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16位汇编程序设计

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作者 wsxq2
44 分钟阅读
16位汇编程序设计

为什么要学习汇编语言？

  • 嵌入式系统：在特定硬件下，对程序的大小和运行速度需要高度优化的情况。
  • 驱动程序的设计者；操作系统内核的设计者；编译程序的设计者。
  • 有助于对计算机硬件、操作系统、应用程序之间交互的整体理解。
  • 突破高级语言的局限：高级语言中嵌入汇编。

汇编语言通常在编程语言中排名第10左右

Intel处理器体系结构的发展

处理器微体系结构决定了处理器的性能、成本等指标，故其体系结构在不断地发展变化。

年份微处理器型号体系结构
19788086Intel IA-32架构先导，第1个16位处理器
198580386Intel IA-32架构，第1个32位处理器
1995-1999P6家族Intel IA-32架构（超标量微体系结构）
2000-2006Pentium 4Intel IA-32架构(NetBurst微体系结构)
 Pentium 4（6xx、5xx）Intel 64架构
2003Pentium M增强的Intel IA-32移动架构
2005-2007Pentium ExtremeIntel 64架构(NetBurst微体系结构)
2006-2007Core Duo增强的Pentium M微体系结构
2006Pentium双核，Core 2 DuoIntel 64架构(Core微体系结构，65nm)
2007Core 2 Duo E8000，Quad Q9000Intel 64架构(增强Core微体系结构，45nm)
2008AtomIntel 64架构(Atom微体系结构，45nm)
2008Core i7 900Intel 64架构(Nehalem微体系结构，45nm)
2010Core i7、i5、i3Intel 64架构(Westmere微体系结构，32nm)
2011第二代Core i7、i5、i3Intel 64架构(Sandy Bridge微体系结构，32nm)
2012第三代Core i7、i5、i3Intel 64架构(Ivy Bridge微体系结构，22nm)
2013第四代Core i7、i5、i3Intel 64架构(Haswell微体系结构，22nm)
2015第五代Core i7、i5、i3Intel 64架构(Broadwell微体系结构，14nm)

其变化内容大致如下：

  • 主存分段
  • 寄存器结构
  • 主存寻址空间
  • 外部总线宽度
  • 更宽的内部数据通路
  • 保护模式
    • 分段存储模型
    • 平坦存储模型
    • 分页虚存管理
  • 流水线技术
    • 超标量
    • 分支预测
    • 动态执行/推测执行/乱序
  • 高速缓存技术；Smart Cache
  • 扩展指令集
  • 超线程技术；多核技术
  • 硬件虚拟化技术
  • 集成的多通道存储控制器
  • QPI
  • 集成的图形处理单元
  • Turbo Boost
  • 环形内部总线（第二代Core i7、i5、i3）
  • 16位→32位→64位
  • 制造工艺：65nm→45nm→32nm→22nm→14nm

单核处理器 8086

为什么选择 8086

  • 单核处理器是多核处理器的基础。
  • 从8086 CPU开始，Intel CPU设计采用了向后兼容（backward compatibility，也称作向下兼容Downward Compatibility）的特性。
  • 单核的8086 CPU成为其后Intel CPU的基石。

8086 简介

  • 8086 CPU有三个版本：8086、8086-2、8086-1，仅时钟频率不同，依次为5Mhz、8Mhz、10Mhz。
  • 8086 CPU具有如下功能特性：
    • 直接主存寻址能力1MB；
    • 体系结构是针对强大的汇编语言和有效的高级语言设计的；
    • 14个16位寄存器；
    • 24种操作数寻址方式；
    • 操作数类型：位、字节、字和块；
    • 8、16位无符号和带符号二进制或十进制运算，包括乘法和除法。
  • 特点：
    • 实地址模式
    • 小端存储（反常识），如 5678H 表式为 7856H

体系结构

8086处理器体系结构.png

  • 总线接口单元BIU（Bus Interface Unit）: 负责与存储器、I/O接口传递数据，具体完成：
    • 从内存取指令，送到指令队列
    • 配合EU从指定的内存单元或IO端口取数据
    • 将EU的操作结果送到指定的内存单元或IO端口
  • 执行单元EU（Execute Unit）：负责指令的执行（算术、逻辑、移位运算，有效地址计算，控制命令、……）

由于有指令队列，BIU和EU可并行工作

寄存器结构

寄存器结构.png 其中各寄存器说明如下： 寄存器结构说明.png

关于寄存器的更多信息可以参考这篇文章 x86 Assembly Registers[All Types Explained]

