汇编语言程序设计02数据表示与汇编语言基础.ppt

汇编语言程序设计,_02_数据表示与汇编语言基础 大连理工大学软件学院_朱明 2009年5月31日_ V1.1,第一章提问,IA-32内部有8个32位寄存器，如EAX、EBX等，当要将EAX和EBX作为16位寄存器和8位寄存器使用的时候，他们的名字分别是什么？ EFLAGS中的与算术运算最相关的标志位的名称和功能分别是什么？ IA-32的三种基本运行模式是什么？ 为了减小CPU与内存之间交换数据的等待时间，在CPU与内存之间增加了缓存（cache）。一个好的cache替换算法能够提高命中率，那么请说出三种目前的替换算法？ IA-32指令执行的五个步骤是什么？哪三个是必须的？,汇编语言程序设计 - 朱明,2,数据的表示方法,我们需要先回答以下的几个问题： 什么是进制？他与计数之间有什么关系？如何进行任意进制数的加法和减法运算？ “逢X进1”，不允许出现比X大的单位数字出现 加大了就向高位进位，减小了就从高位借位 计算机系统中常见的进制都有哪些？ 二进制，逢2进1，有0、1 十进制，逢10进1，有09 十六进制，逢16进1，有09、AF 计算机的内存系统中，每一个位保存的是哪种进制的数？MSB和LSB分别表示什么含义？ 二进制数，只有0和1两个数字 MSB最高有效位，LSB最低有效位,3,汇编语言程序设计 - 朱明,Section 1,数据的表示方法,我们需要先回答以下的几个问题： 字节、字、双字的位数分别是多少？ 8位的Byte，16位的word，32位的doubleword K、M、G、T、P、E、Z、Y分别代表多大？ K=210 、M=220 、G=230 、T=240 、 P=250 、E=260 、Z=270 、Y=280 各类长度有符号和无符号整数的范围是多少？ 无符号：8位028-1，16位0216-1，32位0232-1 有符号：有符号整数的最高位为符号位，若为1则表示是负数：8位-2727-1，16位-215215-1 ，32位-231231-1 任意进制如何装换到10进制？ DEC=+(D1*X1)+(D0*X0),4,汇编语言程序设计 - 朱明,Section 1,数据的表示方法,我们需要先回答以下的几个问题： 计算机中经常的字符集都有哪些？ ASCII：美国标准信息交换码，7位+1位 Unicode：UTF-8，UTF-16，UTF-32 UTF-8保留了ASCII字符的编码 国际编码，通用性强：英文8位，中文24位 UTF-16是Unicode的最初设计目标，也是默认的Unicode GB2312：基于区位码的16位汉字编码 编码范围：0xA1A1 - 0x7E7E GBK：向下兼容GB2312，包括所有CJK汉字 GB18030：向下兼容GBK和GB2312，目前在文字符号方面收录较全的编码。,5,汇编语言程序设计 - 朱明,Section 1,数据的表示方法,ASCII字符串：一个或多个字符的序列 “ABC123”、ABC123 41h，42h，43h，31h，32h，33h，空字符结尾 ASCII控制字符，部分：,汇编语言程序设计 - 朱明,6,Section 1,汇编语言的保留字,MASM环境中，有一些字符具有特殊的含义： 指令的助记符，对于MASM来说 ADD、CALL、CMP、DEC、INC、JMP、MOV等 伪指令，用于程序的编译设置 PROC、.MMX、.DATA、.DATA?、.CODE等 属性，用于定义变量和操作数信息 BYTE、WORD、QWORD等 属性也同属于MASM的伪指令内容 预定义符号 data、stack、$、Time、Version等 更多的保留字会在后面的课程中接触到,汇编语言程序设计 - 朱明,7,Section 2,汇编语言的标识符,MASM环境的标识符可以类比为C语言中的变量或函数，在汇编语言中使用标识符来标识程序中的变量、常量、过程或代码的标号 标识符由1127个字符组成 标识符默认大小写不敏感 可以在汇编时通过“-cP”选项设置标识符的大小写敏感 标识符必须不是任何保留字 对标识符首字符的要求 AZ、az、_、?、$ 尽量避免使用作为首字符,汇编语言程序设计 - 朱明,8,Section 2,汇编语言的伪指令,伪指令在程序运行时并不执行 汇编语言中由汇编器识别并执行相应的动作 在C语言中，宏定义由什么来识别并处理？ 