《編譯原理教程》課件第十二章

第十二章8086/8088小匯編的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12.1匯編指令系統(tǒng)的分析12.28086/8088小匯編的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)12.38086/8088小匯編實(shí)驗(yàn)12.48086/8088小匯編程序 12.1匯編指令系統(tǒng)的分析

12.1.1引言

編譯的過程是將源程序編譯成可在具體機(jī)器上執(zhí)行的機(jī)器指令程序的過程。所以，實(shí)現(xiàn)編譯的首要任務(wù)就是了解目標(biāo)機(jī)器的指令系統(tǒng)及其特點(diǎn)，只有這樣才能設(shè)計(jì)好編譯程序。

任何一種微處理器(CPU)在設(shè)計(jì)時(shí)，就已規(guī)定好自己特定的指令系統(tǒng)，這種指令系統(tǒng)的功能也就決定了由該微處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其基本功能。指令系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的每一條指令都對應(yīng)著微處理器要完成的一種規(guī)定功能操作，即這些指令功能的實(shí)現(xiàn)都是由微處理器中的物理器件完成的。要使計(jì)算機(jī)完成一個(gè)完整的任務(wù)，就需要執(zhí)行一組指令，這一組指令通常稱為程序。計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的各種不同指令的集合就稱為處理器(CPU)的指令系統(tǒng)。一臺計(jì)算機(jī)只能識別由二進(jìn)制編碼表示的指令，稱之為機(jī)器指令。一條機(jī)器指令應(yīng)包括兩部分內(nèi)容：一部分給出該指令應(yīng)完成何種操作，稱為指令操作碼部分；另一部分給出參與操作的操作數(shù)的值，或指出操作數(shù)存放在何處、操作的結(jié)果應(yīng)送往何處等，這一部分稱為指令的操作數(shù)部分。處理器可根據(jù)指令中給出的地址信息求出存放操作數(shù)的地址——稱為有效地址EA(EffectiveAddress)，然后對存放在有效地址中的操作數(shù)進(jìn)行存取操作。指令中關(guān)于如何求出存放操作數(shù)有效地址的方法稱為操作數(shù)的尋址方式。計(jì)算機(jī)按照指令給出的尋址方式求出操作數(shù)有效地址進(jìn)行存取操作數(shù)的過程，稱為指令的尋址操作。由于計(jì)算機(jī)的主要工作是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，故計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)中的多數(shù)指令是與操作數(shù)有關(guān)的。這些操作數(shù)可以在寄存器中，也可以在內(nèi)存或I/O端口中，還可以隱含于指令碼中。對于不同的操作數(shù)有不同的方法來存取它們，特別是對于存放于存儲(chǔ)單元的操作數(shù)，可以采用多種不同的方式來尋找地址以便進(jìn)行數(shù)據(jù)存取。尋址方式越多，CPU的指令功能就越強(qiáng)，靈活性也就越大。但是，尋址方式多也會(huì)造成指令編碼的復(fù)雜化。因此，在設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)的尋址方式時(shí)主要考慮以下問題：

(1)能夠滿足CPU所尋址的最大地址空間，否則將存在無法訪問的地址。

(2)從速度和存儲(chǔ)角度考慮，地址碼不能占用太多的字節(jié)。為減少地址碼占用的字節(jié)數(shù)，就應(yīng)采用多種尋址方式。

(3)盡量滿足高級語言中各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的尋址需要。以數(shù)組元素A[I]為例，位移量對應(yīng)數(shù)組A的開始地址，變址I(表示數(shù)組A的第I個(gè)元素)的位距值存放在寄存器(如SI)中，則對數(shù)組元素A[I]的訪問地址應(yīng)是“寄存器(SI)+位移”；有時(shí)位移量是在基址寄存器(如BX)中，則A[I]的訪問地址是“寄存器(BX)+寄存器(SI)”；如果A[I]出現(xiàn)在遞歸子程序調(diào)用中，則數(shù)據(jù)是以堆棧形式來逐層存儲(chǔ)的，故訪問數(shù)組元素A[I]時(shí)還需由堆棧指針(如BP)來指示是哪一層子程序調(diào)用中的A[I]，其地址應(yīng)為“寄存器(BP)+寄存器(SI)+位移”。由此可見，至少要有如上所述的幾種尋址方式才能滿足程序語言的特殊使用(數(shù)組、遞歸子程序)要求。通常一條指令被分為若干字段(每個(gè)字段為幾個(gè)二進(jìn)制位)，其中一個(gè)字段稱為操作碼，說明計(jì)算機(jī)該做什么，其余字段稱為操作數(shù)，指出該指令在執(zhí)行中所需要的信息。一個(gè)操作數(shù)可以是一個(gè)具體數(shù)據(jù)，也可以是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寄存器或存儲(chǔ)器地址。一般指令格式如下：

