匯編基礎程序編寫教程示例
源程序
1.1 構成
寄存器與段的關聯假設
assume：含義為“假設”。
它假設某一段寄存器和程序中的某一個用 segment … ends 定義的段相關聯。
通過assume說明這種關聯，在需要的情況下 ，編譯程序可以將段寄存器和某一個具體的段相聯系。
標號
一個標號指代瞭一個地址。
codesg：放在segment的前面，作為一個段的名稱，這個段的名稱最終將被編譯、連接程序處理為一個段的段地址。
定義一個段
segment和ends的功能是定義一個段，segment說明一個段開始，ends 說明一個段結束。
segment和ends是一對成對使用的偽指令
一個段必須有一個名稱來標識，使用格式為：
段名 segment
段名 ends
一個匯編程序是由多個段組成的，這些段被用來存放代碼、數據或當作棧空間來使用。
一個有意義的匯編程序中至少要有一個段，這個段用來存放代碼。
程序結束標記
End 是一個匯編程序的結束標記，編譯器在編譯匯編程序的過程中，如果碰到瞭偽指令 end，就結束對源程序的編譯。
如果程序寫完瞭，要在結尾處加上偽指令end 。否則，編譯器在編譯程序時，無法知道程序在何處結束。
註意：不要搞混瞭end和ends。
程序返回
一個程序結束後，將CPU的控制權交還給使它得以運行的程序，我們稱這個過程為：程序返回。
如何返回
應該在程序的末尾添加返回的程序段。
mov ax,4c00H
int 21H
程序運行
DOS是一個單任務操作系統。
一個程序P2在可執行文件中，則必須有一個正在運行的程序P1，將P2從可執行文件中加載入內存後，將CPU的控制權交給P2，P2才能得以運行。P2開始運行後，P1暫停運行。
而當P2運行完畢後，應該將CPU的控制權交還給使它得以運行的程序P1，此後，P1繼續運行。
1.2 源程序中的“程序”
匯編源程序：
偽指令 （編譯器處理）
匯編指令（編譯為機器碼）
程序：源程序中最終由計算機執行、處理的指令或數據。
註意
我們可以將源程序文件中的所有內容稱為源程序，將源程序中最終由計算機執行處理的指令或數據 ，成為程序。
程序最先以匯編指令的形式存在源程序中，經編譯、連接後轉變為機器碼，存儲在可執行文件中，
1.3 段結束、程序結束、程序返回
1.4 語法錯誤和邏輯錯誤
語法錯誤
程序在編譯時被編譯器發現的錯誤
邏輯錯誤
程序在編譯時不能表現出來的、在運行時發生的錯誤
2 程序執行的過程
2.1 一個匯編語言程序從寫出到最終執行的簡要過程：
2.2 連接
作用
當源程序很大時，可以將它分為多個源程序文件來編譯，每個源程序編譯成為目標文件後，再用連接程序將它們連接到一起，生成一個可執行文件；
程序中調用瞭某個庫文件中的子程序，需要將這個庫文件和該程序生成的目標文件連接到一起，生成一個可執行文件；
一個源程序編譯後，得到瞭存有機器碼的目標文件，目標文件中的有些內容還不能直接用來生成可執行文件，連接程序將這此內容處理為最終的可執行信息。
所以，在隻有一個源程序文件，而又不需要調用某個庫中的子程序的情況下，也必須用連接程序對目標文件進行處理，生成可執行文件。
註意，對於連接的過程，可執行文件是我們要得到的最終結果。
使用匯編語言編譯程序對源程序文件中的源程序進行編譯，產生目標文件；再用連接程序對目標文件進行連接，生成可在操作系統中直接運行的可執行文件。
2.3 可執行文件
可執行文件中包含兩部分內容：
- 程序（從原程序中的匯編指令翻譯過來的機器碼）和數據（源程序中定義的數據）
- 相關的描述信息（比如：程序有多大、要占多少內存空間等）
執行可執行文件中的程序
- 在操作系統中，執行可執行文件中的程序。
- 操作系統依照可執行文件中的描述信息，將可執行文件中的機器碼和數據加載入內存，並進行相關的初始化（比如：設置CS:IP指向第一條要執行的指令），然後由CPU執行程序。
