[系统教程]汇编语言的艺术（组合语言的艺术）--基本认识（1）

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更多发布于：2011-10-11 19:43

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	第一节应用工具一、对程式的认识写作程式不难，但要写出好程式却不容易。这就好像画图一样，人人都能画，而画出来的图却可能有天壤之别。想作一个好画家，首先要有观察及分析的能力，面对着杂乱的事物，先整理出头绪，找到主题。再在画布上勾出轮廓，这叫做「布局」。布局完毕，根据实际的环境，决定作图的先后「顺序」。顺序是一种层次观念，景物及色彩都有一定的层次，绝不可随意所之，想到哪里，画到哪里。观察考虑完毕，即开始准备，先将画笔、调色板等工具放妥，把要表现的主要色彩也调好。最后是选择适当的画笔，蘸上色彩，按照所观察的结果，涂在画布上。画图颇重风格，有些个人主义的艺术家，技巧并不精通，只因为时代潮流或历史条件，创造了某种独特的风格，就得以成名享利。一般的画家则不然，不论是「工笔」抑或「写意」画，全靠其技巧及素养，始能求生存。至于艺术大师，则首重风格，再加上素养、技巧，方可扬名立万，永垂不朽。最糟糕的画匠，既没有观察能力，更谈不上技巧和风格，除了照着别人的作品抄袭、模仿外，创造不出有价值的作品。若程式师也如此，只能照着别人的意思，填填指令，不过是个程式匠罢了。在观察分析之下，把欲表现的内容整理成为具体的步骤，用电脑术语来说，是为「程式分析」，相当于画画中的「布局」。再下去，便是「流程」制作，或是作画的顺序。将各种程式的层次安排妥当，才能开始写作程式，相当于开始作画。这些观念牵涉甚广，不是三言两语可以说完。本书仅以组合语言写作的训练为目的。如果读者能善用组合语言的各种技巧，又能充份认识所要完成的工作，至少可以满足「工笔画」的条件。对一个电脑程式而言，目前画「工笔画」的价值要比「写意」为高。下面，我们要以工笔画的立场，来理解组合语言的应用。对油画或水彩画而言，色料相当于程式用的「资料」，调色盘就是运用资料的「暂存器」，画笔等于「指令」，一切都准备妥当，所谓「作画」就是「写程式」。程式是由一系列的定义和指令组织成的可执行的程序，需由一种档案的形式(.asm)经过编译程式 (masm.exe) 的处理，将原始档转变为目的档(.obj)，然后再将一个或数个目的档经过联结（link.exe）成为执行档(.exe)，或者再用 exe2bin. exe 制成记忆限在64kb以下的命令档(.com)。程式师应熟悉上述过程中的每一细节，方能顺利完成程式写作。程式的写作方式本无定则，完全看需求及应用而定。可是正如一幅画，在布局时，程式师应该先有全部的观念，然后逐步实行。为了提高效率，这些步骤，有必要加以归类。结果就是所谓的模组。模组的良窳，决定了程式写作、修改及再应用的效能。在写作时要求理念一贯，连续进行。修改应方便灵活，不致错误丛生。而应用上功能要完整，可以独立调用。根据上述条件，程式的结构大致上可分为： 1,主程式：连贯性的处理过程，应该一次考虑清楚，细节暂时放在一边，先把大架构写出来，以免顾首不顾尾。在空间足够的情形下，大架构应该是一个完整的模组，且在整体的观念下，统一处理。这种做法，对程式侦错及修改有很大的帮助。因为修改和调整最多、对功能影响最大的，必然是主程式。若主程式都在同一模组中，比较容易得到理想的效果。 2,副程式：副程式都是一些细节的处理，可以用‘CALL’的方式执行。原则上说来，细节的处理经常重覆发生在不同的情况下，作为副程式相当有利。