汇编语言的程序结构与语句格式.ppt

（一）汇编语言源程序的框架结构 一、汇编语言源程序的结构特点 80X86/Pentium汇编语言源程序具有如下结构特点。 （1） 80X86/Pentium汇编语言源程序是由若干个逻辑段所组成的，各个逻辑段的段名和其他属性由段定义语句来定义和说明。 所谓逻辑段是指程序员使用段定义语句定义的段区。逻辑段与内存中的实际物理段区并不是一一对应的，一个物理段可能是由一个逻辑段所构成的，也可能是由几个逻辑段组合而成的。 80X86/Pentium系列微处理器都采用存储器分段管理模式，因此其汇编语言源程序都是以逻辑段为基本单位来组织代码和数据的。,（2）汇编语言源程序中的逻辑段分为代码逻辑段、数据逻辑段和堆栈逻辑段三种类型。 代码逻辑段 指示汇编程序在内存中开辟一个段区，用以存放该逻辑段内所有汇编指令的机器代码。 数据逻辑段 指示汇编程序在内存中开辟一个段区，用以存放该逻辑段所定义的所有变量以及工作缓冲区。 堆栈逻辑段 指示汇编程序在内存中开辟一个段区，用以存放堆栈，以支持系统进行堆栈操作（PUSH/POP操作）、过程调用、中断处理以及在各模块之间传递参数等等。,（3）对于8086/8088和工作在实地址模式下的80X86/Pentium系列微处理器，每个物理段的最大长度均为64KB，段内偏移地址的地址范围为：0000H FFFFH。 当工作在保护模式时，80286允许每个物理段的最大长度为16MB；80386、80486和Pentium系列微处理器允许每个物理段的最大长度为4GB。 （4）在代码逻辑段的开始处，必须使用ASSUME伪指令来说明各个逻辑段与各个段寄存器之间的对应关系。但是段寄存器与逻辑段之间的真正联系还必须要求程序员通过设置各个段寄存器（CS除外）的初值来建立，只有这样才能真正建立起这些逻辑段的可寻址性。,（5）8086/8088/80286只有4个段寄存器：CS、DS、ES和SS，在任意时刻，CPU只能通过这4个段寄存器来访问它们所指向的4个物理段。 然而汇编语言源程序可能包含的逻辑段未必只有4个，在链接组合后，这些逻辑段所构成的物理段也可能多于4个，因此用户程序只能在不同时刻，将段寄存器设置为不同的初值，使之在不同时刻分别指向不同的物理段。 当用户程序运行起来后，一个段寄存器可以在不同时刻分别指向内存中的几个物理段，因此一个段寄存器可以对应于源程序中的几个逻辑段。 80X86/Pentium系列微处理器有6个段寄存器，分别为：代码段CS、堆栈段SS、数据段DS、附加数据段ES、FS和GS。,（6）每个逻辑段由若干行汇编语句组成，每行只能有一条汇编语句。 （7）整个汇编语言源程序必须以END语句来结束。 该语句通知汇编程序停止汇编。END后面的标号START通知汇编程序，将用户程序设置为从标号START处开始执行，即指定操作系统的入口点。 （8）当用户程序执行完毕后，为保证系统流程能自动返回到DOS操作系统，每个汇编语言源程序都必须在代码段中包含返回到DOS操作系统的指令序列。,；打印输出字符串“THIS IS A SAMPLE PROGRAM” STACK SEGMENT PARA STACK STACK DB 1024 DUP(0) STACK ENDS DATA SEGMENT MESSAGE DB THIS IS A SAMPLE PROGRAM DB 0DH,0AH,$ DATA ENDS,CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK START： MOV AX, DATA ；建立DATA数据段的可寻址性 MOV DS, AX LEA BX, MESSAGE LOOP1： CMP BYTE PTR BX, $ JE LOOP2 MOV AH, 5 ；功能号为05H的DOS系统功能调用， MOV DL, BX ；其作用是在显示器上输出字符（DL） INT 21H INC BX JMP LOOP1 LOOP2： MOV AH, 4CH ；功能号为4cH的DOS系统功能调用， INT 21H ；其作用是返回DOS CODE ENDS END START,二、源程序与PC DOS的接口 任何程序都是在操作系统的环境下运行的，用户程序启动后，CPU的执行流程，即CPU控制，将从操作系统转移到用户程序。因此在编写用户程序时，程序员必须了解用户程序与操作系统的接口。 本课程讲解的汇编语言源程序将在PC DOS环境下运行，因此必须了解汇编语言与PC DOS系统的接口。