指令可以含有若干個(gè)操作數(shù)，但操作數(shù)越多指令的長度也就越長，所占用的存儲(chǔ)空間就越大，指令送入CPU所花費(fèi)的時(shí)間也越多。為了減少指令的長度，一般指令都只允許有一個(gè)或兩個(gè)操作數(shù)，而且雙操作數(shù)指令中的一個(gè)操作數(shù)必須存放在寄存器中。這是由于存儲(chǔ)器和I/O空間相當(dāng)大，表示其地址必須占用較多的二進(jìn)制位，因而就勢必引起指令長度的增加。而一個(gè)計(jì)算機(jī)所具有的寄存器很少(幾個(gè)到幾十個(gè))，因此用于表示這些寄存器編碼所需的二進(jìn)制位數(shù)就少。所以，減少指令位數(shù)的方法之一是盡可能使用寄存器。操作數(shù)僅限于兩個(gè)雖然降低了許多指令的靈活性，但卻進(jìn)一步節(jié)省了指令占用的位數(shù)。例如，加法指令涉及到兩個(gè)相加的數(shù)和所需保存的結(jié)果，這就需要三個(gè)操作數(shù)，可以規(guī)定把加得的結(jié)果存入到兩個(gè)相加數(shù)的位置之一，從而使操作數(shù)減少為兩個(gè)，這兩個(gè)操作數(shù)就分別稱為源操作數(shù)和目的操作數(shù)。源操作數(shù)與目的操作數(shù)相加的結(jié)果最終又送回到目的操作數(shù)，這意味著原來目的操作數(shù)中存放的數(shù)據(jù)丟失了，但是這種情況無關(guān)緊要，如果需要保留原來目的操作數(shù)的值，則可以在執(zhí)行這條指令之前將原目的操作數(shù)保存到其它寄存器或者存儲(chǔ)器中。兩操作數(shù)指令的方法對于由許多指令組成的程序來說，所節(jié)省的存儲(chǔ)空間和送入CPU的時(shí)間都是可觀的。12.1.28086/8088指令系統(tǒng)

雖然我們已經(jīng)在“微機(jī)原理”或“匯編語言程序設(shè)計(jì)”課程中學(xué)習(xí)了8086/8088指令系統(tǒng)，但那是基于掌握匯編語言和微機(jī)的原理及使用角度來學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)的?，F(xiàn)在，我們從編譯的角度來深入了解8086/8088指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法。

8086/8088指令系統(tǒng)的編碼格式非常緊湊并且靈活，其機(jī)器碼指令長度為1～6個(gè)字節(jié)(不包括前綴)，通常指令的第一字節(jié)為操作碼，用以規(guī)定操作的類型，第二字節(jié)規(guī)定操作數(shù)的尋址方式。

典型的單操作數(shù)指令結(jié)構(gòu)如圖12-1所示。圖12-1典型的單操作數(shù)指令結(jié)構(gòu)(a)操作數(shù)在16位寄存器內(nèi)；(b)操作數(shù)在寄存器或存儲(chǔ)器內(nèi)典型的雙操作數(shù)指令結(jié)構(gòu)如圖12-2所示。圖12-2典型的雙操作數(shù)指令結(jié)構(gòu)由于雙操作數(shù)指令只有一個(gè)w位，因此兩個(gè)操作數(shù)要么都是8位，要么都是16位。然而，對于值很小的立即數(shù)操作來說，如果用16位表示就顯得有些浪費(fèi)存儲(chǔ)空間了。為了減少這種情況下立即數(shù)所占用的字節(jié)數(shù)，8086/8088指令系統(tǒng)對諸如加法、減法和比較的立即數(shù)操作指令設(shè)置了符號擴(kuò)展位s。s位只對16位操作數(shù)（w=1）有效，即：

這樣對一些16位立即數(shù)操作指令，立即數(shù)的存儲(chǔ)僅是8位的，節(jié)省了存儲(chǔ)空間和取指時(shí)間，只是當(dāng)CPU執(zhí)行該操作時(shí)再將立即數(shù)擴(kuò)展為16位。