对于有保护模式的32位的 CPU （如80386），其寄存器有如下特点：

  • 每个寄存器可作32位或16位使用。
  • 一些16位的寄存器也可以作为两个单独的8位使用。

  • 其余通用寄存器的低16位有独立的名字，但不能进一步细分。下面列出的16位寄存器通常只在编写运行于实地址模式（8086只有实地址模式，保护模式首次出现在80386中）下的程序时才使用。

    32位16位高8位低8位
    EAXAXAHAL
    EBXBXBHBL
    ECXCXCHCL
    EDXDXDHDL
    32位16位
    ESISI
    EDIDI
    EBPBP
    ESPSP

主存结构

双体

既可以实现16位存储，也可以实现8位存储。 主存的双体结构.png

分段

1

物理地址 = 段地址*16+段内偏移地址

例如：形式地址6832H:1280H → 物理地址？（68320H + 1280H = 695A0H）

优点：

  • 代码、数据量不大 → 使其处于同一段内（64KB范围内）→ 可减少指令长度、提高运行速度。
  • 内存分段为程序的浮动分配创造了条件。
  • 各个分段之间可以重叠。

8086 CPU 执行程序时，当前指令的存储地址为(CS)×16＋(IP)。当CS不变、IP单独改变时，会发生段内的程序转移；当CS改变时，会发生段间的程序转移。

段寄存器的使用约定如下： 主存的分段结构之段寄存器的使用.png

主存结构如下： 主存结构.png

工作过程

应用程序->OS函数->BIOS功能->硬件

例如，在显示器上显示一个特定颜色字符串：

  1. 应用程序调用一个库函数向标准输出上写字符串。
  2. 库函数(层次3)调用一个操作系统函数，传递一个字符串指针。
  3. 操作系统函数(层次2)重复调用BIOS的某个功能，向它传递ASCII码及每个字符的颜色，操作系统调用另外一个BIOS功能将光标前进到屏幕的下一个字符位置。
  4. BIOS功能(层次1)接收每个字符，将其映射为特定的系统字体，然后把字符送至与视频控制卡相连的硬件端口。
  5. 视频控制卡(层次0)定时产生硬件信号给显示器以控制光栅扫描和象素显示。

8086 汇编程序设计

Hello World 程序

完整段定义的程序结构

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stack	segment stack
		db 100 dup (?)
stack	ends
data	segment
		message db 'Hello, world',0dh,0ah,'$'
data	ends
code	segment
		assume cs:code,ds:data,ss:stack
start:
		mov  ax,data
		mov  ds,ax

		mov  ah,9
		mov  dx,offset message
		int  21h

		mov  ah,4ch
		int  21h
code	ends
		end start

其中：

  • 完整段定义：
    1
2
3

    段名	SEGMENT [对齐方式] [组合方式] ['类']
    	语句
段名 	ENDS

    段名：标识段的名字，惟一的或已存在的。 对齐方式：可以是 BYTE、WORD、DWORD、PARA、PAGE。 组合方式：可以是 PRIVATE、PUBLIC、STACK、COMMON、MEMORY、AT地址。 类：用于标识特定类型段的名字，如CODE、STACK等。

  • ASSUME伪指令：告诉汇编程序，哪一个段和哪一个段寄存器相对应，即某一段地址应放入哪一个段寄存器。
  • 操作系统的装入程序在装入执行时，把CS初始化成正确的代码段地址，把SS初始化为正确的堆栈段地址，因此源程序中无再需初始化CS、SS。
  • 装入程序已将DS寄存器留作它用，故在源程序中应有以下两条指令： MOV AX,DATA MOV DS,AX
  • DOS环境下，汇编语言返回DOS： MOV AH,4CH INT 21H

简化段定义的程序结构

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.model small,stdcall			            ;存储模型：小型
.stack 100          		              ;定义堆栈段及其大小
.data               	                ;定义数据段
message db 'Hello, world',0dh,0ah,'$' ;数据声明
.code                                 ;定义代码段
start:                                ;起始执行地址标号
		mov  ax,data                      ;数据段地址
		mov  ds,ax                        ;存入数据段寄存器
                                      ;具体程序代码
		mov  ah,9                                           
		mov  dx,offset message                              
		int  21h                          

