简介

掌握汇编语言程序设计方法

顺序程序结构

分支程序结构

循环程序结构

重点

控制转移指令

转移指令的寻址方式

编制汇编语言程序的步骤

分析问题，确定算法

找出合理的算法及适当的数据结构

根据算法画出程序框图

由粗到细把算法逐步地具体化

根据框图编写源程序

上机调试

1.顺序程序结构

无分支、无循环、无转移，按照 程序书写的先后顺序以直线方式 单条顺序执行

控制机制

CS：主存中代码段的段基地址

EIP：将要执行指令的偏移地址

处理器自动增量EIP

设计要点

如何选择简单有效的算法

如何选择存储单元和工作单元

由于顺序程序结构就是一条线的往下执行，所以很简单，举几个例子也就明白了。

例1.1 自然数求和程序

1+2+3+…+N=？

等差数列求和：(1+N)*N/2

.data

num dword 3456

sum qword ?

.code

mov eax,num

add eax,1

mul num

shr edx,1 //无符号数，进行逻辑移位

rcr eax,1 //带进位的循环移位，保证edx的最低位移位到eax的最高位

mov dword ptr sum,eax

mov dword ptr sum + 4,edx

例1.2 显示CPU的Vendor信息

CPUID指令：EAX=0,获取CPU的供应商信息，返回结果存储在EBX,EDX,ECX寄存器

include io32.inc

.data

buffer byte 'The processor vendor ID is ',12 dup(0),0

buffersize = sizeof buffer

.code

start:

mov eax,0

cpuid

mov dword ptr buffer+buffersize - 13,ebx

mov dword ptr buffer+buffersize - 9,edx

mov dword ptr buffer+buffersize - 5,ecx

mov eax,offset buffer

call dispmsg

exit 0

end start

例1.3 复杂的表达式计算

编写程序完成表达式R=((XY+5)+4X)/Z的计算

X,Y,Z 均为DWORD类型的变量

Mov eax,X

Imul Y

add eax,5

Adc edx,0

Mov ebx,eax

Mov ecx,edx

Mov eax,X

mov esi,4

imul esi

add eax,ebx

Adc edx,ecx

Idiv Z

Mov R,eax

Mov R+4,edx

2.分支程序结构

目标:

理解分支结构的机器实现

掌握判断条件的实现与转移指令

了解分支结构优化方法

要点

条件的实现

条件流程控制

转移寻址和寻址方式

高级语言与汇编语言的if结构对比

高级语言

采用if语句，并根据条件表达式的 结果转向不同的程序分支

汇编语言

无明确的高级逻辑结构硬指令,通 过比较和跳转指令组合实现

用比较cmp、and或sub操作影 响(修改)状态标志

用条件转移指令判断标志位, 并产生到新地址的分支(跳转到 新地址)

if (op1==0) Cmp op1,0

{Je L1

x=1; y=2; mov x,0

}mov y,0

elsejmp L2

{L1:

x=0;y=0 ;mov x,1

}mov y,2

L2:

常用的影响状态标志的指令

逻辑指令

AND,OR,NOT,XOT,TEST

位运算

SHL,SHR,SAL,SAR,ROL,ROR,RCL,RCR

算数运算指令

ADD,ADC,SUB,SBB,CMP

CPU状态标志

CMP指令

格式：

CMP dest, src

影响标志：

溢出OF,符号SF,零ZF,进位CF,辅助进位AF,奇偶PF

转移指令

流程控制机制：

代码段寄存器CS指示代码段基地址

指令指针寄存器EIP指示将要执行指令的偏移地址

顺序执行，根据指令字节长度增加EIP

分支执行，根据目的地址修改EIP或CS

分类

转移范围：段内、段间

寻址方式：相对、直接、间接

1. 转移范围

段内转移:当前代码段范围内的转移

只改变EIP(偏移地址)

近转移(Near)NEAR32,NEAR16

短转移(Short)转移范围在127～-128字节

段间转移:不同代码段之间的转移

更改CS(段地址)和EIP(偏移地址)

远转移(Far) FAR32 ,FAR16

32位线性地址空间,48位远转移FAR32

实地址存储模型,32位远转移FAR16

2. 指令寻址方式

确定下一条指令的方法，操作数的形式

相对寻址方式(段内转移)