8086/8088指令格式主要由操作碼域和操作數(shù)域構(gòu)成。操作碼域指出了該指令操作的類型，僅低位的d、w位(如果有的話)隨傳送方向及字還是字節(jié)操作而變化，少量指令存在著第二操作碼。8086/8088指令格式設(shè)計(jì)的精妙之處在于操作數(shù)域，其根據(jù)尋址方式、傳送方向(d位)、字或字節(jié)操作(w位)決定了第二字節(jié)(尋址方式字節(jié))中mod字段、r/m字段以及reg字段的取值，及該條指令機(jī)器碼的長度(需特別注意機(jī)器碼長度的確定)。

由mod和r/m字段組合共同決定一個(gè)操作數(shù)的尋址方式及有效地址的計(jì)算方法見表12-1。表12-1尋址方式

由reg字段規(guī)定的寄存器或分段寄存器編碼見表12-2。表12-2寄存器表有了表12-1和表12-2，我們就可以根據(jù)傳送方向位d、字或字節(jié)操作位w的值以及所要求的尋址方式及參加操作的寄存器或存儲(chǔ)器地址來構(gòu)造包括mod、r/m和reg字段組成的字節(jié)，并形成屬于操作數(shù)域的其后各字節(jié)內(nèi)容。例如，數(shù)據(jù)傳送類指令MOV所允許出現(xiàn)的指令格式有：

對于寄存器/存儲(chǔ)器與寄存器之間的傳送命令可以采用方式(1)如：

MOVAX,BX;(BX)→AX

由于d位值的不同，第二字節(jié)的編碼可以有兩種形式：

①當(dāng)d=0時(shí)，reg對應(yīng)源操作數(shù)BX，即為BX的編碼011；r/m對應(yīng)目的操作數(shù)AX，即為AX的編碼000，此時(shí)mod值為11來表示操作數(shù)為寄存器，即mod值和r/m值共同決定了這個(gè)操作數(shù)的類型是寄存器并且是AX(000)。因此該指令的機(jī)器碼如下：如果指令是寄存器與存儲(chǔ)器之間的傳送，例如:MOVAX,[BX+DI+1234H]，則對應(yīng)的機(jī)器指令只能有一種形式。這是因?yàn)閞eg段只能表示寄存器而無法表示存儲(chǔ)器，而由mod和r/m字段的組合并根據(jù)mod域值既可以表示寄存器又可以表示存儲(chǔ)器。故當(dāng)操作數(shù)的一方是存儲(chǔ)器時(shí)就只能用mod和r/m字段來表示了。究竟是將寄存器的內(nèi)容傳送到存儲(chǔ)器還是將存儲(chǔ)器的內(nèi)容傳送到寄存器取決于傳送方向位d的值，如果說在上一個(gè)例子中的d位無關(guān)緊要的話，那么在這里d位就是不可或缺的了。本條指令的存儲(chǔ)器地址通過查找表12-1可知：mod值為10，r/m值為001；而由表12-2得知:reg所對應(yīng)的操作數(shù)AX的值為000；并且位d值必須為1方保證是將mod和r/m指定的內(nèi)容送AX，所以此時(shí)該指令對應(yīng)機(jī)器碼為

注意，mod取值10是因?yàn)樵撝噶畹拇鎯?chǔ)器操作數(shù)中還帶有16位位移1234H，即在操作碼字節(jié)及尋址字節(jié)之后帶有16位的位移量，低8位值為34H，高8位為12H。

對于立即數(shù)傳送到寄存器/存儲(chǔ)器的操作可采用方式(2)。如：

MOVCL,12H;立即數(shù)12H→CL

這是一個(gè)字節(jié)傳送指令，即w=0；因此mod=11和r/m=001表示寄存器CL，第三字節(jié)為立即數(shù)12H，即該指令的機(jī)器碼如下：

如果用方式(3)實(shí)現(xiàn)則更加簡單，由于此時(shí)w=0，reg=001，則該指令所對應(yīng)的機(jī)器碼為：

與方式(2)的機(jī)器碼相比節(jié)省了一個(gè)字節(jié)。下面，我們看一下立即數(shù)傳送到存儲(chǔ)器的操作，這種操作只能用方式(2)實(shí)現(xiàn)，例如：

MOV[BX+DI+1234H],5678H

查表12-1可知：mod=10，r/m=001；此時(shí)該指令對應(yīng)的機(jī)器碼為由mod=10可知存儲(chǔ)器操作數(shù)還帶有16位位移量，這個(gè)16位位移量是緊隨在機(jī)器碼第二字節(jié)即尋址方式字節(jié)之后的，所以位移量必須插到立即數(shù)之前，以便形成存儲(chǔ)器的有效地址。注意，此時(shí)的機(jī)器碼指令長度為6個(gè)字節(jié)，這是8086/8088指令系統(tǒng)中最長的機(jī)器碼指令形式。

