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参考资料
- 西电《微机原理与系统设计》周佳社
- 西交《微机原理与接口技术》
- 课本《汇编语言与接口技术》王让定
- 小甲鱼《汇编语言》
1. 汇编程序结构/框架
程序不同的信息要定义在不同的段中，该指令就
SEGNAME SEGMENT [定位类型][组合类型]['类别']
;段实体
SEGNAME ENDS
- 这里要注意首尾一致，也就是SEGNAME要一样。
- 有SEGMENT就要有ENDS，像C语言大括号一样。
- 定义了一个段名SEGNAME，就具备了段地址属性。
定位类型是告诉汇编器这个逻辑段起始地址的要求，取值有：
组合类型是多模块程序设计中告诉链接器器，不同模块中同段名同组合类型的逻辑段如何链接。
老师这里提了STACK型（说明本段是堆栈段），例子：
STACK SEGMENT STACK
DB 256 DUP(?
STACK ENDS
注意这里第一行的第二个STACK声明为组合类型后，就不需要在代码段设置SS和SP了，如果不写这个组合类型声明，代码段还是需要声明。
类别，如果要写，需要加上单引号说明，只告诉程序员这个段是干什么的，类似于段前注释，没有其他用处。
2. 8086汇编程序完整结构
;定义堆栈
STACK SEGMENT STACK
DB 256 DUP(?
;定义堆栈段，找16可以整除的，SP = 栈底+1
TOP LABEL WORD
;TOP为变量名；TOP 不占用内存位置，获取SP的地址；LABEL伪指令只有存储单元地址、类型属性但是不占内存位置
STACK ENDS
;定义数据段（可能有多个）
DATA SEGMENT
;实体
DATA ENDS
X_BYTE LABLE BYTE;这样就可以直接使用34H这个字节型变量X_BYTE，而不用对X_WORD进行类型转换。
X_WORD DW 1234H
;定义代码段
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA;段寻址伪指令，告诉汇编程序段名和段的关系
ASSUME SS:STACK
;这种关系是承诺关系，并没有向这些寄存器赋值，还需要再赋值
START:MOV AX,DATA
MOV DS,AX;数据初始化,不能直接DATA给DS
MOV ES,AX
/* MOV AX,STACK
MOV SS,AX
MOV SP,OFFSET TOP*/
;相当于STACK组合类型的作用
/* MOV AH,4CH
INT 21H */
;DOS系统的4CH对应的中断子程序，此处是结束用户程序返回操作系统
CODE ENDS;代码段结束
END START(CS:IP;整个程序结束
;初始化CS，ip，放置这段代码。其实是交给OS来做了，用户无权。
3. 其他伪指令
上面的完整程序结构中已经提了很多伪指令，简单提一提其他伪指令。
VAR_NAME EQU/= Exp;给表达式赋一个名称
;用EQU定义时，这个VAR_NAME只能EQU定义一次，用=定义则可以再次定义
ORG伪指令
ORG 表达式
为后续指令指定段内偏移地址，可以人为使字型数据对齐。
org07c00h是这样注释的：“告诉编译器程序加载到7c00h处”：
org 07c00h
;告诉编译器程序加载到7c00h处
mov ax,cs
mov ds,ax
mov es,ax
call screen
jmp $
screen:mov ax,bootmsg
mov bp,ax
mov cx,16
mov ax,01301h
mov bx,000ch
mov dl,0
int 10h
ret
bootmsg:db'Hello OS world!'