汇编语言的伪指令可以用于定义变量、宏、过程、段的命名以及其他的汇编器相关设置 伪指令大小写是不敏感的 变量的定义要使用伪指令,汇编语言程序设计 - 朱明,9,num DWORD 100,list BYTE 10, 20, 30, 40 BYTE “Good night”, 0 BYTE 0Ah, A, 22h,Section 2,汇编语言的指令,汇编指令的基本构成： 标号（可选） 数据标号：数据标号标识了变量的地址 代码标号：代码标号，通常用于跳转和循环的目标地址,汇编语言程序设计 - 朱明,10,指令助记符,操作数,;注释,num DWORD 100,loop: mov eax,12 . jmp loop,Section 2,标号:,汇编语言的指令,汇编指令的基本构成： 指令助记符 助记符是一个简单短的、能够被汇编器识别的单词 mov ，将一个值赋值到另外一个寄存器或变量中 add，加法操作 sub，减法操作 mul，乘法操作 jmp，跳转到一个新地址执行指令 call，调用一个过程,汇编语言程序设计 - 朱明,11,标号:,指令助记符,操作数,;注释,Section 2,mov eax,3,汇编语言的指令,汇编指令的基本构成： 操作数 汇编语言的操作数依汇编指令而定，一般是03个 操作数可以是寄存器、立即数或内存地址（标号）等 无操作数： 单操作数： 双操作数：,汇编语言程序设计 - 朱明,12,标号:,指令助记符,操作数,;注释,Section 2,nop,inc eax,汇编指令的基本构成： 注释 注释就是用自然语言描述程序以实现方便阅读等功能 汇编语言中有几种方式能够实现注释的功能，比如 单行注释： 块注释：,COMMENT = 这是多行注释 =,汇编语言的指令,汇编语言程序设计 - 朱明,13,标号:,指令助记符,操作数,;注释,Section 2, ;这是一行注释,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 3,程序范例,一个简单的加减法程序,汇编语言程序设计 - 朱明,14,TITLE伪指令，定义列表文件标题 可以将整行标记为注释 分号右边的内容将作为本行的注释 注释的内容默认会被编译器忽略,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 3,程序范例,一个简单的加减法程序,汇编语言程序设计 - 朱明,15,INCLUDE伪指令 汇编时将从irvine32.inc文件中复制必要的定义信息和设置信息 INCLUDE的目录在环境中已经设置,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 3,程序范例,一个简单的加减法程序,汇编语言程序设计 - 朱明,16,.code伪指令 标记代码段的开始，代码段中存放程序中的所有可执行语句,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 3,程序范例,一个简单的加减法程序,汇编语言程序设计 - 朱明,17,PROC伪指令 用于表示一个过程的开始，程序中的该过程被命名为main,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 3,程序范例,一个简单的加减法程序,汇编语言程序设计 - 朱明,18,call可以用来调用另外一个过程 DumpRegs过程是一个可以显示CPU内部所有寄存器的值的过程,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 3,程序范例,一个简单的加减法程序,汇编语言程序设计 - 朱明,19,exit语句将间接调用irvine32函数库中的一个函数终止程序 ENDP伪指令用来标记过程的结束 END伪指令用来标示程序的结束，即当前行是有效程序的最后一行,汇编代码,汇编程序的代码风格,汇编语言程序设计 - 朱明,20,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,TITLE,.code,mov,eax,DumpRegs,Section 3,汇编程序,有关汇编语言的段： 汇编语言程序以段作为组织结构（前面所讲过的代码段、数据段以及堆栈段） 代码段：存放至少一个过程，并且必须有一个启动过程 启动过程：启动过程即为特殊的标号，用来标示整个代码段的开始，汇编器能够自动识别该标号，并从该标号处开始支持程序，通常该标号为“start”或“main”，并对应有该过程的结束伪指令 数据段：存放变量 堆栈段：存放子程序的参数和局部变量 汇编时将每一个段生成对应的代码段和数据段（目标文件），在连接时将所有的所有的代码段生成一个代码段，数据段整合成一个数据段,汇编语言程序设计 - 朱明,21,Section 3,程序执行,参考汇编语言课程系统环境设置说明 程序文件： Sect2_P22.asm 直接使用工程模板，替换工程中的源文件 运行结果如下： 汇编语言工程的简单单步运行和观察调试（F10）,汇编语言程序设计 - 朱明,22,Section 4,程序执行,汇编语言的源代码是不能够直接被执行的,汇编语言程序设计 - 朱明,23,汇编源代码 .asm,目标文件 .obj,可执行文件 .exe或.com,汇编器,链接器,Section 4,程序执行,汇编语言的源代码是不能够直接被执行的,汇编语言程序设计 - 朱明,24,Section 4,使用文本编辑器创建源文件,源代码,文本 编辑器,目标文件,列表文件,汇编 编译器,链接库,可执行文件,映像文件,输出,链接器,系统 装载器,数据库文件,程序执行,汇编语言的源代码是不能够直接被执行的,汇编语言程序设计 - 朱明,25,Section 4,汇编器读取源文件生成目标文件，还可以生成列表文件,源代码,文本 