汇编语言_入门经典教材-页精要

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1、汇编入门(1 讲) 核心提示：1.1 汇编语言的由来及其特点1.1.1 机器语言机器指令是 CPU 能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成，操作码指出该指令所要完成的操 作，即指令的功能，操作数指出参与运算的对象，以及运算结果所存放的位置等。由于机器指令与CPU 紧密相关，所以，不同种类. 1.1 汇编语言的由来及其特点 1.1.1 机器语言 机器指令是CPU 能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成，操作码指出该指令所要完成的操作，即指令的功能，操作数指出参与运算的对象，以及运算结果所存放的位置

2、等。 由于机器指令与CPU 紧密相关，所以，不同种类的CPU 所对应的机器指令也就不同，而且它们的指令系统往往相差很大。但对同一系列的CPU 来说，为了满足各型号之间具有良好的兼容性，要做到：新一代 CPU 的指令系统必须包括先前同系列CPU 的指令系统。只有这样，先前开发出来的各类程序在新一代CPU 上才能正常运行。 机器语言是用来直接描述机器指令、使用机器指令的规则等。它是CPU 能直接识别的唯一一种语言，也就是说，CPU 能直接执行用机器语言描述的程序。 用机器语言编写程序是早期经过严格训练的专业技术人员的工作，普通的程序员一般难以胜任，而且用机器语言编写的程序不易读、出错率高、难以维护

3、，也不能直观地反映用计算机解决问题的基本思路。 由于用机器语言编写程序有以上诸多的不便，现在几乎没有程序员这样编写程序了。 1.1.2汇编语言 虽然用机器语言编写程序有很高的要求和许多不便，但编写出来的程序执行效率高，CPU 严格按照程序员的要求去做，没有多余的额外操作。所以，在保留“ 程序执行效率高”的前提下，人们就开始着手研究一种能大大改善程序可读性的编程方法。 为了改善机器指令的可读性，选用了一些能反映机器指令功能的单词或词组来代表该机器指令，而不再关心机器指令的具体二进制编码。与此同时，也把CPU 内部的各种资源符号化，使用该符号名也等于引用了该具体的物理资源。 如此一来，令人难懂的二

4、进制机器指令就可以用通俗易懂的、具有一定含义的符号指令来表示了，于是，汇编语言就有了雏型。现在，我们称这些具有一定含义的符号为助忆符，用指令助忆符、符号地址等组成的符号指令称为汇编格式指令(或汇编指令)。 汇编语言是汇编指令集、伪指令集和使用它们规则的统称。伪指令是在程序设计时所需要的一些辅助性说明指令，它不对应具体的机器指令，有关内容在以后的各章节中会有详细叙述，在此不展开介绍。 用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序，或汇编语言源程序，在本教材中或特定的环境下，也可简称为源程序。汇编语言程序要比用机器指令编写的程序容易理解和维护。 1.1.3汇编程序 用汇编语言编写的程序大大提高了程序的可读

5、性，但失去了CPU 能直接识别的特性。例如用汇编语言书写的指令：MOV AX, BX，CPU 不会知道这几个字符所表达出来的功能，但程序员一看就知道：要求CPU 把寄存器BX的值传送给寄存器AX。 把机器指令符号化增加了程序的可读性，但引起了如何让CPU 知道程序员的用意，并按照其要求完成相应操作的问题。解决该问题就需要一个翻译程序，它能把汇编语言编写的源程序翻译成CPU能识别的机器指令序列。这里，我们称该翻译程序为汇编程序。 从图中不难看出：汇编程序能把左边汇编语言源程序翻译成右边的机器指令序列。其中，把汇编语言指令“MOV AX, BX ” 和“ADD AX, 5 ” 分别转换成机器指令8

6、9D8H 和050500H ，而后者都是CPU 能直接识别的，所以，可执行它们。 目前，常用的汇编程序有：MASM、TASM 和DEBUG等。 1.1.4 汇编语言的主要特点 一方面，汇编语言指令是用一些具有相应含义的助忆符来表达的，所以，它要比机器语言容易掌握和运用，但另一方面，它要直接使用CPU 的资源，相对高级程序设计语言来说，它又显得难掌握。 汇编语言程序归纳起来大概有以下几个主要特性。 1 、与机器相关性 汇编语言指令是机器指令的一种符号表示，而不同类型的CPU 有不同的机器指令系统，也就有不同的汇编语言，所以，汇编语言程序与机器有着密切的关系。 由于汇编语言程序与机器的相关性，所以

7、，除了同系列、不同型号CPU 之间的汇编语言程序有一定程度的可移植性之外，其它不同类型(如：小型机和微机等)CPU 之间的汇编语言程序是无法移植的，也就是说，汇编语言程序的通用性和可移植性要比高级语言程序低。 2 、执行的高效率 正因为汇编语言有“与机器相关性” 的特性，程序员用汇编语言编写程序时，可充分发挥自己的聪明才智，对机器内部的各种资源进行合理的安排，让它们始终处于最佳的使用状态，这样做的最终效果就是：程序的执行代码短，执行速度快。 现在，高级语言的 编译程序在进行寄存器分配和目标代码生成时，也都有一定程度的优化(在后续课程编译原理的有关章节会有详细介绍)，但由于所使用的“优化策略”

8、要适应 各种不同的情况，所以，这些优化策略只能在宏观上，不可能在微观上、细节上进行优化。而用汇编语言编写程序几乎是程序员直接在写执行代码，程序员可以在程 序的每个具体细节上进行优化，这也是汇编语言程序执行高效率的原因之一。 3 、编写程序的复杂性 汇编语言是一种面向机器的语言，其汇编指令与机器指令基本上一一对应，所以，汇编指令也同机器指令一样具有功能单一、具体的特点。要想完成某件工作(如计算：A+B+C等)，就必须安排CPU 的每步工作(如：先计算A+B ，再把C 加到前者的结果上)。另外，在编写汇编语言程序时，还要考虑机器资源的限制、汇编指令的细节和限制等等。 由于汇编语言程序要安排运算的每