		mov  ah,4ch
		int  21h                          ;程序结束

		end start

关键概念

  • 汇编语言：用指令的助记符、符号地址、标号、伪指令等符号书写程序的语言。
  • 汇编语言源程序：用汇编语言书写的程序。
  • 汇编：把汇编语言源程序翻译成机器语言程序的过程。
  • 汇编程序：完成汇编过程的系统程序。
  • 语句格式：汇编语言语句的格式
    • …中的参数必需，即默认必需
    • […]中的参数可选
    • {…|…}多选一(由|分割)
  • 常数: 整数常量和字符串常量
  • 伪指令：用来对汇编程序进行控制，以使程序中的数据实现条件转移、列表、存储空间分配等处理。其格式与汇编指令一样，但一般不产生目的代码。
  • 运算符: 算术运算符等
  • 源程序的结构: 代码结构
  • 实地址模式/保护模式：实（地址）模式将整个物理内存看成分段的区域，程序代码和数据位于不同区域，系统程序和用户程序没有区别对待，而且每一个指针都是指向真实的物理地址；保护模式中物理内存地址不能直接被程序访问，程序内部的地址（虚拟地址）要由操作系统转化为物理地址去访问，程序对此一无所知。
  • 大端/小端存储: 大端存储（常识）用于网络，有利于人看，如 5678H 表式存储为 5678H；小端存储（反常识）用于 intel 处理器，有利于电脑看，如 5678H 表式存储为 7856H
  • 32位和16位：32位最先出现在80386处理器，16位最先出现在8086处理器（8086只支持实模式）；从80386开始，cpu有三种工作方式：实模式，保护模式和虚拟8086模式。只有在刚刚启动的时候是实模式，等到操作系统运行起来以后就运行在保护模式。虚拟8086模式是运行在保护模式中的实模式，为了在32位保护模式下执行纯16位程序。它不是一个真正的CPU模式，还属于保护模式。CPU启动环境为16位实模式，之后可以切换到保护模式。但从保护模式无法切换回实模式
  • ECX 和 CX：前者是后者的拓展，主要是在32位CPU中使用的（当然，由于 Intel 向下兼容，所以 64 位应该也可以）

MASM

  • MASM 4.00: 这是最先广泛使用的一个MASM版本，适用于DOS 下的汇编编程。它很精巧，但使用起来不是很智能化，需要用户自己一板一眼地写出所有的东西。很多教科书上讲的8086 汇编语法都是针对这个版本的，对程序员来说，它只比用Debug 方便一点点。
  • MASM 5.00: MASM 5.00 比4.00 在速度上快了很多，并将段定义的伪指令简化为类似 .code 与.data 之类的定义方式，同时增加了对80386 处理器指令的支持，对4.00 版本的兼容性很好。
  • MASM 5.10: 对程序员来说，这个版本最大的进步是增加了对@@标号的支持。这样，程序员可以不再为标号的起名花掉很多时间。另外，MASM 5.10 增加了对OS/2 1.x 的支持。
  • MASM 5.10B: 1989 年推出，比上一个版本更稳定、更快，它是传统的DOS 汇编编译器中最完善的版本。
  • MASM 6.00: 1992 年发布，有了很多的改进。编译器可以使用扩展内存，这样可以编译更大的文件，可执行文件名相应从Masm.exe 改为ML.exe。从这个版本开始可以在命令行上用*.asm同时编译多个源文件，源程序中数据结构的使用和命令行参数的语法也更像C 的风格。最大的改进之一是开始支持 .if/.endif 这样的高级语法，这样，使用复杂的条件分支时和用高级语言书写一样简单，可以做到几千行的代码中不定义一个标号；另外增加了invoke 伪指令来简化带参数的子程序调用。这两个改进使汇编代码的风格越来越像C，可读性和可维护性提高了很多。
  • MASM 6.00A: 未发售的版本。
  • MASM 6.00B: 最后一个支持OS/2 的MASM 版本，修正了上一版本中的一些错误。
  • MASM 6.10: 修正了一些错误，同时增加了/Sc 选项，可以在产生的list 文件中列出每条指令使用的时钟周期数。
  • MASM 6.10A: 1992 年发布，修正了一些内存管理方面的问题。
  • MASM 6.11: 1993 年11 月发布，支持Windows NT，可以编写Win32 程序，同时支持Pentium 指令，但不支持MMX指令集。
  • MASM 6.11C: 1994 年发布，增加了对Windows 95 VxD 的支持。
  • MASM 6.12: 1997 年8 月发布，增加 .686，.686P，.MMX 声明和对相应指令的支持。
  • MASM 6.13: 1997 年12 月发布，增加了 .K3D 声明，开始支持AMD 处理器的3D 指令。
  • MASM 6.14: 这是一个很完善的版本，它在 .XMM中增加了对Pentium III的SIMD指令集的支持，相应增加了OWORD（16 字节）的变量类型。
  • MASM 6.15: 2000 年4 月发布。

编译、链接和运行程序

过程

编译链接和运行程序.png

汇编程序做了什么？

汇编程序做了什么.png 其中EXE的文件头MZ是Mark Zbikowski的缩写，Mark Zbikowski 曾是Microsoft 高级构架师和最早的计算机黑客之一，DOS 可执行文件格式的设计者。 汇编程序做了什么2.png