times 510-($-$$ db 0
dw 0xaa55
想直接听后面的了，不想听前面的指令系统了，折磨。
4. 子程序设计及其调用返回指令
子程序/过程就是汇编语言里的函数，将一些功能性、重复性的代码放到子程序中调用，可以让自己的代码更加清晰。我们需要在主干代码调用子程序，在子程序结束时返回。
4.1 子程序指令
以过程形式定义：
son_name1 PROC [类型]
;主体
RET;子程序返回，段间子程序可以用RETF
son_name1 ENDP
上面代码中的[类型]：
- 段内子程序：NEAR，可以缺省
- 段间子程序：FAR，不能缺省
LABEL:
;主体
RET
子程序调用与返回
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START:
……
CALL SUB1;段内直接寻址
; call near sub1的near可以缺省
; ……CS不发生改变
MOV AH,4CH
INT 21H
SUB1 PROC
RET
SUB1 ENDP
CODE ENDS
END START
- 执行call时，IP放入堆栈（SP-2）字单元；
段间子程序调用与返回
CODE1 SEGMENT
ASSUME CS:CODE1
START:
……
CALL FAR PTR SUB1;段内直接寻址
;……CS:IP(CS和IP都要保存
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE1 ENDS
CODE2 SEGMENT
ASSUME CS:CODE2
SUB1 PROC FAR
……
RETF;也可以直接写为RET
SUB1 ENDP; 子程序/过程结束指令
CODE2 ENDS
- 执行call时，cs先入栈(sp-2，ip再入栈(sp-2，
4.2 信息的保护和恢复
也就是主程序和子程序会复用一些寄存器和存储器单元，调用子程序时需要保存主程序的这些东西，这个过程在主程序或子程序中都可以进行，通常在子程序中进行。
4.3 主程序和子程序的参数传递
至于怎么传递，其实就是一个程序设计者自己规定的过程，比如主程序将参数放到AX，子程序从AX来拿。在堆栈参数传递参数方式时，需要用到BP指针。
4.4 子程序说明文件
- 子程序名
- 子程序功能
- 入口参数与传递方式
- 出口参数与传递方式
- 子程序用到的寄存器
4.5 嵌套、递归、可再用
- 嵌套子程序设计时注意堆栈溢出
- 设计自上而下，调试自下而上，保证调用的程序无问题
- 递归子程序:自己调用自己，需要考虑出口条件
- 可再用是一种提醒，感觉子程序可再用有点复杂，要在一次调用还未结束时又调用该子程序，要注意正确返回。
这一节偏实践，纸上论道不可取。用到再说吧，个人汇编编程经验感觉子程序这部分不难，这是要保护信息恢复信息。可再入不大明白（那就尽量不设计）。
5. 中断调用与返回
3.12，结合了一部分第8章中断系统的知识。
但感觉这部分讲的有点乱。
5.1 中断
-
中断分为外部可屏蔽中断、外部不可屏蔽、内部中断（软件中断）。具体如下图：
-
中断类型号，这个具体CPU要查手册。
-
除法错：n=0
-
断点中断：n=3
设置断点，程序执行到int 3时，会进入类型3的中断服务程序，可以在中断服务程序中读原执行环节，来观察哪里有问题，之后再返回原程序，继续执行。
-
更泛指，比如DOS系统功能调用
INT 21H
-
5.2 中断向量
中断向量其实是中断服务程序的指针，存放中断服务程序的入口地址。
-
开始地址。
入口地址的偏移地址在低2字节，段基址在高2字节。所以调用时也是对应交给IP和CS。
5.3 中断响应过程
A. 内部中断
-
保护现场：PSW IP CS 入栈
-
从中断向量表中取出中断向量给CS IP赋值。
-
转到中断服务程序执行。
-
IRET，将IP CS PSW出栈。返回原程序。
中断调用指令: INT n
B. 外部中断
-
NMI不可屏蔽中断就不提了。
-
- 受IF中断标志位控制，当IF=1时，CPU执行完当前指令后，就会响应硬件中断；
- 下面就是硬件中断的响应过程：
- 保护现场：PSW IP CS 入栈
- 清除 IF TF 标志（此时IF=0）
- CPU从外部中断控制器8259中获取中断号；
- 首先需要CPU告诉8259，它现在响应了中断；即INTA引脚发出负脉冲给8259.
- 其次CPU要问要响应哪个硬件中断，即再次发出INTA负脉冲给8259（第二次）
- 8259收到后将内部寄存器存储的N值送到数据线。N不固定。
- 根据拿到的N，从中断向量表中取出中断向量给CS IP赋值。
- IRET中断返回。
只有一个8259则只能控制8个硬件，可以采用8259级联的方式来增加控制硬件数。
5.4 中断程序结构/框架
中断很像子程序，但是有所不同，因为中断随时可能发生，自己写的主程序无法预料何时发生中断，所以中断程序内部开始时应当有保护现场操作，返回时有恢复现场操作。
INT_NAME:
PUSH AX ;保护现场操作
;......
PUSH SI
; 主体
; ...