通過機(jī)器碼指令的形成過程可知，機(jī)器碼指令的長度是由字或字節(jié)操作以及尋址方式?jīng)Q定的。這一點(diǎn)對編譯來說很重要，因?yàn)樵诰幾g過程中必須根據(jù)源指令來確定形成的機(jī)器碼指令所應(yīng)具有的字節(jié)數(shù)(即長度)。由8086/8088指令系統(tǒng)的尋址方式和機(jī)器碼指令的尋址方式字節(jié)即mod、r/m和reg字段可以看出：雙操作數(shù)指令允許寄存器與寄存器、寄存器與存儲(chǔ)器之間的操作，此外還允許立即數(shù)到寄存器/存儲(chǔ)器的操作；但無法用mod、r/m和reg字段來同時(shí)表示兩個(gè)存儲(chǔ)器的地址。如果允許存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器操作的指令出現(xiàn)，將會(huì)使機(jī)器碼指令變得更長更復(fù)雜，故此，8086/8088舍去了直接進(jìn)行存儲(chǔ)器之間操作的指令，使得機(jī)器指令更加簡潔有效。如果要實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的操作只須經(jīng)過寄存器過渡，即先進(jìn)行存儲(chǔ)器到寄存器的操作，并將結(jié)果保存在寄存器中，然后再使用一條由寄存器傳送到存儲(chǔ)器的指令操作。 12.28086/8088小匯編的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

我們已經(jīng)了解了8086/8088指令系統(tǒng)的特點(diǎn)，下面討論如何實(shí)現(xiàn)8086/8088匯編指令到機(jī)器碼指令的翻譯過程。為了簡單起見，我們對8086/8088匯編語言加以如下限制：

(1)在匯編語言中不允許出現(xiàn)標(biāo)識符，即轉(zhuǎn)移地址必須以實(shí)際地址出現(xiàn)；

(2)對8086/8088匯編中標(biāo)識字或字節(jié)操作的“WORDPTR”和“BYTEPTR”，我們只取其第一個(gè)字符“W”或“B”進(jìn)行標(biāo)識，且對存儲(chǔ)器的訪問必須指定是字(W)還是字節(jié)(B)操作，如：

MOVB[BX+SI],12

ADDAX,W[SI+1234]

(3)數(shù)字一律用不帶H的十六進(jìn)制數(shù)表示。

因此，我們所討論的是一種8086/8088小匯編的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。12.2.18086/8088小匯編指令的分類

1．不需變化的單、雙字節(jié)指令

對于指令系統(tǒng)中那些機(jī)器碼已經(jīng)確定，即無操作數(shù)域部分的指令，諸如XLAT、LAHF、SAHF、PUSHF、POPF、AAA、DAA、AAS、DAS、CBW、CWD、INT3、INTQ、IRET、CLC、STC、CLD、STD、CLI、STI、HLT、WAIT、LOOK等單字節(jié)指令直接產(chǎn)生機(jī)器碼指令，這類指令的處理子程序?yàn)镾UB1。此外，還有機(jī)器碼確定且無操作數(shù)域的雙字節(jié)指令A(yù)AM和AAD，由于這兩條指令的第二字節(jié)內(nèi)容相同，故只存放第一字節(jié)的操作碼，然后在子程序中再直接送入第二字節(jié)的內(nèi)容，因此這兩條指令的處理由SUB2完成。