基本元素

  • …中的参数必需，即默认必需
  • […]中的参数可选
  • {…|…}多选一(由|分割)

整数常量

1

[{+|-}]digits[radix]
  • digits是一个整数
  • radix（基数后缀）可以是以下之一（大小写均可）:
    • h: 十六进制
    • b: 二进制
    • q/o: 八进制
    • r: 编码实数
    • d: 十进制

    例如：26 26d 11010011b 42q 42o 1Ah 0A3h

字符、字符串常量

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'A'
"d"
'ABC'
"Goodnight, Gracie"
'4096'
"This isn't a test"
'Say "Goodnight," Gracie'

算术运算符

运算符名称优先级
()圆括号1
+, - 单目加、减2
*, / 乘、除3
MOD取模3
+, -加、减4

保留字

保留字：有特殊含义，只能用于正确的上下文环境中

  • 指令助记符，例如：MOV，ADD，MUL
  • 伪指令，告诉MASM如何编译程序，如：ASSUME，OFFSET，.data，.code，name PROC
  • 属性，为变量和操作数提供有关尺寸及使用方式信息，如：BYTE，WORD
  • 运算符，用在常量表达式中，如：+，-，*，/。
  • 预定义符号，例如@data，在编译时返回整数常量值。

标识符

标识符：程序员选择的名字，用来识别变量、常量、过程或代码标号。

  • 可包含1～247个字符。
  • 大小写不敏感。（汇编器加-Cp参数则大小写敏感）
  • 第一个字符必须是字母(A-Z和a-z)、下划线(_)、@、?或$，后续字符可以是数字。
  • 不能与保留字相同。
  • 尽量避免用@和_作为第一个字符，因为它们即用于汇编器，也用于高级语言编译器。

指令

指令：程序被加载至内存开始运行后，由处理器执行的语句。

1

[标号:] 指令助记符 [操作数] [;注释]

例子：

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       ;代码标号
   target:
 mov ax,bx
 ...
 jmp target

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       ;数据标号
   first BYTE 10

数据定义

1

[名称] 类型 初始值[,初始值]…

其中类型可以为：

类型用途早期版本
BYTE8位无符号整数DB
SBYTE8位有符号整数 
WORD16位无符号整数(可在实模式下用作近指针)DW
SWORD16位有符号整数 
DWORD32位无符号整数(可在保护模式下用作近指针)DD
SDWORD32位有符号整数 
FWORD48位整数(可在保护模式下用作远指针) 
QWORD64位整数DQ
TBYTE80位整数DT
REAL432位IEEE短实数 
REAL864位IEEE长实数 
REAL1080位IEEE扩展精度实数 

例如：

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.data
value1 BYTE 10h
value2 BYTE ?
list1  BYTE 10,20,30,40
       BYTE 50,60,70,80
list2  BYTE 32,41h,00100010b,'a'
greeting BYTE "Good afternoon",0dh,0ah,0
array  WORD 5 DUP(?)	;5个未初始化的值
value3 DWORD 12345678h

符号常量

符号常量：不占用任何实际的存储空间。

  • 等号伪指令，例如：
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    COUNT = 500
ESC_key = 27
array COUNT DUP(0)
mov cx,COUNT
mov al,ESC_key
  • EQU伪指令
  • TEXTEQU伪指令
  • ($ - array)伪指令，计算数组和字符串的大小，例：
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    list1 BYTE 10,20,30,40
List1Size = ($ - list1)
myString BYTE "This is a long string,"
         BYTE " Containing any number"
         BYTE " of characters",0dh,0ah
MyString_len = ($ - myString)
list2 WORD 1000h,2000h,3000h,4000h
List2Size = ($ - list2)/2

数据传送指令—— MOV 类指令

操作数类型

  • 立即操作数（immediate）
    • imm: 8、16或32位立即数
    • imm8: 8位立即数（字节）
    • imm16: 16位立即数（字）
    • imm32: 32位立即数（双字）
  • 寄存器操作数（register）
    • reg: 任意的通用寄存器
    • sreg: 16位段寄存器CS、DS、SS、ES、FS、GS
    • r8: AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL
    • r16: AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、BP
    • r32: EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、ESP、EBP
  • 内存操作数（memory）
    • mem: 8、16或32位内存操作数
  • 其它约定
    • r/m8: 8位操作数（8位通用寄存器或内存字节）
    • r/m16: 16位操作数（16位通用寄存器或内存字）
    • r/m32: 32位操作数（32位通用寄存器或内存双字）