可執行文件中的程序裝入內存並運行的原理
- 在DOS中，可執行文件中的程序P1若要運行，必須有一個正在運行的程序P2 ，將 P1 從可執行文件中加載入內存，將CPU的控制權交給它，P1才能得以運行；
- 當P1運行完畢後，應該將CPU的控制權交還給使它得以運行的程序P2
exe的執行過程
實際過程
（1）我們在提示符“C:\masm”後面輸入可執行文件的名字“1”，按Enter鍵。
（2）1.exe中的程序運行；
（3）運行結束，返回，再次顯示提示符“C:\masm”。
操作過程
操作系統是由多個功能模塊組成的龐大 、復雜的軟件系統。任何通用的操作系統 ，都要提供一個稱為shell（外殼）的程序 ，用戶（操作人員）使用這個程序來操作計算機系統工作。
DOS中有一個程序command.com ，這個程序在 DOS 中稱為命令解釋器，也就是DOS系統的shell。
（1）我們在DOS中直接執行 1.exe 時，是正在運行的command將1.exe中的程序加載入內存。
（2）command設置CPU的CS:IP指向程序的第一條指令（即程序的入口），從而使程序得以運行。
（3）程序運行結束後，返回到command中，CPU繼續運行command。
2.4 程序執行過程的跟蹤
Debug 可以將程序加載入內存，設置CS:IP指向程序的入口，但Debug並不放棄對CPU 的控制，這樣，我們就可以使用Debug 的相關命令來單步執行程序 ，查看每條指令指令的執行結果。
我們在 DOS中用 “Debug 1.exe” 運行Debug對1.exe進行跟蹤時，程序加載的順序是：command加載Debug，Debug加載1.exe。
返回的順序是：從1.exe中的程序返回到Debug，從Debug返回到command。
EXE文件中的程序的加載過程
總結
程序加載後，ds中存放著程序所在內存區的段地址，這個內存區的偏移地址為 0 ，則程序所在的內存區的地址為：ds:0；
這個內存區的前256 個字節中存放的是PSP，dos用來和程序進行通信。
從 256字節處向後的空間存放的是程序。
所以，我們從ds中可以得到PSP的段地址SA，PSP的偏移地址為 0，則物理地址為SA×16+0。
因為PSP占256（100H）字節，所以程序的物理地址是：
SA×16+0+256= SA×16+16×16=（SA+16）×16+0
可用段地址和偏移地址表示為：SA+10:0。
3 程序編寫
3.1 兩個基本的問題
計算機是進行數據處理、運算的機器，那麼有兩個基本的問題就包含在其中：
（1）處理的數據在什麼地方？
（2）要處理的數據有多長？這兩個問題，在機器指令中必須給以明確或隱含的說明，否則計算機就無法工作。
為瞭描述上的簡潔，在以後的課程中，我們將使用兩個描述性的符號 reg來表示一個寄存器，用sreg表示一個段寄存器。
reg的集合包括：ax、bx、cx、dx、ah、al、bh、bl、ch、cl、dh、dl、sp、bp、si、di；
sreg的集合包括：ds、ss、cs、es。
3.2 數據在哪裡
機器指令處理的數據所在位置
- 絕大部分機器指令都是進行數據處理的指令，處理大致可分為三類：讀取、寫入、運算
- 在機器指令這一層來講，並不關心數據的值是多少，而關心指令執行前一刻，它將要處理的數據所在的位置。
- 指令在執行前，所要處理的數據可以在三個地方：CPU內部、內存、端口
- 指令舉例
匯編語言中數據位置的表達
匯編語言中用三個概念來表達數據的位置。
立即數（idata）
對於直接包含在機器指令中的數據（執行前在cpu 的指令緩沖器中），在匯編語言中稱為：立即數（idata ) ，在匯編指令中直接給出。例如：
mov ax,1
add bx,2000h
or bx,00010000b
mov al,’a’
寄存器