,在DOS状态下，当执行一条外部命令或执行一个用户程序时，DOS系统将依次完成以下工作。 （1）建立并填充程序段前缀区PSP 首先，在可用内存最低地址区的小段边界上，为用户程序建立一张表，称为程序段前缀区PSP ，其长度为256个字节。 其次，将有关用户程序的相关信息填充到程序段前缀区PSP中。其中， 在PSP的第一个字节处（偏移地址0000H）存放一条INT 20H软中断指令。 INT 20H的中断服务程序由PC DOS提供，其功能是使系统返回到DOS管理状态。因此程序员可以这样来组织用户程序：当CPU执行完用户程序后，能够跳转到PSP开始处，去执行INT 20H指令。,（2）定位用户程序并初始化各寄存器 首先，将整个用户程序定位于PSP正下方，紧跟在PSP后面。 其次，设置各寄存器的初值如下。 DS和ES：指向PSP的第一个字节，即PSP段区的段地址。 SS和SP：SS被设置为堆栈段的段基址，SP指向堆栈的栈底（取决于堆栈的长度）。 CS 和IP：CS被设置为用户程序代码段的段基址，IP被设置为代码段中第一条被执行指令的段内偏移地址。,（3）执行用户程序 从（CS）：（IP）位置开始，执行用户程序。 DOS系统加载用户程序文件.exe之后，在执行该程序之前，各个寄存器和内存的状态如下图所示。,SS,00FFH,0000H,程序段前缀区PSP,INT 20H 指令低字节,INT 20H 指令高字节,PSP最后一个字节,堆栈区第一个字节 （用户程序第一个字节）,堆栈区最后一个字节,数据段区第一个字节,数据段区最后一个字节,SP,栈底,用户程序第一条指令,用户程序 第一条被执行的指令,用户程序最后一条指令,IP,CS,用户堆栈段区,用户数据段区,用户代码段区,用户程序区,DS、ES,可用内存最低地址区的小段边界,通过以上讨论可知，为保证CPU在执行完用户程序后能自动返回到DOS，在用户程序中，程序员可以采取以下两项措施。 （1）将用户程序的主程序定义为FAR过程，该过程就是用户程序的入口点，其最后一条指令为RET。 （2）在主程序的开始处，将PSP段区的段基址DS/ES和数值0000H，即INT 20H指令的全地址，分别压入堆栈保存，见以下三条指令。 PUSH DS ；保护PSP段基址 MOV AX，0 PUSH AX ；保护INT 20H指令的段内偏移地址 执行这三条指令后，堆栈中就保存了程序段前缀区中的INT 20H指令的全地址。 当CPU执行到主程序的最后一条指令RET时，由于该过程被定义为FAR，RET指令将从堆栈中分别弹出偏移量0和PSP段基址给IP和CS，于是CPU随后将要执行的下一条指令就是INT 20H。执行这条指令后，程序控制就返回到DOS。 以上这三条指令保证了程序控制能正确返回DOS，常称为标准序。,采取以上两项措施后，汇编语言源程序的基本结构如下例所示。 ；打印输出字符串“THIS IS A SAMPLE PROGRAM” STACK SEGMENT PARA STACK STACK DB 1024 DUP(0) STACK ENDS DATA SEGMENT MESSAGE DB THIS IS A SAMPLE PROGRAM. DB 0DH,0AH,$ DATA ENDS,CODE SEGMENT ASSUME CS：CODE, DS：DATA, SS：STACK START PROC FAR PUSH DS ；返回DOS操作系统的标准序 MOV AX, 0 PUSH AX MOV AX, DATA ；建立DATA数据段的可寻址性 MOV DS, AX LEA BX, MESSAGE LOOP1： CMP BYTE PTR BX, $ JE LOOP2 MOV AH, 5 ；功能号为05H的DOS系统功能调用， MOV DL, BX ；其作用是在显示器上输出字符（DL） INT 21H INC BX JMP LOOP1 LOOP2： RET START ENDP CODE ENDS END START,说明： （1）CPU开始执行用户程序时，DS和ES所指向的是PSP段，没有指向用户程序的数据段。因此在标准序后，应该重新设置DS或ES，使它们指向用户程序的数据段。 MOV AX, DATA ；建立DATA数据段的可寻址性 MOV DS, AX （2）返回DOS的非标准方法 不用定义主程序为FAR过程，去掉标准序部分，只需要在代码段结束之前增加以下两句。 MOV AH，4CH INT 21H 程序执行完毕后，系统同样可以正常返回到DOS状态，如下例所示。