计算机原理第一次大作业汇编语言王小康实验报告

1、本科生实验报告课程名称：计算机原理与应用实验名称：计算 CRC-32 校验和任课教师：实验教师：实验日期：2020 年 11 月 9 日实验地点：北京理工大学良乡校区实验类型： 原 理 验 证R 综 合 设 计创 新学生班级：05961809学号：1120182639学院：信息与电子学院专业：电子信息工程（实验班）组号：无同组同学：无成绩：大作业 1CRC-32 校验和的计算一、实验目的使用汇编语言编写一个计算 CRC-32 校验和的程序。二、实验原理多项式和二进制数有直接对应关系：x 的最高幂次对应二进制数的最，以下各位对应多项式的各幂次，有此幂次项对应 1，无此幂次项对应 0。可以看出：x

2、 的最高幂次为 R，转换成对应的二进制数有 R+1 位。生成多项式是接受方和方的一个约定，也就是一个二进制数，在整个传输过程中，这个数始终保持不变。在方，利用生成多项式对信息多项式做模 2 除生成。在接受方利用生成多项式对收到的编码多项式做模 2 除检测和确定错误位置。应满足以下条件：a、生成多项式的最和最低位必须为 1。b、当被传送信息（CRC 码）任何一位发生错误时，被生成多项式做除后应该使余数不为 0。c、不同位发生错误时，应该使余数不同。d、对余数继续做除，应使余数循环。CRC位数 = 生成多项式位数 - 1。生成步骤如下：1、将x 的最高次幂为 R 的生成多项式 G(x)转换成对应的

3、 R+1 位二进制数。2、将信息码左移 R 位，相当于对应的信息多项式 C(x)*x 的R 次方。3、用生成多项式（二进制数）对信息码做除，得到 R 位的余数。4、将余数拼到信息码左移后空出的位置，得到完整的 CRC 码。三、实验要求1、 在程序时间段定义一个字符串用于测试 CRC-32 校验和的计算；2、 编写子程序计算 CRC-32 校验和，生成多项式：x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1。3、 主程序调用子程序计算校验和后，将结果输出到屏幕。4、 程序可以使用 16 位或 32 位汇编编写，需要在实验报告中注明开发环境。5、

4、 思考并回答：是否有两个字符串的 CRC-32 校验和是相同的？四、开发环境16 位汇编编写五、程序设计思路CRC-32 位校验和的计算实际上是生成多项式（二进制数）对补零后的字符串做除的过程。在这一过程中，我觉得有以下三个重点需要注意：一是运算过程中数据的保存，二是生成多项式对信息码做除，即异或运算，三是 CRC-32 校验和的输出。一、因为在运算过程中，会不断有新的余数产生，又要补充字符串对应的下一位二进制数和余数一起参与异或运算，所以我们在运算的时候，需要合理储存数据，避免产生错误。我将字符串存入到程序时间段里首地址为 DIVIDENT 的缓存区，在运算过程中，通过指针将缓存区参与运算的

5、数据提取到寄存器中，通过寄存器来参与运算，运算完毕后，再将寄存器中的结果存入到缓存区的对应位置。这样用的时候取出来，用完了放回去，就使得数据的调用和变动很有条理，产生错误。二、在计算 CRC-32 校验和运算时，首先在字符串后面补充 N-1 个 0，在本次试验中也就是 32 个 0，我是在时间段定义时直接完成了这个操作。之后的计算一般是从被除数的最开始，的 33 位数和除数做模二运算，然后将被除数的下一位二进制数补充到运算结果后 32位的后面，组成新的 33 位数再和除数做模二运算，以此类推，一直到补充的数是被除数的最后一位为止，此时的运算结果的后 32 位就是我们想要的 CRC-32 校验和