指令要處理的數據在寄存器中，在匯編指令中給出相應的寄存器名。例如：
mov ax,bx
mov ds,ax
push bx
mov ds:[0],bx
push ds
mov ss,ax
mov sp,ax
mov ax,bx
對應機器碼：89D8
執行結果：(ax) = (bx)
段地址（SA）和偏移地址（EA）
指令要處理的數據在內存中，在匯編指令中可用[X]的格式給出EA，SA在某個段寄存器中。
存放段地址的寄存器可以是默認的。
mov ax,[0]
mov ax,[bx]
mov ax,[bx+8]
mov ax,[bx+si]
mov ax,[bx+si+8]
段地址默認在ds中
存放段地址的寄存器也可以顯性的給出。
mov ax,[bp]
mov ax,[bp+8]
mov ax,[bp+si]
mov ax,[bp+si+8]
段地址默認在ss中
顯性的給出存放段地址的寄存器
尋址方式
當數據存放在內存中的時候，我們可以用多種方式來給定這個內存單元的偏移地址，這種定位內存單元的方法一般被稱為尋址方式。
3.3 指令處理的數據有多長
8086CPU的指令，可以處理兩種尺寸的數據，byte和word。所以在機器指令中要指明，指令進行的是字操作還是字節操作
對於這個問題，匯編語言中用以下方法處理。
（1）通過寄存器名指明要處理的數據的尺寸。
（2）在沒有寄存器名存在的情況下，用操作符X ptr指明內存單元的長度，X在匯編指令中可以為word或byte。
（3）其他方法
下面的指令中，寄存器指明瞭指令進行的是字節操作：
mov al,1
mov al,bl
mov al,ds:[0]
mov ds:[0],al
inc al
add al,100
下面的指令中，寄存器指明瞭指令進行的是字操作：
mov ax,1
mov bx,ds:[0]
mov ds,ax
mov ds:[0],ax
inc ax add ax,1000
在沒有寄存器參與的內存單元訪問指令中，用word ptr或byte ptr顯性地指明所要訪問的內存單元的長度是很必要的。
否則，CPU無法得知所要訪問的單元是字單元，還是字節單元
下面的指令中，用word ptr指明瞭指令訪問的內存單元是一個字單元：
mov word ptr ds:[0],1
inc word ptr [bx]
inc word ptr ds:[0]
add word ptr [bx],2
下面的指令中，用byte ptr指明瞭指令訪問的內存單元是一個字節單元：
mov byte ptr ds:[0],1
inc byte ptr [bx]
inc byte ptr ds:[0]
add byte ptr [bx],2
有些指令默認瞭訪問的是字單元還是字節單元，
比如：push [1000H]就不用指明訪問的是字單元還是字節單元
因為push指令隻進行字操作
3.4 數據處理
在代碼段中使用數據
考慮這樣一個問題，編程計算以下8個數據的和，結果存在ax 寄存器中：
0123H，0456H，0789H，0abcH，0defH，0fedH，0cbaH，0987H。
在前面的課程中，我們都是累加某些內存單元中的數據，並不關心數據本身。
可現在我們要累加的就是已經給定瞭數值的數據。
程序第一行中的 “dw”的含義是定義字型數據。dw即define word。
在這裡，我們使用dw定義瞭8個字型數據（數據之間以逗號分隔），它們所占的內存空間的大小為16個字節。
程序中的指令就要對這8個數據進行累加，可這8個數據在哪裡呢？
由於它們在代碼段中，程序在運行的時候CS中存放代碼段的段地址，所以我們可以從CS中得到它們的段地址
這8個數據的偏移地址是多少呢？
- 因為用dw定義的數據處於代碼段的最開始，所以偏移地址為0，這8 個數據就在代碼段的偏移0、2、4、6、8、A、C、E處。