只是应该注意调用的手续，为了效率，通常将需要处理的参数或资料，经由暂存器或者必要时用缓冲器载入。既然是数个程式均可共用的副程式，而且此类程式为一独立的过程，所以应该事先分别测试，保证无误。此外，各副程式的入口处，宜明白的交待暂存器的使用方式，且要能一目瞭然。 3,子程式：子程式与副程式有一点不同，就是具备完整的机能。所谓完整的机能，指该段程式可以独立执行、有固定的功能。在应用时，两者没有分别，然而在写作时，子程式的考虑要慎重些。 4,资料档：资料档也可以视为一种静态的程式，虽然不是执行用的，但却是执行时不可或缺的素材。资料档的设计应该注意空间的利用，等长度的资料结构最具效率，最好保证资料起点为双数，以节省16位元汇流排的执行速度。在应用缓冲器时，切忌随意设置，往往程式师们设了一缓冲器，等后来发现没有必要，再想删掉就麻烦大了。所以事先应安排妥当，以便于随时查找和调整。安排的方式视使用的情形而定，有的以模组归类；也可以用字母排序为依据；再不然就加上详细注释说明功能及使用的程式标号。 5,应用表：在本书第四章第六节将介绍应用表的功能和应用方式，此类表一次设计完成以后，很少需要再修改，为了工作效率，独立成为一个档案，自有其必要性。此外，各种程式的命名最好能有代表性，以便于应用；程式不能太大，否则编辑耗时费事；分档时，则要注意标号宣告及各段安排的问题。在磁盘中，应该专辟一个子目录，不要把各种不相干的程式，都混合在一起。第二章三、四节中已规定了格式的标准，此处仅再补充一点。即各缓冲器的定义与使用时的长度应相等，否则在编译或联结时，容易发生错误。联结时，有时并无足够的错误讯息，供程式师得知错误产生的原委。最难理解的错误，往往与缓冲器的定义有关，即定义的类型与使用的类型不一致。另外一个情况是段值的改变，其补救方法为在应用时，临时加一「前置定义」。所谓「前置定义」是指当暂存器为一字元时，其前应加写BYTE PTR，否则用 WORD PTR 以确定其值，即可保证安全。如：MOV BYTE PTR BBSDOT1,AL 此外，每当段值有所改变时，都加写一条： ASSUME CS:XXX,DS:YYY,ES:ZZZ 这种用法，完全是给汇编程式「看」的，程式本身并没有增加任何指令。其他规定，请参阅各相关手册。二、对资料的认识在画布上，所有色彩都是由红、蓝、黄三原色及白色调制而成，瞭解色彩的变化是画家的基本素养。在电脑中，所有的资料则都由二进位数据组成，要写程式，必须对二进位的特性先有深刻的认识。绝大部份的程式师，都不知道二进位数据的妙用，充其量能够很快地换算二进位与十进位的数值。再不然，由二进位值领会到图形的点阵排列，如此而已。二进位就是开关的观念，把一连串的开关联在一起，其所能发生的作用，完全在于每一个开关、以及各开关组合应用的功能。说得明确一点，先要将各种需要设计的功能分析清楚，找出其共通的因素，如果这些因素能用「开」及「关」两个简单的状态代表，则可以用二进位制加以控制。在理论上，一开一关只有两种作用，而两组开关就有222 种作用，最理想的设计是将开关的排列组合数用到极限。举例而言，电脑上应用的彩色，就是最理想的设计之一。在电脑中，最基本的应用单位为「字元」(Byte)，每一字元有８个「位元」(Bit),相当于８个「开关」。为了要最精简地应用多种彩色，只以三原色与辉度组合，八个开关就能产生 256种不同的彩色。兹将各开关所代表的彩色分列如下：开关一 (bit １)：正蓝色开关二 (bit ２)：正绿色开关三 (bit ３)：正红色开关四 (bit ４)：灰色 (高辉度) 开关五 (bit ５)：黑色 (低辉度) 开关六 (bit ６)：浅蓝色开关七 (bit ７)：浅红色开关八 (bit ８)：浅青色 ★上述 (bit n) 是从 n=1 开始计算。