,；打印输出字符串“THIS IS A SAMPLE PROGRAM” STACK SEGMENT PARA STACK STACK DB 1024 DUP(0) STACK ENDS DATA SEGMENT MESSAGE DB THIS IS A SAMPLE PROGRAM. DB 0DH,0AH,$ DATA ENDS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATA, SS:STACK START： MOV AX, DATA ；建立DATA数据段的可寻址性 MOV DS, AX LEA BX, MESSAGE LOOP1： CMP BYTE PTR BX, $ JE LOOP2 MOV AH, 5 ；功能号为05H的DOS系统功能调用，其作用是在显示器 MOV DL, BX ；上输出字符（DL） INT 21H INC BX JMP LOOP1 LOOP2： MOV AH, 4CH ；功能号为4cH的DOS系统功能调用，其作用是返回DOS INT 21H CODE ENDS END START,（二）汇编语言的语句 语句是汇编语言源程序的基本组成单位，汇编语言源程序本身就是一个语句序列。一条语句规定了一个基本操作要求，而一个语句序列则完成一个特定的任务。 一、语句的种类 80X86/Pentium汇编语言拥有以下三种类型的语句。 指令性语句 由一条CPU指令所构成的语句，指示汇编程序把该语句翻译成对应的机器目标代码。 指令性语句所指定的操作是由CPU在执行程序时来完成的。 例： MOV DS，AX ；机器目标代码为：8EH D8H, 伪指令语句 为汇编程序提供汇编信息，并指示汇编程序执行有关操作的语句。 在汇编过程中，汇编程序将根据伪指令语句所指示的操作和提供的汇编信息，执行相应的操作，例如定义符号、分配存储单元、程序分段等等。 因此伪指令语句所指定的操作是在汇编过程中，由汇编程序来完成的，伪指令语句并不产生机器目标代码。 例1： SEGMENT/ENDS 该语句将源程序的分段信息（段名、段属性等）提供给汇编程序，并指示汇编程序进行有关分段操作。,例2： MESSAGE DB THIS IS A SAMPLE PROGRAM 该语句定义了一个字节类型数组变量MESSAGE及其初始值。 汇编时，汇编程序首先定义一个名为MESSAGE的字节类型数组变量，并为其分配一个数据块，然后把字符串常量THIS IS A SAMPLE PROGRAM存放到该数据块中。 宏指令语句 由宏指令组成的语句。,二、语句的格式 指令性语句和伪指令语句的格式是类似的，均由4个字段组成。 指令性语句： 标号： 前缀 指令助记符 操作数，操作数， ；注释 伪指令语句： 名字 伪指令定义符 操作数，操作数， ；注释 标号 表示CPU指令所在存储单元的地址，它是一种符号地址。在程序中，标号常常作为控制转移类指令的转移目标地址。 名字 伪指令语句所定义的常量名、变量名、过程名、段名和宏指令名等。,标号和名字的命名方法必须符合汇编语言标识符的定义规则如下。 以字母开头，由字母（az或AZ，不区分大小写）、数字（09）和部分字符（？、$ 和 下划线_）组成，字符串长度不超过31个。 不能是汇编语言的保留字，例如：AX，AH，AL等。 指令助记符和伪指令定义符 指令助记符表示指令性语句的操作性质；伪指令定义符表示伪指令语句的伪操作功能，该字段是语句中唯一不可缺省的。 指令助记符前面可以根据需要加前缀。在80X86/Pentium指令系统中，允许与指令助记符一起出现的前缀有重复前缀REP、REPE、REPNE等等。 操作数 指令性语句的操作数部分提供该指令的操作对象。该部分说明要处理的数据存放在什么位置以及如何访问它。 伪指令语句操作数部分的格式和含义，随伪操作命令的不同而不同。 注释 注释由分号“；”开始，用来对一条语句或一段程序进行说明。汇编程序并不处理该部分。,三、语句中的操作数 操作数分为以下4类。 1）常量操作数 在汇编时其值已经确定，且在整个程序运行期间不变化的量称为常量。常见的常量形式有以下几种。 整型数值常量 整型数值常量就是一个整型数值，我们可以使用各种进位计数制形式来表示它。 在一个整型数值的后面分别加上字母B、D、Q和H，就表示该数分别为二进制、十进制、八进制和十六进制整型数值常量。 十进制数后面的D可以省略，十六进制数的第一个数字必须是09。 