直接内存操作数

直接内存操作数.png

MOV

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mov destination,source

mov reg,reg
mov mem,reg
mov reg,mem
mov mem,imm
mov reg,imm

类似 C语言中destination=source

MOV指令需要遵循的规则：

  • 两个操作数的尺寸必须一致。
  • 两个操作数不能同时为内存操作数。
  • 目的操作数不能是CS，EIP和IP。
  • 立即数不能直接送至段寄存器。
  • 段寄存器仅用于实地址模式（即80386中的保护模式下不行）下运行的程序。
  • 内存之间的移动通过寄存器暂存。如：
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    .data
var1 WORD ?
var2 WORD ?
.code
mov ax,var1
mov var2,ax

MOVZX

move with zero-extend

1
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4

movzx r32,r/m8
movzx r32,r/m16
movzx r16,r/m8

MOVSX

move with sign-extend

1
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3
4

movsx r32,r/m8
movsx r32,r/m16
movsx r16,r/m8

XCHG

exchange data: 交换两个操作数的内容。

1
2
3

xchg reg,reg
xchg reg,mem
xchg mem,reg

加减法类指令

INC和DEC

  • 含义：increment和decrement，加1、减1。
  • 格式：
    1
2

    inc reg/mem
dec reg/mem
  • 例子：
    1
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    .data
myWord WORD 1000h
.code
inc myWord		; 1001h
mov bx,myWord
dec bx		; 1000h
  • 影响的标志位：INC和DEC指令不影响进位标志

ADD

  • 含义：将同尺寸的源操作数和目的操作数相加，结果在目的操作数中（不改变源操作数）。
  • 格式：与MOV指令相同。
    1

    add 目的操作数,源操作数
  • 例：
    1
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    .data
var1 DWORD 10000h
var2 DWORD 20000h
.code
mov eax,var1
add eax,var2	; 30000h

SUB

  • 含义：将源操作数从目的操作数中减掉，结果在目的操作数中（不改变源操作数）。
  • 格式：与MOV、ADD指令相同。
    1

    sub 目的操作数,源操作数
  • 例：
    1
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7

    .data
var1 DWORD 30000h
var2 DWORD 10000h
.code
mov eax,var1
sub eax,var2	; 20000h
  • 影响的标志位：CF、ZF、SF、OF、AF、PF

NEG

  • 含义：negate，求负。将操作数按位取反、末位加1。
  • 格式：
    1
2

    neg reg
neg mem
  • 影响的标志位：CF、ZF、SF、OF、AF、PF

标志位

  • 零标志和符号标志
  • 进位标志（无符号算术运算）：INC和DEC指令不影响进位标志。
  • 溢出标志（有符号算术运算）
    1

    OF=C𝑛⊕C(𝑛−1)

    其中，Cn为符号位产生的进位，即标志位CF； Cn-1为最高有效位向符号位产生的进位。

例子程序

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.386
.MODEL flat, stdcall
.STACK 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD
.data
Rval SDWORD ?
Xval SDWORD 26
Yval SDWORD 30
Zval SDWORD 40
.code
main PROC
	mov ax,1000h   ; INC and DEC
	inc ax	    ; 1001h
	dec ax	    ; 1000h
	; Expression: Rval = -Xval + (Yval - Zval)
	mov  eax,Xval
	neg  eax	    ; -26
	mov  ebx,Yval
	sub  ebx,Zval  ; -10
	add  eax,ebx
	mov  Rval,eax  ; -36
	; Zero flag example:
	mov cx,1
	sub cx,1		; ZF = 1
	mov ax,0FFFFh
	inc ax		; ZF = 1
	; Sign flag example:
	mov cx,0
	sub cx,1		; SF = 1
	mov ax,7FFFh
	add ax,2		; SF = 1
	; Carry flag example:
	mov al,0FFh
	add al,1		; CF = 1, AL = 00
	; Overflow flag example:
	mov  al,+127
	add  al,1		; OF = 1
	mov  al,-128
	sub  al,1		; OF = 1
	INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main

和数据相关的操作符

OFFSET

  • OFFSET 操作符返回数据标号的偏移地址（标号距数据段开始的距离，以字节为单位）。
  • 保护模式下偏移总是32位的。
  • 实模式下偏移只有16位。
  • 可与直接偏移操作数联合使用

例如（假设bVal位于00303000h处）:

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.data
bVal  BYTE  ?
wVal  WORD  ?
dVal1 DWORD ?
dVal2 DWORD ?
.code
……
mov esi,OFFSET bVal	  ; ESI = 00303000
mov esi,OFFSET wVal	  ; ESI = 00303001
mov esi,OFFSET dVal1	; ESI = 00303003
mov esi,OFFSET dVal2	; ESI = 00303007
mov esi,OFFSET bVal + 1
……

PTR

用来重载操作数的默认尺寸。

必须和以下标准数据类型联合使用：BYTE，SBYTE，WORD，SWORD，DWORD，SDWORD，FWORD，QWORD，TBYTE

例如：

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.data
myDouble DWORD 12345678h
.code
mov ax, myDouble			; 错误
mov ax, WORD PTR myDouble		; ax = 5678h
mov ax, WORD PTR [myDouble+2]	; ax = 1234h
mov bl, BYTE PTR myDouble		; bl = 78h

TYPE

返回按字节计算的变量的单个元素的大小。 例如如下代码：

1
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.data
var1 BYTE ?
var2 WORD ?
var3 DWORD ?
var4 QWORD ?