POP SI ;恢复现场操作
POP AX
IRET ;中断返回
5.5 系统调用
系统调用分为两类
- BIOS功能调用，这部分主要是操作硬件。
- DOS功能调用，讲道理这是操作系统提供的服务，偏向软件。自己写的OS可以自行设计功能调用。8086汇编主要面向DOS操作系统（这点是过时的地方...）。
A. DOS功能调用
- 设置所要调用功能的入口参数。
- 在AH寄存器中存入所要调用功能的功能号。
-
INT 21H指令自动转入中断子程序入口。 - 相应中断子程序运行完毕，可按规定取得出口参数。
常用的DOS功能调用有 INT 21H，AH里放参数决定具体服务（如果需要参数），比如放入01H就是等待用户从键盘输入一个字符，回显，按键的ASIIC码放到AL中。
ASCII数字如何得到数字:
AND AL,0FH;消除高位即可
这里举了一个键盘按键并回显的例程，跳转表法，挺巧妙的，老师讲了两个跳转表法的实现方式，第一个是在课本4.25，第二个就是将跳转表定义到了代码段。
02H向屏幕输出一个字符
- 06H 控制台输入、输出
- 09H 向屏幕输出一串字符（字符串数据变量定义时必须要有结束符 '$'）
DOS与BIOS 系统调用一览：https://blog.csdn.net/icurious/article/details/51628343
DATA SEGMENT
……
KEYbuf1 DB 20H;允许用户输入的字符个数
DB ？;用来统计实际输入的字符数
KEYbuf2 DB 20H DUP(?;存放实际输入的字符串
;键盘输入缓存区
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA
START:
MOV AX,DATA
MOV DS,AX
……
;从键盘输入一串字符，有回显
MOV AH,0AH
MOV DX,OFFSET KEYbuf1
INT 21H
......
课后题4.39题回头看看。
王爽汇编实验14，不过还没有讲到与外设交互
;返回值：CX = year (1980-2099 DH = month DL = day AL = day of week (00h=Sunday
data segment
data ends
code segment
assume ds:data, cs:code
main:
mov ax, data
mov ds, ax
mov ah, 2ah
int 21h
mov ah, 4ch
int 21h
code ends
end main
B. BIOS 功能调用
00H 设置显示器,清屏功能
MOV AH,00H
MOV AL,3;彩色文本，且大小是80X25
MOV BX,0;页数，与显卡数据缓存区有关
INT 10H
02H 设置光标位置
MOV AH,02H
MOV DH,行
MOV DL,列
MOV BL,0
INT 10H
6. 字符串操作指令
对传送指令再升级，对一组数据进行整体操作。
-
目的字符串，必须在ES:DI（必须对应）
如果源串在存储器中，则存储器的的地址在DS:SI；
如果源串目的串在存储器中，则CPU执行时，SI、DI的地址会自动改变，这个改变受DF的控制：
DF=1时, -;
CLD
在串操作指令的左边可以增加重复前缀，重复次数隐含放在CX中
- REP前缀：等效于LOOP，放在MOOSB LODSW STOSB前
MOVSB
MOVSW
串比较指令
CMPSB
CMPSW
源字符串减去目的字符串（对应位置依次比较），设置状态寄存器
SCASB
SCASW
串装入指令
LOOSB
LOOSW
串存贮指令
STOSB
STOSW
6.1 字符串传送指令
三种书写格式：MOVSB、MOVSW，MOVS DST,SRC。
-
若加上REP重复前缀，则执行第三步，CX-1->CX，若CX≠0，则重复执行MOVSB
DATA SEGMENT BUFFER1 DB 100 DUP(? BUFFER2 DB 100 DUP(? DATA ENS CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV ES,AX LEA SI,BUFFER1 MOV DI,OFFSET BUFFER2 CMP SI,DI //JB DZJXFX MOV CX,100 /*CLD ;DF=0 REP MOVSB 字符串指令*/ ;下面是数据指令完成的 N1: MOV AL.[SI] MOV ES:[DI],AL INC SI INC DI LOOP N1 MOV AH,4CH INT 21H CODE ENDS END STRAT若源串和目的串重叠，视情况正向搬运或者逆向搬运。（有两种情况:
- 若源串起始地址比目的串起始地址高：SI DI增大方向搬
- 低：SI DI 减小方向搬
ES:DI<-- DS:SI
ES段到ES段的传送。
6.2 字符串比较指令
CMPS DST,SRC
-
若有重复前缀REPZ，(CX-1-->CX，若CX≠0且ZF=1，重复执行CMPSW
SRC-DST，也即是(DS:SI-(ES:DI，设置6个状态寄存器，若ZF==1，说明相等。