例如： 十进制数9可分别表示为以下五种形式： 1001B、9D、9、11Q、09H 十六进制数ABH也可表示为以下五种形式： 10101011B、171D、171、253Q、0ABH, 字符串常量 就是用单引号括起来的一个或多个字符。 字符串常量的数值就是相应字符的ASCII码序列。 例如： ABCDE = 41H 42H 43H 44H 45H 12345 = 31H 32H 33H 34H 35H 5= 35H 因此，字符串常量与整型数值常量之间可以交替使用。 符号常量 符号常量是指使用伪指令EQU或 = 定义的常量标识符。 例如： PORT EQU 80H TEMP = 0,2）寄存器操作数 程序可见的寄存器名，例如 AX，BX，CX，DX 等等 3）标号、过程名和变量 标号 存放CPU指令的内存存储区的首字节单元的符号地址。 过程名 存放过程代码的内存存储区的首字节单元的符号地址。 在汇编语言程序中，标号和过程名都是代码段内的符号地址。,DATA1,2000H, 变量 在汇编时其值不确定，在程序运行期间其值不断变化的量称为变量。 在汇编语言中，每一个变量都被分配一个存储单元，变量的值被存放在该存储单元中；变量的地址就是该存储单元的地址。 为便于在程序中访问一个变量，我们常常为该变量起一个名字，称为变量名，在汇编程序中，变量常常以变量名的形式出现。 我们知道，CPU只能通过存储单元的地址来访问存储单元的内容，因此CPU也只能通过变量的地址来访问变量的内容。 因此变量名本质上就是分配给该变量的存储单元的符号地址，该地址可以在数据段、堆栈段或者代码段中。,78H,56H,变量名： DATA1 变量DATA1的值 ：12345678H 变量DATA1的地址：（DS：2000H） MOV AX，DATA1 ；（AX）=5678H, 标号、过程名和变量的属性 标号是存放CPU指令的存储单元的符号地址，过程名是存放过程代码的存储区首字节单元的符号地址，变量名则是存放变量内容的存储单元的符号地址。可见，标号、过程名和变量名都与存储器地址相关联，因此它们都具有以下三种属性。 段属性 标号、过程名和变量名所标识的存储单元的段基址。 偏移量属性 标号、过程名和变量名所标识的存储单元的段内偏移地址。,类型属性 变量的类型是指存放变量内容的存储单元的字节大小，共有以下六种。 BYTE：字节 WORD：字 DWORD：双字 QWORD：四字 FWORD：六字节 TWORD：十字节 标号和过程名的类型是指标号和过程名被引用的方式，共有以下两种。 NEAR类型：标号或过程名在本段内被引用。 FAR类型 ：标号或过程名被其他段所引用。,4）表达式操作数 所谓表达式是指由常量、寄存器名、标号或变量名与运算符相组合的序列。 在汇编期间，汇编程序将按照一定的优先规则对表达式进行处理，最后将得到一个数值、一个地址值、或相应寻址方式的机器代码。 根据最后处理结果的类型，表达式分为两种类型：数值表达式和地址表达式。,数值表达式 最后处理结果为数值的表达式。 数值表达式通常是由常量操作数与算术运算符、逻辑运算符或关系运算符连接而成。 例如： MOV AX，10 * 20 STRING DB A+ 20H 汇编时，汇编程序将对数值表达式进行处理，最后得到一个数值，该数值可作为指令中的立即操作数或某存储单元的初值。,地址表达式 最后处理结果为地址值或相应寻址方式的机器代码的表达式，通常由常量、变量名、标号或寄存器名与运算符连接而成。 地址表达式主要用来表示指令性语句中的操作数地址或转移目标地址。 例如： JMP 2000H：0100H MOV AX，STRING + 1 JMP NEXT MOV AX，BX MOV AX，ES： SI + 4 当地址表达式的值表示存储器地址时，该表达式也具有段属性、偏移量属性和类型属性。,运算符 MASM宏汇编有六种运算符：算术运算符、逻辑运算符、移位运算符、关系运算符、分析运算符和合成运算符。 算术运算符 加 +、减 -、乘 *、除 /、求余MOD。 算术运算符可用于数值表达式中，运算结果是一个数值，例如： x db (19+(20-10*2)/(2*3+1) y db (19+(20-10*2)mod(2*3+1) 算术运算符也可用于地址表达式中，但表达式的运算结果必须要有明确的物理意义才有效。例如：两个地址的相加、相乘和相除都是无意义的。,算术运算符应用于地址表达式的常见形式如下： 标号或变量 数值表达式 这个地址表达式的运算结果仍然为一个标号或变量，其类型属性和段基址属性都不变，但其偏移量产生一个位移。 例如： 设有数组ARRAY定义如下。 ARRAR DW 1，2，3，