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汇编语言中段如何定义和应用

发布时间:2022-03-04 14:13:34 来源:亿速云 阅读:326 作者:小新 栏目:开发技术

这篇文章主要为大家展示了“汇编语言中段如何定义和应用”,内容简而易懂,条理清晰,希望能够帮助大家解决疑惑,下面让小编带领大家一起研究并学习一下“汇编语言中段如何定义和应用”这篇文章吧。

    汇编语言中段如何定义和应用

    将一段内存定义为一个段,用一个段地址指示段,用偏移地址访问段内的单元

    种类

    代码段

    定义

    对于8086PC机,在编程时,可以根据需要,将一组内存单元定义为一个段。

    可以将长度为 N( N≤64KB )的一组代码,存在一组地址连续、起始地址为 16的倍数的内存单元中,这段内存是用来存放代码的,从而定义了一个代码段。

    例如

    汇编语言中段如何定义和应用

    这段长度为 10 字节的字节的指令,存在从123B0H~123B9H的一组内存单元中,我们就可以认为,123B0H~123B9H这段内存单元是用来存放代码的 ,是一个代码段 ,它的段地址为123BH,长度为10字节。

    如何使得代码段中的指令被执行

    • CPU 只认被 CS:IP 指向的内存单元中的内容为指令。

    • 所以要将CS:IP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。

    • CS = 123BH,IP = 0000H。

    数据段

    定义

    我们可以将一组长度为N(N≤64K)、地址连续、起始地址为16的倍数的内存单元当作专门存储数据的内存空间,从而定义了一个数据段。

    比如我们用123B0H~123B9H这段空间来存放数据:

    • 段地址:123BH

    • 长度:10字节

    将一段内存当作数据段,是我们在编程时的一种安排,我们可以在具体操作的时候 ,用 ds 存放数据段的段地址,再根据需要,用相关指令访问数据段中的具体单元。

    DS和[address]

    我们要读取10000H单元的内容

    CPU要读取一个内存单元的时候,必须先给出这个内存单元的地址

    • 在8086PC中,内存地址由段地址和偏移地址组成。

    • 8086CPU中有一个 DS寄存器,通常用来存放要访问的数据的段地址。

    将10000H(1000:0)中的数据读到al中。

    mov bx,1000H

    mov ds,bx

    mov al,[0]

    mov 指令可以将一个内存单元中的内容送入一个寄存器。

    mov指令的格式:

    • mov 寄存器名,内存单元地址

    • “[…]”表示一个内存单元, “[…]”中的0表示内存单元的偏移地址。

    如何用mov指令从10000H中读取数据?

    • 10000H表示为1000:0(段地址:偏移地址)

    • 将段地址1000H放入ds

    • 用mov al,[0]完成传送(mov指令中的[]说明操作对象是一个内存单元,[]中的0说明这个内存单元的偏移地址是0,它的段地址默认放在ds中)

    如何把1000H送入ds?

    • 8086CPU不支持将数据直接送入段寄存器的操作,ds是一个段寄存器。(硬件设计的问题)

    • mov ds,1000H 是非法的。

    • 数据>>一般的寄存器>>段寄存器

    例如

    我们将123B0H~123BAH的内存单元定义为数据段,我们现在要累加这个数据段中的前3个单元中的数据,

    代码如下:

    汇编语言中段如何定义和应用

    栈段

    栈空间当然也是内存空间一部分,它只是一段可以以一种特殊方式进行访问的内存空间。

    操作方式

    栈有两个基本的操作

    入栈:将一个新的元素放到栈顶

    出栈:从栈顶取出一个元素

    栈顶的元素总是最后入栈,需要出栈时,又最先被从栈中取出

    栈的操作规则:LIFO(Last In First Out,后进先出)

    8086CPU的入栈和出栈操作都是以字为单位进行的。

    注意:字型数据用两个单元存放,高地址单元放高 8 位,低地址单元放低8 位。

    8086CPU提供入栈和出栈指令

     SS:SP  

    8086CPU中,有两个寄存器:

    • 段寄存器SS  存放栈顶的段地址

    • 寄存器SP  存放栈顶的偏移地址

    任意时刻,SS:SP指向栈顶元素。

    SS和SP只记录了栈顶的地址,依靠SS和SP可以保证在入栈和出栈时找到栈顶。

    栈顶超界的问题

    种类

    • 当栈满的时候再使用push指令入栈,

    • 栈空的时候再使用pop指令出栈,

    8086CPU不保证对栈的操作不会超界。

    8086CPU 只知道栈顶在何处(由SS:SP指示),而不知道读者安排的栈空间有多大。

    8086CPU的工作机理,只考虑当前的情况:

    • 当前栈顶在何处;

    • 当前要执行的指令是哪一条。

    解决办法

    • 要根据可能用到的最大栈空间,来安排栈的大小,防止入栈的数据太多而导致的超界

    • 执行出栈操作的时候也要注意,以防栈空的时候继续出栈而导致的超界。

    push、pop指令

    定义

    push和pop指令是可以在寄存器和内存之间传送数据的。

    PUSH(入栈)

    push ax:将寄存器ax中的数据送入栈中;

    执行过程 push ax

    (1)SP=SP–2;

    (2)将ax中的内容送入SS:SP指向的内存单元处,SS:SP此时指向新栈顶。

    图示

    汇编语言中段如何定义和应用

    入栈时,栈顶从高地址向低地址方向增长

    POP(出栈)

    pop ax :从栈顶取出数据送入ax。执行过程 (1)将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中;(2)SP = SP+2,SS:SP指向当前栈顶下面的单元,以当前栈顶下面的单元为新的栈顶。

    图示

    汇编语言中段如何定义和应用 

    注意:

    出栈后,SS:SP指向新的栈顶 1000EH,pop操作前的栈顶元素,1000CH 处的2266H 依然存在 ,但是,它已不在栈中。

    当再次执行push等入栈指令后,SS:SP移至1000CH,并在里面写入新的数据,它将被覆盖。

    格式

    (1)

    push 寄存器:将一个寄存器中的数据入栈

    pop 寄存器:出栈,用一个寄存器接收出栈的数据

    例如:push axpop bx

    (2)

    push 段寄存器:将一个段寄存器中的数据入栈 pop

    段寄存器:出栈,用一个段寄存器接收出栈的数据

    例如:push dspop es

    (3)

    push 内存单元:将一个内存单元处的字入栈(栈操作都是以字为单位)

    pop 内存单元:出栈,用一个内存字单元接收出栈的数据

    例如:push [0] pop [2]

    指令执行时 ,CPU 要知道内存单元的地址,可以在 push、pop 指令中给出内存单元的偏移地址,段地址在指令执行时,CPU从ds中取得。

    注意

    与mov指令不同的是,push和pop指令访问的内存单元的地址不是在指令中给出的,而是由SS:SP指出的。

    CPU执行mov指令只需一步操作,就是传送,而执行push、pop指令却需要两步操作

    执行push时:先改变SP,后向SS:SP处传送。

    执行pop时: 先读取SS:SP处的数据,后改变SP。

    push、pop 等栈操作指令,修改的只是SP。也就是说,栈顶的变化范围最大为:0~FFFFH。

    提供:SS、SP指示栈顶;改变SP后写内存的入栈指令;读内存后改变SP的出栈指令。

    栈段定义

    • 可以根据需要 ,将一组内存单元定义为一个段

    • 比如我们将10010H~1001FH 这段长度为 16 字节的内存空间当作栈来用,以栈的方式进行访问。

    • 我们可以将长度为 N(N ≤64K )的一组地址连续、起始地址为16的倍数的内存单元,当作栈来用,从而定义了一个栈段

    • 这段空间就可以成为栈段,段地址为1000H,大小为16字节

    • 如何使的如push、pop 等栈操作指令访问我们定义的栈段

    • 将SS:SP指向我们定义的栈段。

    思考

    我们将10000H~1FFFFH这段空间当作栈段 ,SS=1000H ,栈空间大小为64KB ,栈最底部的字单元地址为1000:FFFE。

    任意时刻,SS:SP指向栈顶,当栈中只有一个元素的时候,SS=1000H,SP=FFFEH。

    栈为空,就相当于栈中唯一的元素出栈,出栈后,SP=SP+2。

    SP原来为FFFEH,加2后SP=0,所以,当栈为空的时候,SS=1000H,SP=0。

    任意时刻,SS:SP指向栈顶元素,当栈为空的时候 ,栈中没有元素 ,也就不存在栈顶元素,所以SS:SP只能指向栈的最底部单元下面的单元 ,该单元的偏移地址为栈最底部的字单元的偏移地址+2 ,栈最底部字单元的地址为1000:FFFE,所以栈空时,SP=0000H。