2．算術(shù)運(yùn)算類指令

根據(jù)附錄1，我們首先分離出指令格式相同的8條指令：ADC、ADD、AND、CMP、SBB、SUB、OR、XOR，其指令編碼格式如下：

因此，我們構(gòu)造這8條指令碼見表12-3。表12-3指令碼這些參考碼要在掃描匯編助記符指令時(shí)不斷進(jìn)行修正。例如，對ADDW[BX+SI],AX指令加工過程是：當(dāng)掃描出“ADD”時(shí)，我們已經(jīng)獲得了參考碼00H；再掃描到“W”時(shí),我們知道這是字操作，故參考碼加1即為01H，并且由于這個(gè)“W”出現(xiàn)在第一個(gè)操作數(shù)位置上，因而是目的操作數(shù)，可知該指令一定是寄存器到存儲(chǔ)器的操作，故d位為0，因此，參考碼不再加“02H”。在操作數(shù)域主要形成機(jī)器碼第二字節(jié)中的mod字段、reg字段和r/m字段。注意，這8條指令還有區(qū)別：對立即數(shù)操作來說，ADC、ADD、CMP、SBB、SUB有符號擴(kuò)展位，而其余3條指令(AND、OR和XOR)沒有，故處理時(shí)要分別對待。對于立即操作數(shù)，只有當(dāng)掃描到第二個(gè)操作數(shù)時(shí)，我們才能確定其為立即數(shù)操作(如ADDAX，1234H，若寫成ADD1234H，AX則是錯(cuò)誤的)。此時(shí)，如果第一操作數(shù)是AX或AL(累加器)，則我們在原參考碼上加04H(此種情況下不會(huì)出現(xiàn)d位為1的情況)并且不形成尋址方式的第二字節(jié)(不產(chǎn)生mod、reg及r/m這樣的字段)，立即數(shù)緊接在參考碼(此時(shí)已是該指令的機(jī)器碼指令)之后。如果第一操作數(shù)并非AX或AL，則取出參考碼的3～5位(二進(jìn)制)作為該指令的次操作碼。例如，SUB的參考碼為28H，即得到次操作碼為05H。此時(shí)指令碼應(yīng)屏蔽掉原參考碼的高6位(低兩位保存著s位和w位信息)，然后再加上80H，便得到所需的80H～83H指令碼。

上述處理加工過程由子程序SUB3完成。

對子算術(shù)運(yùn)算指令的INC、DEC，由于指令格式與PUSH和POP很接近(見附錄1)，故歸于PUSH和POP處理，即由子程序SUB6實(shí)現(xiàn)。

3.其他指令

其他指令的分類處理如下：

(1)?CALL、JMP跳轉(zhuǎn)指令的處理由子程序SUB5實(shí)現(xiàn)。

(2)?NOT、NEG、MUL、IMUL、DIV、IDIV指令的處理由子程序SUB7實(shí)現(xiàn)。

(3)?IN、OUT指令的處理由子程序SUB8實(shí)現(xiàn)。

(4)短跳轉(zhuǎn)類指令的處理由子程序SUB9實(shí)現(xiàn)。

(5)?LEA、LDS、LES指令的處理由子程序SUB10實(shí)現(xiàn)。

(6)?MOV指令的處理由子程序SUB11實(shí)現(xiàn)；MOV指令由于比較復(fù)雜，因此單獨(dú)予以處理。

(7)移位類(RCL、RCR、ROL、ROR、SAL、SAR、SHL、SHR)指令的處理由子程序SUB12實(shí)現(xiàn)。

(8)?RET、RETF指令的處理由子程序SUB13實(shí)現(xiàn)。

(9)?TEST指令的處理由子程序SUB14實(shí)現(xiàn)；TEST指令格式與算術(shù)運(yùn)算類指令類似，但又不含有d位和s位，故單獨(dú)處理。

(10)?XCHG指令的處理由子程序SUB15實(shí)現(xiàn)；XCHG指令格式也無法歸到某一類指令中，因而單獨(dú)處理。

(11)?DW、DB(定義字、字節(jié)空間)指令的處理由子程序SUB4實(shí)現(xiàn)。在8086/8088指令系統(tǒng)中無此指令，它們是根據(jù)8086/8088匯編中的設(shè)置而增加的。12.2.28086/8088小匯編的狀態(tài)表及主控程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)由匯編指令到機(jī)器指令的編譯，我們將8086/8088匯編助記符分為兩個(gè)域：操作碼域和操作數(shù)域。操作碼與機(jī)器指令幾乎是一一對應(yīng)的(少量指令存在第二操作碼)；操作數(shù)域主要確定機(jī)器碼第二字節(jié)的mod域、r/m域、reg域的值以及傳送的方向d位、字還是字節(jié)操作w位和符號擴(kuò)展s位，并根據(jù)d、w、s值(如果有的話)修改狀態(tài)表中該指令對應(yīng)的參考碼。此外，操作數(shù)域還需根據(jù)mod的值(mod=01時(shí)，mod和r/m域的操作數(shù)是存儲(chǔ)器地址，它還帶有一字節(jié)的位移；mod=10時(shí)，mod和r/m域的操作數(shù)帶有一字長的位移)、w值、s值來調(diào)整并放置操作碼單元之后尋址方式字節(jié)(如果有的話)以及操作數(shù)的位移字或字節(jié)；如果一操作數(shù)是立即數(shù)，則后面還要有字或字節(jié)的立即數(shù)。整個(gè)機(jī)器碼的長度在掃描匯編的同時(shí)還在不斷進(jìn)行修改，直到掃描完該匯編指令，對應(yīng)的機(jī)器碼長度就完全確定了(機(jī)器碼長度在第四部分的程序中記錄在變量m0中)。為了使形成機(jī)器碼指令加工操作更加簡便，我們設(shè)置了一個(gè)工作數(shù)組如下：

