第5章汇编语言程序相关设计

1、第5章汇编语言程序相关设计5.1顺序程序设计 nC.Bohm在1966年就提出：每个程序都由三种基本结构组成：n 顺序结构：按先后顺序执行的语句体；n 选择结构：根据条件选择两个或若干个分支之一来执行的语句结构；n 重复结构：满足条件重复执行某个语句体的语句结构。n这三种控制结构的一个共同点就是：每种结构只有一个入口和一个出口。n顺序结构是程序设计中最简单最基本的结构，在顺序结构中程序的执行流程按各条指令存储的先后顺序依次进行，不产生分支和转移。n5.2分支程序设计分支程序设计n分支程序有单路分支、两路分支和多路分支，如下图所示，它们相当于高级语言中IF-THEN、IF-THEN-ELSE和C

2、ASE语句。1. 用转移指令实现分支 n分支程序判断标志位的状态是否满足条件来实现流程的分支。因此，在一条对FL状态标志位产生影响的指令后面，用判断标志位状态的条件转移指令都可能使程序产生分支。无条件转移指令也使程序产生分支，为使程序流程清晰，无条件转移指令应尽量少用，多用将破坏程序的结构。n编程举例：对ASCII字符串加偶校验n计算机系统中常用一个字节的七位(D6D0)表示 ASCII字符，余下的最高位(D7)用作奇偶校验(parity check)位。所谓的奇（或偶）校验，就是对奇偶校验位(D7)赋“1”或“0”以使每字节8bit中“1”的总数为奇（或偶）数个；通过检查数据的奇偶性来判断其

3、在传送、存储过程中是否正确。n设从STRING单元开始存放一个ASCII字符串，已知字符串以ASCII码24H（字符$）结束，请编程对该字符串加偶校验。n具体作法是：取出一个字符，判断其是否为$，若是则结束；否则先将D7位置“1”，再判奇偶标志PF，若PF=1（偶）则将已加偶校验的数送回原单元，若PF=0(奇)则说明原数中“1”的个数已为偶数，所以原单元的内容不变；重复以上操作，直到结束。按照以上算法（请读者画出流程图）编制程序如下。DATA SEGMENT STRINGDB 36H, 57H,73H,56H,29H,96H,3EH,7FH,30H DB 20 DUP(?) DB This i

4、s a computor,24HDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOVAX,DATA MOV DS,AX LEA BX,STRING MOV DL,24H ; 结束标志送DL AGAIN: MOV AL,BX CMP AL,DL ; 与结束标志比较 JZ DONE ; AL为结束标志转结束 OR AL,80H ; 把AL的D7值1 JNP NEXT ; PF=0(为奇)则转移至NEXT MOV BX,AL ; 为偶则送回已加校验的字符 NEXT: INC BX ; 指向下一单元 JMP AGAIN ; 继续 DONE: M

5、OV AH,4CH INT 21HCODE ENDS ENDSTART2. 用MASM 6.x条件控制伪指令实现分支 nMASM 6.x引入了IF条件控制伪指令，类似于高级语言的分支语句功能。在汇编时，该伪指令语句自动展开，生成比较和条件转移指令序列，实现程序流程分支，简化了分支结构的编程。条件控制伪指令语句格式如下(尖括号内是必选项，方括号内是可选项) ：n.IF n 分支体1；条件1为真（非0），执行分支体1n .ELSEIF n 分支体2；条件1为假，条件2为真，执行分支体2n .ELSEn 分支体3 ；条件1和条件2都为假，执行分支体3n.ENDIF2. 用MASM 6.x条件控制伪指