则有：

表达式值
TYPE var11
TYPE var22
TYPE var34
TYPE var48

LENGTHOF

计算数组中元素的个数。例如：

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.data
byte1    BYTE 10,20,30
array1   WORD 30 DUP(?),0,0
array2   WORD 5 DUP(3 DUP(?))
arrar3   DWORD 1,2,3,4
digitStr BYTE "12345678",0

则有：

表达式值
LENGTHOF byte13
LENGTHOF array130+2
LENGTHOF array25×3
LENGTHOF array34
LENGTHOF digitStr9

注意如下代码：

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pitches WORD 0960H,0960H,0960H,0960H,0960H,0960H,0BB8H,0960H,0834H,0960H
        WORD 0BB8H,0CE4H,0BB8H,0960H,0960H,0BB8H,0960H,0BB8H,0CE4H,0E10H
        WORD 0BB8H,0CE4H,0BB8H,0BB8H,0CE4H,1068H,0E10H,0CE4H,0834H,0834H
        WORD 0960H,0BB8H,0834H,0960H,0960H,0BB8H,0CE4H,0BB8H,0960H,0960H
        WORD 0BB8H,0CE4H,0BB8H,0960H,0BB8H,0CE4H,0BB8H,1068H,0E10H,0CE4H
        WORD 0BB8H,0E10H
pitches_len=( $ - pitches)/2 ; =52，即正确的
pitches_len=LENGTHOF pitches ; =10，即错误的

SIZEOF

SIZEOF返回值＝LENGTHOF返回值×TYPE返回值。例如下代码：

1
2

.data
intArray WORD 32 DUP(0)

则有：

表达式值
TYPE intArray2
LENGTHOF intArray32
SIZEOF intArray64

间接寻址

间接操作数（寄存器间接寻址）

用寄存器作为指针，通过改变指针寄存器的值来访问数组中的不同元素，这种寻址方式称为寄存器间接寻址，存放地址的寄存器称为间接操作数

间接操作数只能用SI，DI，BX，BP。通常尽量避免使用BP（BP常用来寻址堆栈而不是数据段）（32位汇编，即保护模式中可以是任何用方括号括起来的32位通用寄存器（EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI，EBP、ESP）。例如：

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.data
val1 BYTE 10h
.code
main proc
  mov si,OFFSET val1
  mov AL,[si] ;AL=10h

PTR与间接操作数的联合使用例：

1
2

inc [esi]	; error: operand must have size
inc BYTE PTR [esi]

变址操作数（寄存器相对寻址）

例（32位）：

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.data
arrayB BYTE 10h,20h,30h
.code
mov esi,0
mov al,[arrayB + esi]	; AL = 10h
mov al,arrayB[esi]	; 同上，另一种格式
mov esi,OFFSET arrayB
mov al,[esi]			; AL = 10h
mov al,[esi+1]		; AL = 20h
mov al,[esi+2]		; AL = 30h

实模式（即16位汇编）下只能使用SI，DI，BX，BP寄存器。（尽量避免使用BP寄存器）

JMP和LOOP指令

控制转移（跳转）或分支是一种改变程序执行顺序的方法。 控制转移可分为两种： 无条件转移：以JMP指令为例 条件转移：以LOOP指令为例

JMP

例：创建一个循环

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top:
		.
		.
		.
		jmp top		; repeat the endless loop

LOOP

格式：

1

LOOP 目的地址

LOOP指令的执行过程：ECX-=1; ECX=0?退出循环:跳转到目的地址; ECX-=1; ....