6、。我在运算过程中对以下面做了设计：首先在这一过程中，如果参与运算的 33 位被除数最是 0，我们是商 0，这样的话和这33 位被除数异或的就是 33 个 0，得到的结果还是 33 位被除数自身，所以当 33 位被除数的最高位是 0 时，我们的异或运算其实是没必要的。所以我利用这一点简化了算法，每一次将缓存区参与运算的数据提取到寄存区时，我先他的最是不是 0，如果是 0 的话，我直接进行下一组数据的运算，如果是 1，则正常移出，运算，存入。其次，我发现每一次异或运算之后我们关心的只有后 32 位（因为最的异或结果肯定是0），并且在生成多项式时，32 位的也比 33 位的要简单。所以我在生成多项式

7、保存了后 32 位到 AX,BX 中。在运算时，当我到该次参与运算的 33 位被除数的最是 1 时，我取后面的 32 位被除数到寄存器中去和 32 位除数做异或运算，将得到的结果全部返回到缓存区之前的位置中，这样就相当于将原来的两组 33 位异或运算数据的最（头）都砍掉，只留下了我们关心的后 32 位（身体部分），而最终得到的结果都是对我们有用的，既了空间，也不需要花费精力去选择性返回 32 位数据。最后如果我们每一次组成新的 32 位被除数都通过指针移动来完成的话，这无疑是一个很大的工作量，并且在定义指针移动时很可能会出错。所以我采用传送带的方法，每一次运算后我将整个缓冲区数据往左移一位，这

8、样就相当于抓取数据的窗口不动，我移动缓冲区数据将运算数据送到窗口，具体如下：每一次再进行下一组数据的比较；当最为 0 时，我将缓存区定义的数据整体左移一比特，最为 1 时，我先将缓存区的数据左移一位，也就是将 33位运算数据的头砍掉，之后将缓存区前 32 位数据取出来放到寄存器中参与运算。这样的话次运算前从缓存区取出的数据始终是缓存区的前 32 位数据，使得运算过程中的数据存取可以得到更好的，程序逻辑也比较简单。而在完成缓存区数据集体左移时，我是采用 RCL 来完成的。因为 RCL DIVIDENT,1 只能让 DIVIDENT 的首字节循环左移一位，但是后面的字节不循环左移。所以我首先从最低

9、位字节开始，将他取出来，存放到寄存器中，进行循环左移一位之后再放回去，这样他的最比特就是进位标志位 CF 的值，然后通过带进位与 0 相加的方法将 CF 保存在寄存器（DL）里（因为后面要做循环次数减一，会影响标志位），之后循环次数减一，将右边第二位字节取出来，放到寄存器里，先将 DL（CF 保存寄存器）与 0FFH 相加，这样 CF 的值就是上一次循环左移的进位，即上一字节的最比特，然后再对当前字节进行循环左移，依次进行，直到所有字节均循环左移。这样就完成了所有字节循环左移一位的操作。三、最后运算的结果是以十六进制的形式存放在缓冲区的前 32 位的，而我们想要的输出时二进制数。我在这里是受到

10、课堂练习习题的启发，使用了循环左移命令 RCL，我先将低位字循环左移一个比特，在将字循环左移一个比特，这样就相当于低位字的最比特移到了高比特移到了进位标志位 CF 里，然后我再通过带进位加法位字的最低比特，而字的最ADC 将这一位比特存入到寄存器 DX 里（DX 提前清零），再将 DL 里的数转换为 ASCII 码（加30H），再输出，显示的就是二进制数啦！如此循环，直到将 32 位二进制数全部输出为止。所以整体上程序设计思路是将被除数存入缓存区，除数存入寄存器，通过左移缓存区内 DIVITENT 的值来将参与运算的数据保存在 DIVITENT 的前四个字节里；每次运算只需将DIVITENT