- 程序運行時，它們的地址就是CS:0、CS:2、CS:4、CS:6、CS:8、CS:A、CS:C、CS:E。
程序中，我們用bx存放加2遞增的偏移地址，用循環來進行累加。
在循環開始前，設置(bx)=0，cs:bx指向第一個數據所在的字單元。
每次循環中(bx)=(bx)+2，cs:bx指向下一個數據所在的字單元。
如何讓這個程序在編譯後可以存系統中直接運行呢？我們可以在源程序中指明界序的入口所在
探討end的作用：
end 除瞭通知編譯器程序結束外，還可以通知編譯器程序的入口在什麼地方。
有瞭這種方法，我們就可以這樣來安排程序的框架：
在代碼段中使用棧
完成下面的程序，利用棧，將程序中定義的數據逆序存放
assume cs:codesg
codesgsegment
dw 0123h,0456h,0789h,0abch,0defh,0fedh,0cbah,0987h
?
code ends end
程序的思路大致如下：
程序運行時，定義的數據存放在cs:0~cs:15單元中，共8個字單元。依次將這8個字單元中的數據入棧，然後再依次出棧到這 8 個字單元中，從而實現數據的逆序存放。
問題是，我們首先要有一段可當作棧的內存空間。如前所述，這段空間應該由系統來分配。我們可以在程序中通過定義數據來取得一段空間，然後將這段空間當作棧空間來用
mov ax,cs
mov ss,ax
mov sp,32
我們要講 cs:16 ~ cs:31 的內存空間當作棧來用，初始狀態下棧為空，所以 ss:sp要指向棧底，則設置ss:sp指向cs:32。
比如對於：
dw 0123H,0456H,0789H,0abcH,0defH,0fedH,0cbaH,0987H
我們可以說，定義瞭8個字型數據，也可以說，開辟瞭8個字的內存空間，這段空間中每個字單元中的數據依次是：
0123H,0456H,0789H,0abcH,0defH,0fedH,0cbaH,0987H。
因為它們最終的效果是一樣的
將數據、代碼、棧放入不同的段
在前面的內容中，我們在程序中用到瞭數據和棧，我們將數據、棧和代碼都放到瞭一個段裡面。我們在編程的時候要註意何處是數據，何處是棧，何處是代碼。這樣做顯然有兩個問題：
（1）把它們放到一個段中使程序顯得混亂；
（2）前面程序中處理的數據很少，用到的棧空間也小，加上沒有多長的代碼，放到一個段裡面沒有問題。
但如果數據、棧和代碼需要的空間超過64KB，就不能放在一個段中（一個段的容量不能大於64 KB，是我們在學習中所用的8086模式的限制，並不是所有的處理器都這樣）。
所以，我們應該考慮用多個段來存放數據、代碼和棧。
我們用和定義代碼段一樣的方法來定義多個段，然後在這些段裡面定義需要的數據，或通過定義數據來取得棧空間。
程序中“data”段中的數據“0abch”的地址就是：data:6。
我們要將它送入bx中，就要用如下的代碼：
mov ax,data
mov ds,ax
mov bx,ds:[6]
我們不能用下面的指令：
mov ds,data
mov ax,ds:[6]
其中指令“mov ds,data” 是錯誤的，因為8086CPU不允許將一個數值直接送入段寄存器中。
程序中對段名的引用，如指令“mov ds,data”中的“data”，將被編譯器處理為一個表示段地址的數值。
“代碼段”、“數據段”、“棧段”完全是我們的安排
我們在源程序中用偽指令
“assume cs:code,ds:data,ss:stack”將cs、ds和ss分別和code、data、stack段相連。
這樣做瞭之後，CPU是否就會將 cs指向 code，ds 指向 data，ss 指向stack，從而按照我們的意圖來處理這些段呢？
當然也不是，要知道 assume 是偽指令，是由編譯器執行的，也是僅在源程序中存在的信息，CPU並不知道它們。
若要CPU按照我們的安排行事，就要用機器指令控制它，源程序中的匯編指令是CPU要執行的內容