例程在书P76 例3.37
MOV SI,OFFSET BUFFER1
MOV DI,OFFSET BUFFER2
MOV CX,100
CLD
REPNZ CMPSW
JZ Find
MOV ADDR,0FFFFH
JMP EXIT
Find:SUB SI,2
MOV ADDR,SI
……
MOV AH,4CH
INT 21H
6.3 字符串扫描指令
SCASB、SCASW、SCAS DST，适用于在字符串中找某个字符或筛出某个字符。
- 源减去目的：AL-(ES:DI，结果设置6个标志，主要是ZF，ZF=1，则找到
- DI+/-1，没用到SI
- 若有重复前缀REPNZ，(CX-1-->CX，若CX≠0且ZF=0，重复执行SCASB；退出循环体可以测试ZF==1来判断找到。
6.4 字符串装入指令
LODSB LODSW，意为将源字符串（存储器中）读出到AL/AX中。
- AL<--(DS:SI
- (SI+/-1-->SI
这里老师讲了两个计算机通信的例子，8250，emm，略去。
6.5 字符串存贮指令
以STOSB为例：
- AL-->(ES:DI
- DI±1-->DI
- 可以带REP重复前缀
DATA SEGMENT
BUFFER1 DW
BUFFER2 DB
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA
STRAT:
LEA DI,BUFFER1
MOV AX,0000H
MOV CX,200
CLD
REP STOSW
/*也可以改为
L1：MOV ES:[DI],AX
INC DI
INC DI;字，所以减了两次
LOOP L1
*/
LEA DI,BUFFER2
MOV AL,55H
MOV CX,256
CLD
REP STOSB
例子2，P112例4.7
7.输入输出指令、其他指令
7.1 输入指令
格式：IN DST, SRC，这里SRC是端口地址（8086的前16根地址线寻址），
IN AL,端口地址
若端口地址>255，需采用间接寻址（都可以采用间接寻址）。
MOV DX,端口地址
IN AL,DX;触发IO操作的地址寄存器
;符合语法，虽然DX没加括号，但是合法
;这里的意思比较抽象，就是地址放在DX中，in进来的内容放在AL中
上述所说是字节操作，若为字操作，则AL改为AX。
7.2 输出指令
OUT DST, SRC，操作数交换一下，其他要求与输入完全一致。
- 输入输出指令要使用外部总线，一个总线周期包括4个基本的时钟周期，而输入输出指令包括了5个时钟周期，也就是输入输出指令工作时间要多一个周期T1、T2、T3、TW(多出的等待周期、T4
7.3 其他指令
这部分直接看书更快。
-
处理器控制指令 5个
-
看一个延时子程序（双层循环）：
MOV BX,3;一个值，外层循环的次数 L2: MOV CX,0;65536 L1: NOP LOOP DEC BX JNZ L2 -
暂停指令 HLT，使CPU进入暂停状态，不再向下执行。退出条件：
-
INTR可屏蔽中断发生，CPU保护当前程序现场（IP指针在hlt的下一句），保护了当前程序，返回后则继续执行后续程序。
-
WAIT等待指令，每隔5个时钟周期对TEST引脚状态进行测试，当TEST线低电平则退出等待，执行下一条指令。
-
7.4 宏指令
宏指令名 MACRO <形式参数>;参数多于1项，用逗号分隔
; ... ;指令或伪指令构成的宏体
ENDM ;宏定义指令结束，注意这里结束不需要写宏名
例子：
;定义一条宏指令，将<某通用寄存器REG><左/右移><若干次>
SHIFT MACRO REG,DIR,N
MOV CL,N
DIR REG,CL;或者:S&DIR REG,Cl
; 因为 SHL,SHR,SAL,SAR 都以S开头
ENDM
;某程序体中，将AX逻辑左移3次:宏调用如下:
SHIFT AX,HL,3
当汇编器汇编到这个宏调用时，会将前面的宏定义的形参替换掉，并插入此处（宏展开）。
- 宏调用每次调用就都将语句插入（宏展开），浪费空间，但节省调用时间（没有CALL和RET）。
- 子程序汇编后空间固定，所以节省空间，但浪费时间。
;定义一条宏指令，完成光标回车换行
CRLF MACRO
MOV AH,2
MOV DL,0DH
INT 21H
MOV AH,2
MOV DL,0AH
INT 21H
ENDM
一个值得研讨的点：当宏指令中有循环或分支，也就是有标号，主程序多次宏调用时，会提示标号重复：
局部标号： LOCAL NEXT，汇编时自动分配不同标号。
;数据块搬家
DATAMOV MACRO DATA1,DATA2,N
LOCAL NEXT;声明NEXT是局部标号
LEA SI,DATA1
LEA DI,DATA2
MOV CX,N
NEXT: MOV AL,[SI]
MOV [DI],AL
INC SI
INC DI
LOOP NEXT
ENDM
; ……
; 主程序中的宏调用
DATAMOV buf1,buf2,100
;汇编展开;
; LOOP NEXT变为LOOP ??0000
; ......