6、令实现分支（续）n条件表达式中的变量，用DB、DW、DD定义的一律作为无符号数；若比较的是带符号数，则应该用SBYTE、SWORD、SDWORD伪指令定义之。采用寄存器数、存储器数或常数作比较时，也默认为无符号数；若要作为有符号数，必须用SBYTE PTR或SWORD PTR等操作符改变其原来的属性。若比较中有一个数是带符号数，则条件表达式强制另一个数也为带符号数。n例：下面程序段比较b2-4ac，若0转ADDRESSR去求两个不相等的实根，若=0转ADDRESSE去求单实根，若AXnLEABX,ADDRESSRn .ELSEIF SWORD PTR DX=AXnLEABX,ADDRESSEn

7、 .ELSEnLEABX,ADDRESSMnENDIFnJMPBX ；转到响应的入口求根n 5.3 循环程序设计 n凡重复执行的系列操作均可用循环程序来实现。 循环程序一般由四个部分组成：n 初始化部分：为循环做准备工作，如设置计数器及地址指针初值等。n 循环体：这部分是重复执行的指令序列，须精心设计。n 循环修改部分：修改地址指针及计数器或条件等，为下一次循环操作 做准备。n 循环控制部分：判断是否继续循环。n循环程序的基本结构有两种，如下图(左)所示。n结构(a)的循环控制部分在循环体之后，所以循环体至少被执行一次， 结构(b)的循环控制在循环体的前面，所以循环体有可能一次都不被执行。不管

8、哪种结构，一般都不能用转移指令直接进入循环体内，但允许在循环体内用转移指令转到循环体外。n对于循环程序设计，一般多采用两种控制方式计数控制：要求循环次数已知，控制方法是给计数器一个初值，然后每 循环一次计数器减1，直到循环计数器的值达到零后退出循环；条件控制（如结束标志控制），在这种方式中循环的次数通常未知，条 件满足（如循环结束标志出现），退出循环。n复杂算法常用多重循环实现。多重循环是一层套一层的循环嵌套，外层包含内层，各层之间不得交叉，而且不允许用转移指令从外层转到内层。结构如下图(右)所示。 5.3 循环程序设计（续）n1. 用条件转移或循环控制指令实现循环 n例：将十进制数BUFD转

9、换成二进制数，存入BUFB。n十进制数转换成二进制数可以用“按权展开相加”法。设AX中四位无符号BCD数的码元分别为ABCD，则其值为：nA*103+B*102+C*10+D= (0+A)*10+B)*10+C)*10+D。n按照上面公式，先将四位十进制数保存到BX中；AX作为中间结果（乘10加下一位BCD数）和最后结果的存储单元先清零；然后将BX中的高位BCD数移至DX（移4次，一位十进制数）；加到AX中，AX再乘10；如此反复4次（四位十进制数）。乘10用加法进行：10 x=2x+8x（x分别左移2位和3位再相加）。因为加和乘都是按二进制运算规则进行的，所以最后在AX中得到转换后的二进制结

10、果，将其存入BUFB单元。程序如下：n .MODEL SMALLn .386n .DATAnBUFDDW5189HnBUFBDW?5.3 循环程序设计（续）n.CODEn.STARTUPn MOV BX,BUFDn MOV AX,0n MOV CH,4 ; 四位BCD数共需移位4次(控制外循环)n LOP1:MOV DX,0n MOV CL,4 ; 移一位BCD数的移位次数(控制内循环)n LOP2: ROL BX,1 ; 分离十进制的各位(移一位BCD数)n RCL DX,1n DEC CLn JNZ LOP2 ; 一位BCD数移完否？未完继续 ADD AX,DX ; 加下1位BCD数n C

11、MP CH,1 ; CH=1则AX已加完最低位的BCD数 JZ DONE ; 加完最后一位BCD数就转DONE（结束） ADD AX,AX ; 开始做*10运算n MOV SI,AX ; 存*2的结果 n ADD AX,AX ; *4n ADD AX,AX ; *8n ADD AX,SI ; *8与*2相加n DEC CH ; 外循环变量减1n JMP LOP1 ; 未加完全部BCD数，再继续 DONE:MOVBUFB,AX ；存结果n .EXIT 0 ; 返回操作系统 END5.3 循环程序设计（续）n例：将二进制数NUMB转换成十进制数NUMDn设AX中为16位无符号二进制数，将其转换成B