work數(shù)組是用來暫存加工處理中的機(jī)器碼指令的。由于8086/8088的機(jī)器碼指令長度最多為6個(gè)字節(jié)，因而work數(shù)組的元素也是6個(gè)(以字節(jié)為單位)。這樣，對匯編指令的加工處理都是在work數(shù)組中進(jìn)行的，直至最終形成完整的機(jī)器碼指令。由于機(jī)器碼指令的長度記錄于m0中，因而最后再按m0指示的長度取出work數(shù)組中的機(jī)器碼指令即可。

在處理中，還設(shè)置了d0、w0、w1、reg、mod1、rm變量來記錄方向標(biāo)志，第一和第二操作數(shù)的字或字節(jié)形式以及產(chǎn)生尋址方式字節(jié)所需的reg、mod1、rm值。為了控制操作碼域以及操作數(shù)域的掃描和加工處理，我們分別為操作碼域和操作數(shù)域設(shè)計(jì)了相應(yīng)的狀態(tài)表。對應(yīng)于操作碼域的是狀態(tài)表1(見表12-4)。由于狀態(tài)表1較長，因而我們只進(jìn)行原理性的示意。

表12-4中，字符欄的字符與掃描指針當(dāng)前掃描到的字符進(jìn)行匹配，若相等，則根據(jù)對應(yīng)的參考碼值來決定是轉(zhuǎn)向下一個(gè)狀態(tài)還是轉(zhuǎn)加工子程序處理。當(dāng)參考碼值為0FH時(shí)，一律根據(jù)轉(zhuǎn)向/子程序欄的偏移值轉(zhuǎn)下一狀態(tài)繼續(xù)掃描；若參考碼值非0FH，則轉(zhuǎn)向/子程序欄之值即為加工處理子程序的編號。由于轉(zhuǎn)向與加工處理兩者不同時(shí)存在，故為了節(jié)省狀態(tài)表的存儲(chǔ)空間將這兩者共用一欄，即轉(zhuǎn)向/子程序欄。該欄的值究竟是狀態(tài)轉(zhuǎn)向的偏移量還是加工子程序的編號由參考碼的值來判別，因此，參考碼欄擔(dān)負(fù)著存放指令參考碼并判別是轉(zhuǎn)向還是加工處理的雙重職責(zé)。表12-4狀態(tài)表1例如，對指令A(yù)DD由狀態(tài)表1控制掃描的過程如下：

首先由S1狀態(tài)開始掃描指令A(yù)DD的第一個(gè)字符“A”，而狀態(tài)S1所對應(yīng)的字符恰好也是“A”，即匹配；查參考碼欄值為0FH，故轉(zhuǎn)向/子程序欄存放的是狀態(tài)轉(zhuǎn)向的偏移值，據(jù)此偏移值轉(zhuǎn)到狀態(tài)A0。

接下來掃描AAD的第二個(gè)字符“A”，而狀態(tài)A0所對應(yīng)的字符也是“A”，這兩者匹配，查參考碼欄值仍為0FH，故繼續(xù)按轉(zhuǎn)向/子程序欄中的偏移值轉(zhuǎn)到狀態(tài)A1。最后掃描到AAD的第三個(gè)字符“D”，而狀態(tài)A1當(dāng)前所對應(yīng)的字符是“A”，兩者不匹配，此時(shí)應(yīng)由狀態(tài)表的當(dāng)前位置下移一行，即指向狀態(tài)A1的下一行(注意，不匹配時(shí)，由當(dāng)前狀態(tài)下移一行，若最終仍不能匹配則表明匯編指令書寫有錯(cuò))，此時(shí)所對應(yīng)的字符是“D”，與指令A(yù)AD的第三個(gè)字符匹配，仍查參考碼欄，此時(shí)的值為D5H(非0FH)，即為該指令的參考碼，而轉(zhuǎn)向/子程序欄的值為加工處理子程序的編號值，即系統(tǒng)按此編號轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序進(jìn)行加工處理。那么，如何發(fā)現(xiàn)輸入的匯編指令書寫有錯(cuò)呢？假如誤將指令A(yù)DD寫成ABD，那么在狀態(tài)A0掃描到ABD的第二個(gè)字符“B”時(shí)，由于A0當(dāng)前所對應(yīng)的字符是“A”，故不匹配，由當(dāng)前狀態(tài)繼續(xù)下移一行，再用當(dāng)前新狀態(tài)所對應(yīng)的“D”與“B”進(jìn)行匹配，仍不成功，則狀態(tài)繼續(xù)下移一行，此時(shí)用“N”與“B”匹配也不成功，到此認(rèn)為輸入的匯編指令格式書寫有錯(cuò)。這里，我們使用了一個(gè)小技巧，因?yàn)樽帜复笮懙腁SCII碼差異僅在高4位上，大寫字母為“0100”，小寫字母為“0110”,所以為了掃描判別的簡便，對輸入的字母我們都將其屏蔽為大寫字母，而在狀態(tài)表中，對每一類狀態(tài)，除該類狀態(tài)的最后一行的字母為小寫外，其余均為大寫字母。實(shí)際的比較過程是取出當(dāng)前狀態(tài)下對應(yīng)的字符(字母)，然后屏蔽為大寫字母，再與當(dāng)前掃描的大寫字母比較，若不匹配再看當(dāng)前狀態(tài)下的這個(gè)字母值是否為小寫(判斷其值是否大于60H)。若為小寫，則是該類狀態(tài)下所允許出現(xiàn)的最后一個(gè)字母；若仍不匹配，則轉(zhuǎn)出錯(cuò)處理子程序執(zhí)行。