CPU如何知道去執行它們？
我們在源程序的最後用“end start”說明瞭程序的入口，這個入口將被寫入可執行文件的描述信息，可執行文件中的程序被加載入內存後，CPU的CS:IP被設置指向這個入口，從而開始執行程序中的第一條指令。
標號“start”在“code”段中，這樣CPU就將code段中的內容當作指令來執行瞭。
我們在code段中，使用指令：
mov ax,stack
mov ss,ax
mov sp,16 設置ss指向stack，設置ss:sp指向stack:16， CPU 執行這些指令後，將把stack段當做棧空間來用。 CPU若要訪問data段中的數據，則可用 ds 指向 data 段，用其他的寄存器（如：bx）來存放 data段中數據的偏移地址
總之，CPU到底如何處理我們定義的段中的內容，是當作指令執行，當作數據訪問，還是當作棧空間，完全是靠程序中具體的匯編指令，和匯編指令對CS:IP、SS:SP、DS等寄存器的設置來決定的。
3.5 模塊化實現：call 和 ret 指令
功能：call和ret 指令都是轉移指令，它們都修改IP，或同時修改CS和IP。
ret
ret指令用棧中的數據，修改IP的內容，從而實現近轉移；
CPU執行ret指令時，進行下面兩步操作：
（1）(IP)=((ss)*16+(sp))
（2）(sp)=(sp)+2
retf
retf指令用棧中的數據，修改CS和IP的內容，從而實現遠轉移；
CPU執行retf指令時，進行下面兩步操作：
（1）(IP)=((ss)*16+(sp))
（2）(sp)=(sp)+2
（3）(CS)=((ss)*16+(sp))
（4）(sp)=(sp)+2
可以看出，如果我們用匯編語法來解釋ret和retf指令，則：
CPU執行ret指令時，相當於進行：
pop IP
CPU執行retf指令時，相當於進行：
pop IP
pop CS
示例
ret指令
程序中ret指令執行後，(IP)=0，CS:IP指向代碼段的第一條指令。
retf指令
程序中retf指令執行後，CS:IP指向代碼段的第一條指令。
call 指令
CPU執行call指令，進行兩步操作：
（1）將當前的 IP 或 CS和IP 壓入棧中
（2）轉移
主要應用格式
call 指令不能實現短轉移，除此之外，call指令實現轉移的方法和 jmp 指令的原理相同
依據位移進行轉移的call指令
call 標號（將當前的 IP 壓棧後，轉到標號處執行指令）
CPU執行此種格式的call指令時，進行如下的操作：
(1) (sp) = (sp) – 2 ((ss)*16+(sp)) = (IP)
(2) (IP) = (IP) + 16位位移
call 標號
16位位移=“標號”處的地址－call指令後的第一個字節的地址；
16位位移的范圍為 -32768~32767，用補碼表示；
16位位移由編譯程序在編譯時算出。
從上面的描述中，可以看出，如果我們用匯編語法來解釋此種格式的 call指令，則： CPU 執行指令“call 標號”時，相當於進行： push IP jmp near ptr 標號
轉移的目的地址在指令中的call指令
前面講解的call指令，其對應的機器指令中並沒有轉移的目的地址 ，而是相對於當前IP的轉移位移。
指令“call far ptr 標號”實現的是段間轉移。
CPU執行“call far ptr 標號”這種格式的call指令時的操作：
(1) (sp) = (sp) – 2 ((ss) ×16+(sp)) = (CS) (sp) = (sp) – 2 ((ss) ×16+(sp)) = (IP)
(2) (CS) = 標號所在的段地址 (IP) = 標號所在的偏移地址