    访问

    对于数据段,将它的段地址放在 DS中,用mov、add、sub等访问内存单元的指令时,CPU就将我们定义的数据段中的内容当作数据段来访问;

    对于代码段,将它的段地址放在 CS中,将段中第一条指令的偏移地址放在IP中,这样CPU就将执行我们定义的代码段中的指令;

    对于栈段,将它的段地址放在SS中,将栈顶单元的偏移地置放在 SP 中,这样CPU在需要进行栈操作的时候,比如执行 push、pop 指令等,就将我们定义的栈段当作栈空间来用。

    可见,不管我们如何安排 ,CPU 将内存中的某段内存当作代码 ,是因为CS:IP指向了那里;CPU将某段内存当作栈 ,是因为 SS:IP 指向了那里

    比如我们将10000H~1001FH安排为代码段,并在里面存储如下代码:

    汇编语言中段如何定义和应用

    设置CS=1000H,IP=0,这段代码将得到执行。

    可以看到,在这段代码中,我们又将10000H~1001FH 安排为栈段和数据段。

    10000H~1001FH这段内存,既是代码段,又是栈段和数据段。

    一段内存,可以既是代码的存储空间,又是数据的存储空间,还可以是栈空间,也可以什么也不是。

    关键在于CPU中寄存器的设置,即:CS、IP、SS、SP、DS的指向。

    段前缀

    在访问内存单元的指令中,用于显式地指明内存单元的段地址的“ds:”、“cs:”、“ss:”或“es:”

    应用

    场景1

    问题:将内存ffff:0~ffff:b段元中的数据拷贝到 0:200~0:20b单元中。

    分析

    (1) 0:200~0:20b单元等同于0020:0~0020:b单元,它们描述的是同一段内存空间

    (2)拷贝的过程应用循环实现,简要描述如下:

    • 初始化:X=0 循

    • 环12次

    将ffff:X单元中的数据送入0020:X(需要用一个寄存器中转)

    X=X+1

    (3)在循环中,源单元ffff:X和目标单元的0020:X的偏移地址X是变量。我们用bx来存放

    (4)我们用将0:200~0:20b用0020:0~0020:b描述,就是为了使目标单元的偏移地址和源始单元的偏移地址从同一数值0开始。

    问题

    因源单元ffff:X和目标单元0020:X 相距大于64KB,在不同的64KB段里,程序中,每次循环要设置两次ds。

    这样做是正确的,但是效率不高。

    解决

    我们可以使用两个段寄存器分别存放源单元ffff:X和目标单元0020:X的段地址,这样就可以省略循环中需要重复做12次的设置ds的程序段。

    汇编语言中段如何定义和应用

    改进的程序中,使用 es 存放目标空间0020:0~0020:b的段地址,用ds存放源空间ffff:0~ffff:b的段地址。

    在访问内存单元的指令“mov es:[bx],al”中 ,显式地用段前缀 “es:” 给出单元的段地址,这样就不必在循环中重复设置ds

    场景2

    Debug和汇编编译器Masm对指令的不同处理

    Debug中

    • mov ax,[0]

    • 表示将ds:0处的数据送入al中。

    在汇编源程序中,指令“mov ax,[0]”被编译器当作指令“mov ax,0”处理。

    解决:利用段前缀显性的指出段地址

    以上是“汇编语言中段如何定义和应用”这篇文章的所有内容,感谢各位的阅读!相信大家都有了一定的了解,希望分享的内容对大家有所帮助,如果还想学习更多知识,欢迎关注亿速云行业资讯频道!

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