应该注意的一点，是电脑的基本单位在于八个开关，不用足就是浪费。如果８个不够，再增加便有16个。所以，因事制宜，在设计的时候，唯有用８的倍数才划算。但是，宇宙中的事物，不见得刚好是八的倍数。如果设计的人没有这种认识，不能把所处理的资料，以８为限制条件去划分，就无法利用这种有利的条件，当然，也就得不到最理想的结果。所以，要想程式具有最高的效率，首先要把资料整理成为八的倍数值结构。把资料整理为最有效的结构方式，称为「资料结构」，关于这一点，在后面将有较详细的例证。每个字元有 256种排列组合，即相当于 256个十进位的数字。为了方便人的理解，通常将字元写成十六进位形式，并在其数字后加一‘Ｈ’，以别于十进位数字。兹将十进制与十六进制对应表列于下面: 二进位值八进位值十进位值十六进位值 0 0 0 0H 1 1 1 1H 10 2 2 2H 11 3 3 3H 100 4 4 4H 101 5 5 5H 110 6 6 6H 111 7 7 7H 1000 10 8 8H 1001 11 9 9H 1010 12 10 0AH 1011 13 11 0BH 1100 14 12 0CH 1101 15 13 0DH 1110 16 14 0EH 1111 17 15 0FH 10000 20 16 10H ★ 凡前有 *者表示进位。 ★★二进位数后应加‘Ｂ’，八进位后应加‘Ｏ’。由上可知，十六进制仍沿用十进位数字，只是到了10时，已无现成数字可用，只好借用英文字母。在程式中，汇编程式为了分辨ASCII 字符与十六进制数值，通常规定凡十六进位数值以英文字母开始者，在其字母前加一‘０’。三、对暂存器的认识暂存器 (Register) 相当于调色皿，资料相当于色料。把色料放进调色皿里，为的是要得到预定的效果，暂存器对于资料亦然。调色皿有大有小，深度有深有浅，其目的是针对不同的情况，以作有效的处理。暂存器也是一样，应用得好，程式会很精简，容易修改、阅读。否则，想到哪一个就用哪一个，没有原则，没有章法，这种程式委实不敢恭维。暂存器的重要性，在于处理方便灵活、速度快，占用空间小。不幸8088 cpu的暂存器很少，用起来总是捉襟见肘，辛苦异常。正因为此，暂存器的善用与否，成为程式效能高低的关键技术。有些程式师不愿意精打细算，经常设定一些「缓冲器」，利用缓冲器可以任意定名、便于记忆的优点，竟把珍贵的暂存器，当作各缓冲器间、搬运资料的交通工具，只见资料不停的搬进搬出。虽然程式师省了点事，但运行速度白白浪费了，空间也被糟蹋了。写这样的组合程式，远不如去用高阶语言。当然，缓冲器是有必要的，但也只限于「必要」的情况，而且，在程式规划时，就要考虑各种应用的条件，把缓冲器内的值取出后，一次处理完毕。如果不能一次解决或是经常要用到的资料，则设法放在暂存器中。实际上，任何程式不可能在一个过程中，同时需要很多特殊的资料。好的程式师能把复杂的工作处理得有条不紊，功力不够的，往往把简单的事情弄得令人难以理解。8088的暂存器的确是不够用，但是却不至于少到要以缓冲器取代的地步。工作的好坏、成败，与人的组织能力有绝对的关系，限于篇幅，我们不能多谈。可是，利用暂存器的特性，来处理繁杂的资料，倒也是训练组织力的方法之一。首先，我们应该把暂存器视为工具，瞭解工具的功能、性质，然后要能铭记于心，纯熟地加以运用。