根據(jù)上述思想，現(xiàn)在可以得出掃描狀態(tài)表1的主控程序了。依照上面的例子，我們將主控程序用框圖描述如圖12-3所示。圖12-3主控程序框圖主控程序在實(shí)現(xiàn)時(shí)要略加修改，這是因?yàn)閷λ械?086/8088匯編指令，在掃描第一個(gè)字符時(shí)不可能產(chǎn)生操作碼(操作碼字符至少為兩個(gè))，而當(dāng)由掃描的第一個(gè)字符轉(zhuǎn)向下一個(gè)狀態(tài)時(shí)，卻由于轉(zhuǎn)向的地址可能大于FFH(256個(gè)字節(jié))，因而使轉(zhuǎn)向/子程序欄無法用一個(gè)字節(jié)來表示。因此，將第一個(gè)字符掃描處理的狀態(tài)表改為如表12-5所示的形式。表12-5修改后的第一個(gè)字符掃描處理狀態(tài)表表12-5省去了參考碼欄而增加了狀態(tài)轉(zhuǎn)向欄的長度(為一個(gè)字)。對于第二個(gè)及以后字符的掃描則同前述狀態(tài)表1所示，沒有變化。

為了加工處理的方便，對操作數(shù)域的掃描我們設(shè)置了3個(gè)狀態(tài)表，其中主要的狀態(tài)表2見表12-6。

表12-6狀態(tài)表2大多數(shù)加工處理子程序都使用狀態(tài)表2來掃描匯編指令中的操作數(shù)域，一方面檢查操作數(shù)書寫格式的正誤；另一方面根據(jù)掃描所獲得的信息來形成機(jī)器碼指令的尋址方式字節(jié)以及后繼各數(shù)據(jù)字節(jié)，同時(shí)也對存放在work1中的指令參考碼進(jìn)行修正。

進(jìn)入狀態(tài)表2的初始入口是S1。若在當(dāng)前狀態(tài)下，對應(yīng)的符號欄中的字符與匯編指令中的操作數(shù)掃描指針?biāo)赶虻淖址ヅ?，則取出參考碼單元D的內(nèi)容相加后再送入D，即(D)＋參考碼D；然后根據(jù)加工處理欄指示的子程序編號轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序進(jìn)行加工處理，處理結(jié)束后再根據(jù)狀態(tài)表的狀態(tài)改變欄所指示的狀態(tài)轉(zhuǎn)向下一個(gè)狀態(tài)繼續(xù)進(jìn)行掃描加工；如果此時(shí)狀態(tài)欄的內(nèi)容為0FFH，則意味著對操作數(shù)域的掃描加工結(jié)束而跳出狀態(tài)表2返回。如果當(dāng)前狀態(tài)對應(yīng)的符號欄中的字符與匯編指令操作數(shù)掃描指針?biāo)甘镜淖址黄ヅ?，則狀態(tài)表下移一行繼續(xù)尋求匹配，直至符號欄中出現(xiàn)0FFH，即表示所輸入的匯編指令操作數(shù)格式有錯(cuò)。