DATAMOV buf3,buf4,200
;汇编展开
;LOOP NEXT变为LOOP ??0001
除了上面介绍的，还有重复宏，格式是:
; 重复宏 REPT <重复次数>: ;重复程序体 ENDM ; 也是以此结尾 ; 不定重复宏 IRP <形参>, < <参数1>,<参数2>,...> ;重复程序体 ENDM ; 也是以此结尾 ;不定字符重复宏 IRPC <形参>,<字符串>;将字符串中的各个字符依次赋给形参重复执行指定程序体 ;重复程序体 ENDM ; 也是以此结尾 IRPC CC,AAB ADD AX,CC&X ENDM /* 相当于 ADD AX,AX ADD AX,AX ADD AX,BX */
8. 分支程序设计
-
- 某种运算产生条件
- 判断条件是否成立
- 根据条件产生分支
-
- 条件转移只能在当前IP的-128~+127之间转移
-
要点3是程序调试时要保证每个分支结果的正确性（因为单次调试可能只走了其中一条分支）
-
- 正确选择分支条件，确定条件转移指令
- 编写程序时，要保证每个分支的正确性
- 调试时逐个分支调试
单分支程序；多分支程序
多分支程序结构与上面几步类似，此外还可以通过跳转表来实现多分支
例子：书P112例4.7，两递增数组合并。
STACK SEGMENT STACK 'STACK'
DW 100H UP(?
TOP LABLE WORD
STACK ENDS
DATA SEGMENT
DAT1 DW 10
DB 10H,25H,67H,73H,83H,95H,0A8H,0C2H,0E6H
DAT2 DW 13
DB 05,12H,45H,58H,65H,67H,70H,76H,88H,92H,0CDH,0DEH
DAT DW ?
DB 200 DUP(?
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA,ES:DATA,SS:STACK
START:
; 一些初始化
MOV AX, DATA
MOV DS, AX
MOV ES, AX
MOV AX, STACK
MOV SS, AX
LEA SP, TOP
; 计算 目标数组 大小
MOV CX, DAT1
MOV DX, DAT2
MOV DAT, CX
ADD DAT, DX
; 置位三个指针，ES:SI,DS:BX,ES:DI
LEA SI, DAT1+2
LEA BX, DAT2+2
LEA DI, DAT+2
CLD
L1:
MOV AL, [BX]
INC BX
L2:
CMP AL,[SI]
JB L3; AL<[SI]，去L3
; AL>=[SI]，向下执行
MOVSB
DEC CX ;控制循环次数，DAT1数组是否比较完成
JZ L4 ;结束
JMP L2 ;无条件循环L2
L3：
STOSB ;DAT2区数据传送到DAT
DEC DX
JZ L5 ;如果两边数组有剩余
JMP L1
L4：
MOV SI,BX
DEC SI
MOV CX,DX
L5：
REP MOVSB
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE ENDS
END START
9. 循环程序设计
循环程序组成
- 初始化部分
- 循环工作部分
- 循环参数调整
- 循环出口判定，返回2或者继续到5
- 结果处理/出口
气泡排序法程序：书P108页例4.5
; 初始化部分
MOV CH,N-1;外层
NEXT2:
MOV CL,CH; 内层
LEA SI,BUF1; 数组首址
MOV BL,0; 交换标志
; 循环工作
NEXT1:
MOV AL,[SI]
CMP AL,[SI+1]
JAE NOCHG ;AL>=[SI+1]不交换
;否则交换
XCHG AL,[SI+1]
MOV [SI],AL
MOV BL,-1 ;有交换，说明未排完
NOCHG:
; 调整循环条件并判定出口
INC SI;
DEC CL
JNZ NEXT1 ;未到0继续内层交换
;否则继续外层循环
CMP BL,0;是否已经排好序
JZ EXIT ;如果排好序则退出
DEC CH
JNZ NEXT2
EXIT: MOV AH,4CH
INT 21H
警惕程序挖空填写题。