  • 在实地址模式下，用做默认循环计数器的是CX而不是ECX。如：
    1
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        mov  ax,0
    mov  cx,5
L1: inc  ax
    loop L1

    循环结束时，AX=5 ECX=0

  • 在 32 位 CPU 中的任何模式下，LOOPD指令都使用ECX作为循环计数器；LOOPW都使用CX作为循环计数器。
  • 循环的目的地址与当前地址只能在相距-128到+127字节的范围之内。机器指令平均3字节左右，因此一个循环平均最多只能包含大约42条指令。
  • 循环可以嵌套。如：
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    .data
count DWORD ?
.code
    mov ecx,100
L1: mov count,ecx
    mov ecx,20
L2: .
    .
    loop L2
    mov ecx,count
    loop L1

过程—— PROC 相关指令

与外部库链接

链接库：包含已经编译成机器码的过程的文件。

编译源文件->产生目标文件->插入到库中

链接库如何工作？假设程序要调用Irvine32.inc文件中的名为WriteString的过程在控制台上显示字符串，则：

  1. 程序中要用 PROTO 伪指令声明要调用的程序。Irvine32.inc中包含语句WriteString PROTO
  2. 用一条 CALL 指令执行 WriteString 过程: call WriteString
  3. 当程序被编译时，编译器为 CALL 指令的目标地址留出空白，该空白将由链接器填充。
  4. 链接器在链接库中查找WriteString这个名字，从库中把合适的机器指令拷贝到程序的可执行文件中，并把WriteString的地址插入到CALL指令中。

链接器的命令行选项 例：

1

Link32 /subsystem:windows HelloWin.obj user32.lib kernel32.lib

链接时引入user32.lib和kernel32.lib文件->运行时就会引用user32.dll和kernel32.dll

kernel32.lib可以在Microsoft Windows平台软件开发包（platform SDK）中找到，它包含了存储在另一个文件 —— kernel32.dll 中的操作系统函数的链接信息。

存在的问题：

  1. .inc、.obj、.dll文件的作用与联系？

经典例子

整数数组求和

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; This program sums an array of words. (SumArray.asm)
.386
.MODEL flat, stdcall
.STACK 4096
ExitProcess PROTO,dwExitCode:DWORD
.data
intarray WORD 100h,200h,300h,400h
.code
main PROC
	mov  edi,OFFSET intarray	; address of intarray
	mov  ecx,LENGTHOF intarray	; loop counter
	mov  ax,0				; zero the accumulator
L1:
	add  ax,[edi]			; add an integer
	add  edi,TYPE intarray   	; point to next integer
	loop L1				; repeat until ECX = 0
	INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main

拷贝字符串

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TITLE Copying a String                  (CopyStr.asm)
; This program copies a string.
INCLUDE Irvine32.inc
.data
source  BYTE  "This is the source string",0
target  BYTE  SIZEOF source DUP(0),0
.code
main PROC
	mov  esi,0			; index register
	mov  ecx,SIZEOF source	; loop counter
L1:
	mov  al,source[esi]	; get a character from source
	mov  target[esi],al	; store it in the target
	inc  esi			; move to next character
	loop L1			; repeat for entire string
	INVOKE ExitProcess,0
main ENDP
END main