12、CD数的算法也可以用“按权展开”，具体计算公式为：(0+D15)*2+D14)*2+D1)*2+D0。AX所能表达二进制无符号数范围为0-FFFFH，转换成十进制数后范围为0-65535，超出两字节，所以按通用情况考虑，结果要存放在DXAX中。n将二十转换先定义成一个过程BTODAX保存到BX后清零，通过BX左移将二进制数的Di移入CF，执行指令ADC AX,0来实现AX+Di；再AXAX*2；反复做AXAX+Di和AXAX*2，前者做16次、后者做15次；实际上要考虑转换结果超过16位，即达到五位十进制数，超过的部分放入 DX中，所以对DX也要像对AX一样做+CF进位标志和*2操作。因为要得

13、到十进制结果，所以每次相加之后都要进行十进制调整，但基本 集指令DAA只能对AL中的内容进行调整，为要对AX和DX中的内容进行调 整，在程序开始部分定义了一个宏“XDAX”，用DAA指令逐次完成之。按题目要求，主程序将二进制数NUMB送到AX中，调用二十转换的过程 BTOD，最后存DXAX中结果。.MODEL SMALL.486XDAX MACRO ; 定义对AX和DX进行十进制调整的宏 DAA XCHGAH,AL ADC AL,0 DAA XCHG AH,ALXCHGAX,DXADCAX,0 DAA XCHGAH,AL ADC AL,0 DAA XCHG AH,ALXCHGAX,DX END

14、M.DATANUMBDW8AB9HNUMDDW?,?.STACK.CODE.STARTUPMOVAX,NUMBCALLBTODMOVNUMD,AX；保存转换结果MOVNUMD+2,DX.EXIT 0FBTODLABELFAR; 该过程也可为其他段调用（共享）BTODPROCNEAR MOV BX,AX MOV AX,0 MOV DX,0 MOV CX,16 ; +Di和*2反复做16次和15次 NEXT：ROL BX,1 ; CFDi ADC AX,0 ; AXAX+Di XDAX ; 十进制调整 CMP CX,1 ; 做完否？ JZ DONE ; 加完16次则转DONE(结束返回) ADD

15、AX,AX ; 低位部分AX*2 XDAX LOOP NEXT ; 未完继续 DONE： RETBTOTENDPEND 2. 用MASM 6.x循环控制伪指令实现循环 n(1) .WHILE.ENDW伪指令语句伪指令语句n格式：.WHILE ；条件为真执行循环体 循环体.ENDWn条件表达式与条件控制语句中的相同。n(2) .REPEATUNTIL伪指令语句伪指令语句n格式：.REPEAT；重复执行循环体 循环体.UNTIL ；直到条件为真结束循环n(3) .REPEATUNTILCXZ伪指令语句伪指令语句n格式：.REPEAT 循环体.UNTILCXZ 条件表达式n语句中条件表达式是可选项，

16、没有条件表达式将汇编成一条LOOP指令（重复执行直到CX减1后等于0），带条件表达式时循环结束的条件是CX减1后等于0或条件为真。n(4) 其它控制循环执行的伪指令语句其它控制循环执行的伪指令语句n.BREAK ;无条件退出当前循环n .CONTINUE ;转入循环体的开始处，进入下一轮循环 例5-47 求10！和110的整数和。用.WHILEENDW伪指令用.REPEATUNTIL伪指令MOVEAX,1MOVEAX,1MOVBX,0MOVBX,0MOVCX,1MOVCX,1.WHILECX10MOVMEMDD,EAX;存阶乘积MOVMEMDD,EAXMOVMEMWD,BX;存累加和MOVME