11、的前四个字节取出放入寄存器，异或运算后再放回缓存区即可；再将 33 位异或通过去除最1 的方法将运算数据缩减为 32 位，这样每一次运算后的结果都是我们关心的所有数最是 1 还是 0 来选择是否进行异或运算，如果是 0 则直接移位，进行下据；并且通过一位运算，减少了运算次数，最后通过 RCL 命令完成十六进制到二进制的转换，然后转换为ASCII 码之后进行输出！六、流程图七、程序代码DATAS SEGMENT DIVIDENT DB A,0,0,0,0运算规则在后面补 32 个 0CNT EQU $-DIVIDENT;在程序时间段定义字符串测试 CRC-32 校验和，根据ANSWER DB T

12、he CRC-32 check code is:$;定义结果提示字符串DATAS ENDSSTACKS SEGMENTSTACKS ENDSCODES SEGMENTASSUME CS:CODES,DS:DATAS,SS:STACKS START:MOV AX,DATASMOV DS,AXMOV ES,AX;初始化段寄存器CALL PREPARECALL OPERATION CALL OUTPUT;调用 PREPARE 子程序，进行运算准备;调用 OPERATION 子程序，计算 CRC-32;调运 OUTPUT 子程序，输出 CRC-32PREPARE PROC MOV AX,0 MOV A

13、L,CNT MOV DL,8H MUL DLSUB AX,32 MOV CX,AX MOV AX,04C1H MOV BX,1DB7H32 位依次存到 AX,BX 中RET PREPARE ENDP;初始化 AX;对应即将用到的 MUL 指令规则，将被除数字节数存入 AL;一个字节对应 8 比特，;计算被除数对应二进制的长度;计算异或时需要移位的数目;将移位次数存入 CX;由于运算过程中只关心后 32 位异或结果，所以将生成多项式的低;完成准备工作，返回主程序，进行运算OPERATION PROC COMPARE:LEA SI,DIVIDENT;将被除数的有效地址传送至 SI 寄存器MOV D

14、H,80H CMP DH,SI JA ADDRESS直接移位;80H 对应二进制 1000 0000，用于是否为 1被除数最;被除数最;被除数最是不是 1不是 1，无需进行异或（与 0 异或，结果是）JCXZ END0继续运算DEC CX;循环次数是否为 0，为 0 则运算完毕，跳到 END0，不为 0 则;循环次数减一;以下 11 行作用：被除数最是一，将被除数左移一位后与生成多项式后 32 位进行异或MOV DI,CNT MOV DX,0LEFT1:;定义移位次数MOV DH,DIVIDENTDI-1 ;从低到缓存区数据存入 DH 进行移位ADD DL,0FFH RCL DH,1 MOV

15、DL,0ADC DL,0;将上一字节移位的进位标志位 CF 值从 DL 中还给 CF;数据位循环左移一位;保护进位标志位 CFMOV DIVIDENTDI-1,DH ;将移位后的数存到缓存区里DEC DIJNZ LEFT1;移位次数减一;移位次数不为 0 则继续移位MOV DH,SI MOV DL,SI+1 XOR DX,AX异或运算;将被除数最;被除数的最的一个字存入 DX，参与运算字和除数的最字（不包括第 33 位的 1）进行MOV DIVIDENT0,DH MOV DIVIDENT1,DLMOV DH,SI+2;将异或结果放回被除数中MOV DL,SI+3XOR DX,BX;将被除数的次

16、字存入 DX，参与运算;被除数的次字和除数的最低位字进行异或运算MOV DIVIDENT2,DH MOV DIVIDENT3,DLJMP COMPARE;将异或结果放回被除数中;返回 COMPARE，进行下一次运算ADDRESS: JCXZ END0继续运算DEC CX;循环次数是否为 0，为 0 则运算完毕，跳到 END0，不为 0 则;循环次数减一;以下 11 行作用：被除数最是 0，将被除数左移一位MOV DI,CNT MOV DX,0LEFT2:;定义移位次数MOV DH,DIVIDENTDI-1 ;从低到缓存区数据存入 DH 进行移位ADD DL,0FFH;将上一字节移位的进位标志位