链接

缩略语

  • AF: Auxiliary carry Flag（辅助进位标志）
  • AH: Accumulator register High（寄存器 A 高位）
  • AL: Accumulator register Low（寄存器 A 低位）
  • AMD: Advanced Micro Devices
  • ASCII: American Standard Code for Information Interchange
  • AT: Advanced Technology
  • AX: Accumulator register （寄存器 A）
  • BH: Base register High（寄存器 B 高位）
  • BIOS: Basic Input Output System
  • BIU: Bus Interface Unit（总线接口单元）
  • BL: Base register Low（寄存器 B 低位）
  • BP: Base Pointer
  • BX: Base register（寄存器 B）
  • CF: Carry Flag（进位标志）
  • CH: Count register High（寄存器 C 高位）
  • CL: Count register Low（寄存器 C 低位）
  • CPU: Central Processing Unit
  • CS: Code Segment（代码段）
  • CX: Count register（寄存器 C）
  • DD: Define Dword
  • DEC: DECrement（递减）
  • DH: Data register High（寄存器 D 高位）
  • DI: Destination Index
  • DL: Data register Low（寄存器 D 低位）
  • DOS: Disk Operating System
  • DQ: Define QWORD
  • DS: Data Segment
  • DT: Define TBYTE
  • DUP: DUPlicate
  • DW: Define WORD
  • DWORD: Double WORD
  • DX: Data register（寄存器 D）
  • EAX: Extented AX
  • EBP: Extented BP
  • EBX: Extented BX
  • ECX: Extented CX
  • EDI: Extented DI
  • EDX: Extented DX
  • EIP: Extented IP
  • ENDP: END Process
  • ENDS: END Segment
  • EQU: EQUal
  • ES: Extra Segment
  • ESI: Extented SI
  • ESP: Extented SP
  • EU: Execute Unit
  • EXE: EXEcute
  • FS: File System
  • FWORD: Far WORD
  • IA: Intel Architecture
  • IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • INC: INCrement
  • INT: INTerrupt
  • IO: Input Output
  • IP: Instruction Pointer
  • JMP: JuMP
  • KB: Kilobyte
  • LOOPD: LOOP DWORD
  • LOOPW: LOOP WORD
  • MB: Megabyte
  • MMX: Multi-Media Extensions
  • MOV: MOVe
  • MOVSX: MOVe with Sign-eXtend
  • MOVZX: MOVe with Zero-eXtend
  • MUL: MULtiplication
  • MZ: Mark Zbikowski
  • NEG: NEGative
  • NT: New Technology
  • NT: Windows New Technology (Windows NT)
  • OF: Overflow Flag
  • OOP: Object-Oriented Programming
  • OS: Operating System
  • OV: OVerflow
  • PARA: PARAgraph
  • PF: Parity Flag
  • PROC: PROCess
  • PROTO: PROTOtype
  • PTR: PoinTeR
  • QWORD: Quadruple WORD
  • SBYTE: Sign BYTE
  • SDK: Software Development Kit
  • SDWORD: Sign DWORD
  • SF: Sign Flag
  • SI: Source Index
  • SIMD: Single Instruction, Multiple Data
  • SP: Stack Pointer
  • SS: Stack Segment
  • SUB: SUBtract
  • SWORD: Sign WORD
  • TBYTE: TB
  • XCHG: eXCHanGe data
  • ZF: Zero Flag *[AF]: Auxiliary carry Flag（辅助进位标志） *[AH]: Accumulator register High（寄存器 A 高位） *[AL]: Accumulator register Low（寄存器 A 低位） *[AMD]: Advanced Micro Devices *[ASCII]: American Standard Code for Information Interchange *[AT]: Advanced Technology *[AX]: Accumulator register （寄存器 A） *[BH]: Base register High（寄存器 B 高位） *[BIOS]: Basic Input Output System *[BIU]: Bus Interface Unit（总线接口单元） *[BL]: Base register Low（寄存器 B 低位） *[BP]: Base Pointer *[BX]: Base register（寄存器 B） *[CF]: Carry Flag（进位标志） *[CH]: Count register High（寄存器 C 高位） *[CL]: Count register Low（寄存器 C 低位） *[CPU]: Central Processing Unit *[CS]: Code Segment（代码段） *[CX]: Count register（寄存器 C） *[DD]: Define Dword *[DEC]: DECrement（递减） *[DH]: Data register High（寄存器 D 高位） *[DI]: Destination Index *[DL]: Data register Low（寄存器 D 低位） *[DOS]: Disk Operating System *[DQ]: Define QWORD *[DS]: Data Segment *[DT]: Define TBYTE *[DUP]: DUPlicate *[DW]: Define WORD *[DWORD]: Double WORD *[DX]: Data register（寄存器 D） *[EAX]: Extented AX *[EBP]: Extented BP *[EBX]: Extented BX *[ECX]: Extented CX *[EDI]: Extented DI *[EDX]: Extented DX *[EIP]: Extented IP *[ENDP]: END Process *[ENDS]: END Segment *[EQU]: EQUal *[ES]: Extra Segment *[ESI]: Extented SI *[ESP]: Extented SP *[EU]: Execute Unit *[EXE]: EXEcute *[FS]: File System *[FWORD]: Far WORD *[IA]: Intel Architecture *[IEEE]: Institute of Electrical and Electronics Engineers *[INC]: INCrement *[INT]: INTerrupt *[IO]: Input Output *[IP]: Instruction Pointer *[JMP]: JuMP *[KB]: Kilobyte *[LOOPD]: LOOP DWORD *[LOOPW]: LOOP WORD *[MB]: Megabyte *[MMX]: Multi-Media Extensions *[MOV]: MOVe *[MOVSX]: MOVe with Sign-eXtend *[MOVZX]: MOVe with Zero-eXtend *[MUL]: MULtiplication *[MZ]: Mark Zbikowski *[NEG]: NEGative *[NT]: New Technology *[NT]: Windows New Technology (Windows NT) *[OF]: Overflow Flag *[OOP]: Object-Oriented Programming *[OS]: Operating System *[OV]: OVerflow *[PARA]: PARAgraph *[PF]: Parity Flag *[PROC]: PROCess *[PROTO]: PROTOtype *[PTR]: PoinTeR *[QWORD]: Quadruple WORD *[SBYTE]: Sign BYTE *[SDK]: Software Development Kit *[SDWORD]: Sign DWORD *[SF]: Sign Flag *[SI]: Source Index *[SIMD]: Single Instruction, Multiple Data *[SP]: Stack Pointer *[SS]: Stack Segment *[SUB]: SUBtract *[SWORD]: Sign WORD *[TBYTE]: TB *[XCHG]: eXCHanGe data *[ZF]: Zero Flag
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