指令代码提供目标地址相对于当前EIP的位移量

操作数(位移量)=目标地址 - 当前EIP

目标地址(新EIP值)＝ EIP ＋ 位移量

直接寻址方式(段间转移)

指令代码直接提供目标地址

操作数 = 目标地址

新的CS:EIP ＝ 操作数高地址字：操作数低地址双字

间接寻址方式

指令代码指示寄存器或存储单元，目标地址来自寄存器或存储单元

操作数 = reg / mem

目标地址 = [reg] /[mem]

2.1 无条件转移指令JMP

程序无条件改变执行顺序,相当于C/C++的goto

JMP指令的段内寻址方式：

段内转移、相对寻址

标号指明目标地址，指令代码包含位移量

JMP label ;JMP newaddr

EIP ← EIP+位移量 –

段内转移、间接寻址

通用寄存器或主存单元包含目标指令偏移地址

JMP reg32/reg16 ;JMP ebx

EIP ←reg32/reg16

JMP mem32/mem16 ;JMP near ptr [ebx]

EIP ←[mem32]/[mem16]

段间转移、直接寻址

标号提供所在段的段选择器和偏移地址

JMP label

EIP = label的偏移地址

CS=label的段选择器

段间转移、间接寻址

32位线性地址空间用3字存储单元包含目标地址

JMP m48 ;JMP far ptr [ebx]

EIP = mem48

CS = mem48+4

16位实地址用双字存储单元包含目标地址

JMP mem32 ;JMP far ptr [ebx]

EIP = mem32

CS = mem32+2

MASM会根据存储模式等信息自动识别

平展存储模式常用格式

1.相对寻址

– JMP label

JMP near ptr label

JMP label

2.寄存器间接寻址

– JMP reg32

JMP ebx

3.存储器间接寻址

– JMP mem32

JMP near ptr [ebx]

JMP相对寻址方式

格式：JMP label                         操作：EIP =EIP＋位移量

位移量=label(目标地址)相对于当前EIP的字节数

范围：

近转移(Near) 范围32位有符号数

短转移(Short)范围 8位有符号数

include io32.inc

.data

.code

start:

moveax,5

cmpeax,0

jzL1

addebx,10

jmpnear ptr L2

L1:

subebx,10

L2:

exit 0

endstart

无条件转移程序

.data

nvardword?

.code

start:

jmplabl1//相对寻址

nop

labl1:

jmpnear ptr labl2

nop

labl2:

moveax,offset labl3

jmpeax//寄存器间接寻址

nop

labl3:

moveax,offset labl4

movnvar,eax

jmpnvar//存储器简介寻址

nop

labl4:

exit 0

end start

2.2 条件转移指令

不影响标志，利用标志

当状态标志条件为真时，转移到目标地址；否则，顺序 执行下一条指令

格式: Jcc label

label:目标地址，段内相对寻址

32位IA32处理器, 32位的全偏移量

cc:一个或多个标志位的标志位条件

JC, JNC,JZ,JNZ,…

includeio32.inc

.code

start:

movebx,5

cmpeax,0

jzL1

addebx,10

jmpL2

L1:

subebx,10

L2:

exit0

endstart

条件转移指令分类

1.单状态标志类

基于特定标志位的值(单标志位)

JZ,JC,JP,JO,JS

JNZ,JNC,JNP,JNO,JNS

基于相等性( ZF位)

JE,JNE

2.组合状态标志类

无符号数的比较(ZF判断相对,CF位判断大小)

JA,JB,JNA,JNB,JAE,JBE…

有符号数的比较(ZF判断相对,SF和OF位判断大小)

JG,JL,JNG,JNL,…

例 个数折半程序

将某数组分成元素个数相当的两部分.