從上面的描述中可以看出，如果我們用匯編語法來解釋此種格式的 call 指令，則： CPU 執行指令 “call far ptr 標號” 時，相當於進行： push CS push IP jmp far ptr 標號
轉移地址在寄存器中的call指令
指令格式：call 16位寄存器
功能：
(sp) = (sp) – 2
((ss)*16+(sp)) = (IP)
(IP) = (16位寄存器)
匯編語法解釋此種格式的 call 指令，CPU執行call 16位reg時，相當於進行： push IP jmp 16位寄存器
轉移地址在內存中的call指令
轉移地址在內存中的call指令有兩種格式：
(1) call word ptr 內存單元地址
匯編語法解釋： push IP jmp word ptr 內存單元地址 比如下面的指令： mov sp,10h mov ax,0123h mov ds:[0],ax call word ptr ds:[0] 執行後，(IP)=0123H，(sp)=0EH
(2) call dword ptr 內存單元地址
匯編語法解釋： push CS push IP jmp dword ptr 內存單元地址 比如，下面的指令： mov sp,10h mov ax,0123h mov ds:[0],ax mov word ptr ds:[2],0 call dword ptr ds:[0] 執行後，(CS)=0，(IP)=0123H，(sp)=0CH
call 和 ret 的配合使用
我們看一下程序的主要執行過程：
（1）前三條指令執行後，棧的情況如下：
（2）call 指令讀入後，(IP) =000EH，CPU指令緩沖器中的代碼為 B8 05 00； CPU執行B8 05 00，首先，棧中的情況變為：
然後，(IP)=(IP)+0005=0013H。
（3）CPU從cs:0013H處（即標號s處）開始執行。
（4）ret指令讀入後：(IP)=0016H，CPU指令緩沖器中的代碼為 C3；CPU執行C3，相當於進行pop IP，執行後，棧中的情況為：
(IP)=000EH；
（5）CPU回到 cs:000EH處（即call指令後面的指令處）繼續執行。
我們發現，可以寫一個具有一定功能的程序段，我們稱其為子程序，在需要的時候，用call指令轉去執行
call指令轉去執行子程序之前，call指令後面的指令的地址將存儲在棧中，所以可以在子程序的後面使用 ret 指令，用棧中的數據設置IP的值，從而轉到 call 指令後面的代碼處繼續執行。
這樣，我們可以利用call和ret來實現子程序的機制。
子程序的框架
標號: 指令 ret 具有子程序的源程序的框架：
參數和結果傳遞的問題
子程序一般都要根據提供的參數處理一定的事務，處理後，將結果（返回值）提供給調用者。
其實，我們討論參數和返回值傳遞的問題，實際上就是在探討，應該如何存儲子程序需要的參數和產生的返回值。
我們設計一個子程序，可以根據提供的N，來計算N的3次方。
這裡有兩個問題：
（1）我們將參數N存儲在什麼地方？
（2）計算得到的數值，我們存儲在什麼地方？
很顯然，我們可以用寄存器來存儲，可以將參數放到 bx 中 ；
因為子程序中要計算 N×N×N ，可以使用多個 mul 指令，為瞭方便，可將結果放到 dx 和 ax中。
子程序
說明：計算N的3次方
參數： (bx)=N
結果： (dx:ax)=N∧3
cube:mov ax,bx
mul bx ;用ax與bx相乘
mul bx
ret
用寄存器來存儲參數和結果是最常使用的方法。對於存放參數的寄存器和存放結果的寄存器，調用者和子程序的讀寫操作恰恰相反：
調用者將參數送入參數寄存器，從結果寄存器中取到返回值；
子程序從參數寄存器中取到參數，將返回值送入結果寄存器。
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