17、MWD,BX5.4保护方式编程 n32位微处理器只有工作在保护方式下，才能发挥其本身的强大功能。在保护方式下：n32/36条地址线有效，可寻址4GB/64GB物理地址空间；n 扩充的存储器分段和可选的分页机制，硬件上实现了存储器的保护和 共享，支持实现虚拟存储器；n支持多任务，可快速进行任务切换，实现任务环境的保护；n 具有四个特权级和完善的特权检查机制，在进行资源共享的同时有效 地实现了任务隔离，保证代码和数据的安全；n支持虚拟86方式，在保护方式下可同时执行多个8086程序。n1. 方式的切换方式的切换n(1) 切换到保护方式切换到保护方式n从实方式切换到保护方式，要设置相应的段描述符和全

18、局描述符表GDT。n为此，要先建立64位长的段描述符结构和48位长的伪描述符结构。DESCRIPTOR STRUC；段描述符共8个字节 LIMITDW 0；16位段界限 BASELDW0；段基址低16位 BASEMDB0；段基址1623位 ATTRIBUTESDW0；16位段属性 BASEHDB0；段基址2431位DESCRIPTOR ENDS 5.4保护方式编程（续）n伪描述符在装入48位全局描述符表寄存器GDTR时要用到。nPDESCRIPTORSTRUCnLIMITDW0；16位段界限nBASEDD0；32位段基址nPDESCRIPTORENDSn切换到保护方式，必须将控制寄存器CR0的

19、第0位置1，打开A20地址线（在实方式下A19A0有效，可寻址1MB存储空间），同时保证段间跳转将代码段的选择子装入到CS寄存器。为此分别定义了三个宏，如下所示。nTO_PROTECTMACRO；使CR0.0置1的宏MOVEAX,CR0OREAX,1MOVCR0,EAXENDM nENABLE_A20MACRO；打开A20的宏PUSHAXINAL,92HORAL,2；将D1置为1OUT92H,AL；输出到92H端口，打开A20 POPAX ENDM 5.4保护方式编程（续）nJUMPFAR MACRO selector, offsets DB0EAH ；JMP指令的机器码11101010 DW

20、offsets；偏移地址 DWselector；段选择子 ENDMn(2) 切换回实方式切换回实方式n切换回实方式，所做的操作与上述的相反。其中段间跳转的宏JUMPFAR的传递参数选择实方式下的段选择子和偏移量即可，只须再定义CR0.0清0和关闭A20的两个宏。nTO_REALMACRO ；CR0.0清0的宏nMOVEAX,CR0nANDEAX,0FFFFFFFEHnMOVCR0,EAXnENDMnDISABLE_A20MACRO ；关闭A20的宏nPUSHAXnINAL,92HnANDAL,0FDH ；将D1清0nOUT92H,AL ；输出到92H端口，关闭A20nPOPAXnENDM 2.

21、 保护方式编程举例 n下面程序描述了如何从实方式转换到16位段的保护方式，以及再怎样返回实方式。n .386P；使用386指令集DATA SEGMENTUSE16；16位数据段GDT LABELBYTE；定义全局描述符表，GDT为BYTE类型EMPTYDESCRIPTOR ；第一个描述符是空的CSEGDESCRIPTOR 0FFFFH,98H,；定义代码段描述符，32位段基址未设置C_SEL=CSEG-GDT；代码段描述符选择子DSEGDEISCRIPTOR 0FFFFH,0,68H,92H,；数据段描述符D_SEL=DSEG-GDT；数据段描述符选择子GDTLEN=$-GDT；求GDT实际长度（+1）VGDTR PDESCRIPTOR GDTLEN-1, ；伪描述符，其段界限为GDT的实际长度 ；32位段基址未设置（暂为缺省值0）DATA ENDSCODE SEGMENT USE16；定义16位代码段 ASSUME CS:CODE,DS:DATA；段关联2. 保护方式编程举例（续）n；以下为切换回实方式的步骤。首先将实模式下段选择子和偏移地址装入CS:IP， 清除指令预取队列n JUMPFAR ,Realmode: TO_REAL；CR0.0清0，切换回实方式 DISAB