Moveax,lengthof m1

shreax,1

jncis_evenjcis_odd

jmpis_even

addeax,1Is_odd:

addeax,1

Is_even:

calldispuid

优化

分支程序是影响程序性能的重要因素之一

Moveax,lengthofm1

shreax,1

adceax,0

calldispuid

当数组长度达到最大(eax=0ffffffffh)会怎样？

例 位测试程序

输入参数eax=1的cpuid指令可以获取CPU特性参数

返回参数edx的bit18代表是否支持PSN(Processor Serial Number)功能,1支持,0不支持

includeio32.inc

.data

yes_msgbyte'PSN supported:Yes',0

no_msgbyte'PSN supported:No',0

.code

start:

moveax,1

cpuid

testedx,040000h

movedx,offset no_msg

jzdisp

moveax,offset yse_msg

disp:

calldispmsg

exit0

endstart

2.3 单分支结构

类似于高级语言的if – then结构语句

当条件满足，发生转移，跳过分支体

条件不满足，顺序向下执行分支体

要点:与if语句相反

转移指令，条件不成立执行分支体

if语句，条件成立执行分支体

例 求绝对值

例 小写字母转大写字母 ‘a’ = 61h ‘A’ = 41h

2.4 双分支结构

相当于高级语言的if – then - else语句

使用转移指令J(cc)和Jmp实现分支控制

优化为单分支结构

预先执行使用频率较高、不影响判断标志的分支

例 显示ebx中的最高位

2.5 多分支程序

分支处理中又有嵌套的分支,具有多个分支走向

利用单分支和双分支结构实现多个分支结构

变量地址表程序

复合表达式的实现

C++语言：汇编语言：优化：

if (a > b) && (b>c) Mov eax,bMov eax,b

{ Cmp a,eaxCmp a,eax

x=1; Ja L1Jbe next

} jmp nextCmp eax,c

L1: Jbe next

Cmp eax,cMov x,1

Ja L2 Next:

jmp next

L2:

Mov x,1

Next:

3.循环程序结构

组成部分

循环初始：为开始循环准备必要的条件，如循环次 数、必要的初始值；

循环体：重复执行的程序代码，包括对循环条件的 修改；

循环控制：判断循环条件是否成立，决定是否继续 循环

“先判断、后循环”的循环程序结构

对应C/C++语言的while语句

“先循环、后判断”的循环程序结构

对应C/C++语言的do语句

3.1 循环指令

例 数组求和程序

//循环初始

movecx,lengthof array//ECX = 数组元素个数

xoreax,eax//求和初值为0

movebx,eax//数组指针为0

//循环体

again:

addeax,array[ebx*(type array)]//求和

incebx//指向下一个数组元素

//循环控制

loopagain

movsum,eax//保存结果

calldispsid//显示结果

3.2 计数控制循环

通过次数控制循环

利用LOOP指令属于计数控制

常见是“先循环、后判断”循环结构

计数可以减量进行，即减到0结束

计数可以增量进行，即达到规定值结束

例 求最大值程序

3.3 条件控制循环

根据条件决定是否进行循环

需要使用有条件转移指令实现

多见“先判断、后循环”结构

先行判断的条件控制循环程序

很像双分支结构

主要分支需要重复执行多次 (JMP的目标位置是循环开始)

另一个分支用于跳出这个循环

先行循环的条件控制循环程序

类似单分支结构，循环体就是分支体

顺序执行就跳出循环

例 字符数字统计程序

.data

stringbyte 'Do you have fun with Assembly?',0//以0结尾的字符串

.code

start:

xor ebx,ebx//EBx用来记录字符个数，同事也用于指向字符的指针

again:

moval,string[ebx]

cmpal,0//用指令“test al,al”更好

jzdone

incebx//个数加1

jmpagain//继续循环

done:

moveax,ebx//显示个数

calldispuid

exit0

endstart

3.4 多重循环

实际的应用问题

单纯的分支或循环结构

循环体中具有分支结构

分支体中采用循环结构

循环体中嵌套有循环，即形成多重循环结构

如果内外循环之间没有关系

比较容易处理

如果需要传递参数或利用相同的数据

问题比较复杂

例 冒泡法排序程序

mov ecx,count ;ECX←数组元素个数

dec ecx ;元素个数减1为外循环次数

outlp:

mov edx,ecx ;EDX←内循环次数

mov ebx,offset array

inlp:

mov eax,[ebx] ;取前一个元素

cmp eax,[ebx+1] ;与后一个元素比较

jng next ;前一个不大于后一个，不交换

xchg eax,[ebx+1] ;否则，进行交换

mov [ebx],eax

next:

inc ebx ;下一对元素

dec edx

jnz inlp ;内循环尾

loop outlp ;外循环尾