tài)的數(shù)據(jù)。在計算機中，用“1〞表示“真〞或“是〞，用“0〞表示“假〞或“否〞。需要注意的是，這里的1和0沒有數(shù)值和大小概念，只有邏輯意義。對邏輯數(shù)據(jù)只能進行邏輯運算，例如邏輯非、邏輯加、邏輯乘等根本邏輯運算和由根本邏輯運算構(gòu)成的各種組合邏輯運算，運算結(jié)果仍是邏輯數(shù)據(jù)。下面介紹一下根本邏輯運算的運算規(guī)那么。3.邏輯運算與運算〔AND；∧〕：1∧0=0 1∧1=1 0∧0=0 0∧1=0或運算〔OR；∨〕：1∨0=1 1∨1=1 0∨0=0 0∨1=1非運算〔NOT；～或—〕：～0=1 〔0=1〕 ～1=0〔1=0〕異或運算〔XOR；⊕〕1⊕0=1 1⊕1=0 0⊕0=0 0⊕1=1注意：邏輯運算是按位運算。