17、 CF 值从 DL 中还给 CFRCL DH,1MOV DL,0 ADC DL,0;数据位循环左移一位;保护进位标志位 CFMOV DIVIDENTDI-1,DH ;将移位后的数存到缓存区里DEC DIJNZ LEFT2;移位次数减一;移位次数不为 0 则继续移位JMP COMPARE ENd0:RETOPERATION ENDP;最不是一，不参与异或，跳回 COMPARE 继续比较;运算工作结束，返回主程序进行输出OUTPUT PROC MOV BH,SI MOV BL,SI+1 MOV CH,SI+2 MOV CL,SI+3MOV SI,32;将最终的 CRC存入到 BX,CX 中;将比特

18、输出字数存入 SI 寄存器LEA DX,ANSWER MOV AH,09HINT 21H;将 DX 指向输出字符串的首地址;输出字符串BINARY: RCL CX,1RCL BX,1;通过循环左移命令将寄存器中CRC-32对应的二进制数从高到低依次放入 CF 进位标志位中MOV DX,0H ADC DL,30H存放在 DL 中MOV AH,02H INT 21HDEC SI JZ END0JMP BINARY;将 DX 寄存器清零;通过带进位加法将存放在CF 标志位中的二进制数转换为ASCII 码;输出二进制码;循环次数减一;循环次数是否为 0，为 0 的话跳到 END0，程序;循环次数不为

19、0，回到 BINARY，进行下一位比特输出END0:RET OUTPUT ENDP;输出工作结束，返回主程序MOV AH,4CHINT 21HCODES ENDSEND START八、运行结果程序时间段定义字符串为ABCDEFG。程序时间段定义字符串为ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ。九、思考题会有两个字符串的 CRC-32 校验和是相同的。十、收获和体会在这一次大作业的完成过程中，我感觉收获了很多，大概可以分为以下五点：一是强化了我编程中分模块进行的这种思想。在编程过程中，凡是比较繁琐的运算都容易造成思绪的，而分模块进行可以帮助我们构建一个运算框架，更清楚地理解算法的结构

20、，这样在写代码的过程中只需要填充不同模块，不仅能保证我们的思维清晰，也能让我们的代码更有可读性，而通过这一次的作业，我感觉的这种分模块的思想得到了进一步的强化，相信这也是建议我们合理使用子程序的良苦用心之一；二是在这次作业过程中程序设计思路有了小小的。在以前编程求 CRC时，不需要异我也用过传送带这种方法来得到参与运算的 33 位被除数，同样使用过最是 0或运算的想法，但是从那里学到的。而在这一次作业中，我通过思考，发现 33位运算的最并不是我们所关心的，再考虑到 32 位数字的特殊性，想出了只进行 32 位数据异或的方法，减少了寄存器的使用，同时也使得程序设计更为简单，这是让我很开心的事情，

21、同时在这次作业也帮助我回顾了以前用过的方法，印象更加深刻。三是通过这次实验，我练习并掌握了异或运算、子程序以及 CRC的相关知识。在以前，虽然异或运算和子程序的使用也记忆过，但却从来没有在编程中使用过。这一次通过使用异或和子程序完成作业，理论与实践相结合，对于这两块的知识理解更加深刻。同时，也复习了以前学习过的 CRC的计算这一知识点，巩固了记忆，加深了印象。四是在这一次作业中掌握了一种十六进制转换为二进制数的方法。在刚开始做大作业的时候，我对于如何将寄存器里的数据转换为二进制数输出没有头绪，所以刚开始是先完成了CRC-32计算的模块，最后的输出是将寄存器里的数输出为十六进制，从而来检验程序的正确性。恰好在完成课堂练习时，看到了 RCL 命令的使用例题，推理了那一道题的功能，回顾了 RCL 命令作用之后，顿时产生了灵感，将这个指令用在了输出二进制数上面，结果发现效果不错，不仅得到了要的结果，而且代码相对较短，感觉很有成就感！五是通过的不断摸索，掌握了一种将缓存区内数据整体左移一位的方法。刚开始我是