编辑器,目标文件,列表文件,汇编 编译器,链接库,可执行文件,映像文件,输出,链接器,系统 装载器,数据库文件,程序执行,汇编语言的源代码是不能够直接被执行的,汇编语言程序设计 - 朱明,26,Section 4,链接器判断并从库中复制所需要的过程，同目标文件合并在一起生成可执行文件,源代码,文本 编辑器,目标文件,列表文件,汇编 编译器,链接库,可执行文件,映像文件,输出,链接器,系统 装载器,数据库文件,程序执行,汇编语言的源代码是不能够直接被执行的,汇编语言程序设计 - 朱明,27,Section 4,操作系统将可执行文件装入内存并从程序起始地址执行,源代码,文本 编辑器,目标文件,列表文件,汇编 编译器,链接库,可执行文件,映像文件,输出,链接器,系统 装载器,数据库文件,汇编语言的源代码是不能够直接被执行的 列表文件、映像文件、程序数据库文件的输出需要在工程属性中进行设置,数据库文件,映像文件,列表文件,程序执行,汇编语言程序设计 - 朱明,28,源代码,Section 4,文本 编辑器,目标文件,汇编 编译器,链接库,可执行文件,输出,链接器,系统 装载器,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 5,程序改进,如何改进的加减法程序,汇编语言程序设计 - 朱明,29,该程序中直接使用了立即数,10000h,val1,汇编数据类型,MASM的内部数据类型：,汇编语言程序设计 - 朱明,30,Section 5,汇编数据定义,汇编语言的数据定义格式： 数据类型同时也是数据定义的伪指令 数据的初始值： 至少有一个确定的初始值，或者使用“?”以不给变量分配初始值 如果有超过一个的初始值 ，初始值之间用“,”分隔 传统汇编语言每行一条指令,汇编语言程序设计 - 朱明,31,名称,数据定义伪指令,初始值,初始值,Section 5,value2 SBYTE -128 word1 WORD 65535, 54321,1,汇编数据定义,多个初始值的定义方式 MASM允许使用行延续符号“” 行延续符号只能在每行最后,汇编语言程序设计 - 朱明,32,Section 5,.data lists BYTE 10, 20 BYTE 30, 40 WORD 50, 60,10,20,30,40,50,60,value offset,0000h,0001h,0003h,0002h,0004h,0006h,汇编数据定义,重复初始值的定义方式 定义字符串 一般的字符串应当以空字符结尾 字符串中可能经常用到0Dh和0Ah，分别表示回车和换行的操作,汇编语言程序设计 - 朱明,33,Section 5,value2 BYTE 20 DUP(0) BYTE 20 DUP(?) BYTE 3 DUP(“STACK”),strings1 BYTE “hello world”,0,strings2 BYTE h,e,l, ,存储数据DWORD：12345678h 数据的高位存储在什么样的地址单元中的区别 小尾顺序使用的更为广泛,数据存储顺序,汇编语言程序设计 - 朱明,34,Section 5,78,56,34,12,0001h,0000h,0002h,0003h,小尾顺序 little endian,12,34,56,78,0001h,0000h,0002h,0003h,大尾顺序 big endian,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .code main PROC mov eax,10000h ;eax add eax,40000h ;add sub eax,20000h ;sub call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 5,程序改进,如何改进的加减法程序：增加变量,汇编语言程序设计 - 朱明,35,val1,val2,+,-,val3,=,finalVal,如何改进的加减法程序：增加变量,TITLE add and subtract ; This is a example, 32-bit integers INCLUDE irvine32.inc .data val1 DWORD 10000h val2 DWORD 40000h val3 DWORD 20000h finalVal DWORD ? .code main PROC mov eax,val1 ;eax add eax,val2 ;add sub eax,val3 ;sub mov finalVal,eax call DumpRegs exit main ENDP END main,Section 5,程序改进,汇编语言程序设计 - 朱明,36,val1,val2,+,-,val3,=,finalVal,变量初始化,前面的程序中使用了如下的方式声明了变量 .data用于定义已经初始化的数据段的开始（_data） .data?用于定义未初始化的数据段的开始（_BSS） 在定义大块的未初始化数据时，可以减小编译后的程