9、一个细节，这就使得编写汇编语言程序比较繁琐、复杂。一个简单的计算公式或计算方法，也要用一系列汇编指令一步一步来实现。 4 、调试的复杂性 在通常情况下，调试汇编语言程序要比调试高级语言程序困难，其主要原因有四： 汇编语言指令涉及到机器资源的细节，在调试过程中，要清楚每个资源的变化情况； 程序员在编写汇编语言程序时，为了提高资源的利用率，可以使用各种实现技巧，而这些技巧完全有可能破坏程序的可读性。这样，在调试过程中，除了要知道每条指令的执行功能，还要清楚它在整个解题过程中的作用； 高级语言程序几乎不显式地使用“转移语句” ，但汇编语言程序要用到大量的、各类转移指令，这些跳转指令大大地增加了调试程

10、序的难度。如果在汇编语言程序中也强调不使用“转移指令” ，那么，汇编语言程序就会变成功能单调的顺序程序，这显然是不现实的； 调试工具落后，高级语言程序可以在源程序级进行符号跟踪，而汇编语言程序只能跟踪机器指令。不过，现在这方面也有所改善，CV(CodeView) 、TD(Turbo Debug)等软件也可在源程序级进行符号跟踪了。 1.1.5 汇编语言的使用领域 综上所说，汇编语言的特点明显，其诱人的优点直接导致其严重的缺点，其“ 与机器相关” 和“ 执行的高效率” 导致其可移植性差和调试难。所以，我们在选用汇编语言时要根据实际的应用环境，尽可能避免其缺点对整个应用系统的影响。 下面简单列举几

11、个领域以示说明，但不要把它们绝对化。 1 、适用的领域 要求执行效率高、反应快的领域，如：操作系统内核，工业控制，实时系统等； 系统性能的瓶颈，或频繁被使用子程序或程序段； 与硬件资源密切相关的软件开发，如：设备驱动程序等； 受存储容量限制的应用领域，如：家用电器的计算机控制功能等； 没有适当的高级语言开发环境。 2 、不宜使用的领域 大型软件的整体开发； 没有特殊要求的一般应用系统的开发等。 1.2 数据的表示和类型 在用汇编语言进行程序设计时，程序员可以直接访问内存，对数据在存储器内的表示形式要有一个清晰的认识。下面，我们只简单介绍本课程所要用到的数据表示知识，为后面的学习作一点必要的准备

12、。 有关“数据表示” 的详细内容请参阅计算机组成原理中的相关章节。 1.2.1 数值数据的表示 (1)、二进制 在计算机内，数值是用二进制来表示的，每个二进制数按权相加就可得到其十进制数值。在书写二进制时，为了区别，在数据后面紧跟一个字母B。 二进制的一般表现形式为：bn-1b1b0 B ，其代表数值：bn-12n-1+b121+b020。 数据的二进制表示形式简单、明了，但它书写起来比较长，所以，通常情况下，我们在程序中不直接用二进制来书写具体的数值，而改用八进制、十进制或十六进制。 (2)、八进制 八进制是一种二进制的变形，三位二进制可变为一位八进制，反之也然。八进制的表示元素是：0 、1

13、 、7 。在书写时，为了区别，在数据后面紧跟一个字母Q。如：1234Q 、7654Q 、54Q 等都是八进制。 八进制数在程序中的使用频率不高。 (3)、十进制 十进制是我们最熟悉的一种数据表示形式，它的基本元素是：0 、1 、9 。在书写时，为了区别，在数据后面紧跟一个字母D。在程序中经常用十进制来表示数据。 (4)、十六进制 十六进制是另一种二进制的变形，四位二进制可变为一位十六进制，反之也然。十六进制的基本元素是：0 、1、9 、A、B 、F( 字母小写也可以)，其中：字母A、B 、F 依次代表10、11 、15 。 在书写时，为了区别，在数据后面紧跟一个字母H。当十六进制数的第一个字符

14、是字母时，在第一个字符之前必须添加一个0。如：100H、56EFH 、0FFH、0ABCDH等都是十六进制数。 十六进制在程序中的使用频率很高。 (5)、数值进制的总结和相互转换 表1.1 各种进制及其字符表示 进制 字符 例子 备注 二进制 B/Y(*) 1010B 、1011B八进制 Q/O 1234Q、311Q 十进制 D/T 1234D 、512D 十六进制 H 1234H、1011H(*)：字符Y、O和T 是宏汇编MASM系统所增加的进制表示符。 下面是各进制数据之间进行转换的控件，浏览者通过它可很好地掌握这些进制之间的转换方法。当十进制转化为其它进制时，浏览者还可进行实际的练习操作

15、。 (6)、数的补码表示法 在计算机内，为了表示正负数，并便于进行各种算术运算，对有符号数采用二进制的补码表示形式。 补码的最高位用来表示正负数：0正数，1负数。 正数的补码是其自身的二进制形式，负数的补码是把其正数的二进制编码变“反” ，再加1 而得。 (7)、二进制数的符号扩展 在汇编语言中，我们经常要对字/ 字节的数据进行操作。当把“字节” 转换成“字” ，或“字”转换成“双字” 时，就需要进行符号扩展。符号扩展的具体操作就是把已知信息的最高位扩展到所有更高位。 例1.1 把8 位补码01011010 、10101100 分别扩展成16 位补码。 解：根据符号扩展的含义，“字节字” 的具体扩展结果如下： 01011010 10101100 0000000001011010 11111111 10101100 例1.2 把16