根据个人的理解，暂存器概分六类： 1,分段用程式段 CODE SEGMENT ：CS 资料段 DATA SEGMENT ：DS 堆栈段 STACK SEGMENT ：SS 特设段 EXTRA SEGMENT ：ES 2,堆栈用: 堆栈值 STACK POinter ：SP 栈用器 BASE POINTER ：BP 3,记忆转换用: 源存器 SOURCE INDEX ：SI 终存器 DESTINATION INDEX ：DI 4,一般用: 累积器 ACCUMULATOR ：AX 兼用器 BASE ：BX 计数器 COUNTER ：CX 资料器 DATA ：DX 5,标志用：旗号值 STATUS ：FLAG 6,指示用：执行值 INSTRUCTION POINTER ：IP 为了便于记忆，我们给暂存器定中文名，其定义为：凡分段用者率称「段」，做为各段起始位置指示用，其计值方式为：系统中的绝对地址＝（本值×16）＋各段定址值如：资料段为 1600H，乘16即为16000H。如源存器为 1234H，则此源存器在系统中由０算起的地址为：17234H。应注意者，各种以「器」定名的暂存器，皆有限用的段，切勿混用。凡定名为「值」者，皆为不能用来供程式写作的暂存器。如堆栈值（SP）系指示堆栈所在位置；旗号值（FLAG）表示旗号标志的情况；执行值（IP）则代表程式当前所执行的地址。这些暂存器值并非不能改变，但对技巧尚不够纯熟者，最好保持原值，不要妄动。经常使用的「器」有两种，一以16位元为单位，如栈用器、源存器及终存器; 另一种则具有两个分别称「高位」及「低位」、各有８位元，可单独使用，也可合并为16位元的暂存器AX,BX,CX,DX。暂存器通常作为容器用，但有些多用为记忆区之定址，以便将其中贮存的资料取出应用。前者称为容器功能，可以作计算、逻辑处理等。后者称为定址功能，系供处理各「器」所定位址的资料用。由于8088 CPU的定址方式，受限于当初不成熟的设计理念，偏偏 IBM独具慧眼，选中了它，所谓城门失火，殃及池鱼，读者不得不多花点功夫，小心应付。栈用器（BP）属于堆栈段的记忆位置，系提供给高阶语言结构使用，对组合语言来说，功能不大，但若善于运用，也不无价值。源存器（SI）固定指向资料段，将源存器中的资料取出，所指的是取出资料段中的资料。设若 DS=2000H SI=1234H，则 SI中的1234H 系指系统中 2000H×16加上位址值 1234H。不过，使用者不必去计算，只要知道是由资料段起，位址为1234H 即可。终存器（DI）较为复杂，通常它是指向资料段，可是有几个指令涉及大量资料转移，需要由源存器搬到终存器。由于受限于分段的设计，为了便于段间应用，所以特别规定：在这种情况下终存器系指向特设段（ES）。也就是说，只能由资料段移向特设段。程式师可以先设定各段的段暂存器，再作转移。若要在同一段中作资料转移，则应使资料段＝特设段。一般用的暂存器，都可以分成两个８位元、各命名为高、低位暂存器，如：累积器：AX 高位 AH ，低位 AL 兼用器：BX 高位 BH ，低位 BL 计数器：CX 高位 CH ，低位 CL 资料器：DX 高位 DH ，低位 DL 其中累积器的功能最强，可以做乘、除计算，AH尚有贮存旗号的特殊指令。尤其是从记忆区中取值或将值放进记忆区内时，效率最高，如 LODS ， STOSW等。由于其功能高，运用灵活，所以宜于打杂，千万不要赋与固定的使命。兼用器则有一种重要的特性，它是一般用暂存器中，唯一能自记忆区中读取资料者（XLAT指令除外），所以作为「资料及定址转换」 (后文将专门介绍此一功能) 方便异常。计数器常用作「回路」或次数的记录，也有专用的指令，除非不得已，或者计数用得不多，最好保留备用。资料器功能最少，最好固定其用途，选择经常需要应用的资料，置放其中，以便发挥时间空间的最高效率