在進(jìn)行操作數(shù)加工處理時(shí)，寄存器與寄存器之間的操作或立即數(shù)與寄存器之間的操作相對容易些，麻煩的是存儲(chǔ)器與寄存器或存儲(chǔ)器與立即數(shù)之間的操作。對于前者，參考碼直接給出該寄存器所對應(yīng)的reg值或r/m值(mod=11)，見表12-7；而對于后者，在查狀態(tài)表過程中參考碼是累加的，我們將可能的結(jié)果與對應(yīng)的寄存器尋址方式列于表12-8中。表12-7存儲(chǔ)器與寄存器操作的狀態(tài)表表12-8存儲(chǔ)器與立即數(shù)操作的狀態(tài)表因此，通過查狀態(tài)表的過程我們能夠確定reg、r/m的值。如果是立即數(shù)與寄存器操作，則根本不需要mod值(見附錄1)；如果是寄存器之間的操作，則mod值必為11。對于存儲(chǔ)器與寄存器或立即數(shù)之間的操作，如果在狀態(tài)表掃描到“]”之前沒有立即數(shù)(即位移量)出現(xiàn)，則mod=00；如果有立即數(shù)出現(xiàn)且為8位，則mod=01；如果立即數(shù)為16位，則mod=10。注意，當(dāng)r/m=110,mod=00時(shí)，可知這是直接存儲(chǔ)器尋址，即方括號“[”和“]”中是一個(gè)立即數(shù)，這與我們表12-8所給出的形式不符。由于這是一個(gè)特例，故在狀態(tài)表2中當(dāng)掃描到“[”匹配時(shí)，則調(diào)用一個(gè)處理子程序預(yù)讀匯編指令中“[”后面的部分，如果是16位立即數(shù)即為直接存儲(chǔ)器尋址，則處理加工過程由該子程序完成，即置r/m=110，mod=00；如果不是立即數(shù)，則該子程序的操作作廢，繼續(xù)按狀態(tài)表2控制處理加工過程。

由附錄2可知，INC、DEC、PUSH和POP的操作數(shù)只有一個(gè)16位寄存器，故對此情況我們使用狀態(tài)表3來掃描處理。狀態(tài)表3見表12-9。表12-9狀態(tài)表3此外，對段寄存器的操作還設(shè)置了狀態(tài)表4，這里就不再列舉了。

狀態(tài)表2、狀態(tài)表3、狀態(tài)表4的格式都是一樣的，因此可以共用一個(gè)查找程序，實(shí)際設(shè)計(jì)也是如此。

到此為止，我們已經(jīng)對如何將一條匯編指令編譯為機(jī)器碼指令的各個(gè)階段及在各階段中所應(yīng)加工處理的操作有了較深入的了解。要了解8086/8088小匯編的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，請參閱12.4節(jié)。 12.38086/8088小匯編實(shí)驗(yàn)

12.3.1實(shí)驗(yàn)一8086/8088小匯編操作過程

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

掌握DEBUG調(diào)試工具的使用方法，了解8086/8088小匯編的編譯過程。

2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

用工具軟件DEBUG跟蹤調(diào)試8086/8088小匯編編譯匯編指令A(yù)AA和AADAL,02的全部過程，并記錄在匯編查找狀態(tài)表1以后所得到的指令參考碼，數(shù)據(jù)區(qū)DATA中的變量mod1、rm、d0、d1、w0、w1、t0、s0、m0，以及work1～work6中存放的數(shù)據(jù)值。當(dāng)編譯生成該指令的全部機(jī)器碼并返回到主控程序時(shí)，再記錄上述各變量的值。

3.實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)及其說明

注意使用DEBUG調(diào)試工具調(diào)試8086/8088小匯編程序的方法，特別應(yīng)掌握DEBUG中G、T、U等命令的使用以及調(diào)試到DOS功能調(diào)用(如INT21)時(shí)應(yīng)用G命令跳過該執(zhí)行過程，以免調(diào)試過程的復(fù)雜化。

4.示例

以下是使用DEBUG調(diào)試工具調(diào)試8086/8088小匯編程序的示例：注意，我們這里的小匯編程序是為16位教學(xué)機(jī)開發(fā)的，目前已在幾十所高校得到應(yīng)用。為了適應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我們?nèi)〉袅藢⒄麄€(gè)匯編程序翻譯成機(jī)器指令程序的功能，而是輸入一條匯編指令就得到與其對應(yīng)的機(jī)器指令代碼。這樣，條件轉(zhuǎn)移指令所要求的地址環(huán)境就不存在了，故條件轉(zhuǎn)移指令的翻譯不能進(jìn)行(但其翻譯子程序本身是正確的，并仍保留在小匯編程序中)。12.3.2實(shí)驗(yàn)二8086/8088的XCHG指令的編譯