Transcript 汇编语言程序设计：前言

Assembly Language Programming
汇编语言程序设计
主讲人
刘雪洁
0
课程介绍
汇编语言程序设计课程是国家教育部所属
高等院校计算机软硬件专业的专业基础课、必
修课。
作为一种低级语言，汇编语言是高级语言
程序设计的基础，通常被视为微型计算机的又
一核心内容。虽然现今大量问题都可应用高级
语言编程，但汇编语言是能够利用计算机所有
硬件特性并能直接控制硬件的惟一语言，对于
直接控制硬件的应用场合或若干实时处理与控
制的应用开发项目，汇编语言具有明显的优势。
1
使用教材
沈美明、温冬婵编著
《IBM-PC汇编语言程序设计（第2版）》
清华大学出版社 2001年
参考：
[1]王爽编著《汇编语言》
清华大学出版社 2003年
[2]钱晓捷编著《汇编语言程序设计》
电子工业出版社 2003年
2
教学内容
第1章
第2章
第3章
第4章
第5章
汇编语言基础知识
80x86的指令系统
汇编语言程序格式
基本汇编语言程序设计
高级汇编语言程序设计
3
第1章 汇编语言基础知识

1.1
汇编语言及意义

1.2
数据编码与运算

1.3
数据表示

1.4
80x86CPU和寄存器组

1.5
存储器和端口
4
1.1 汇编语言及意义
 1.1.1机器语言
计算机能够直接识别的数据是由二进制数0
和1组成的代码。
机器指令就是用二进制代码组成的指令，一
条机器指令控制计算机完成一个基本操作。
用机器语言编写的程序是计算机惟一能够直
接识别并执行的程序，而用其他语言编写的程序
必须经过翻译才能变换成机器语言程序。
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5
 1.1.2汇编语言
汇编语言是一种用符号书写的、基
本操作与机器指令相对应的、并遵循一
定语法规则的计算机语言。
汇编语言是一种符号语言，比机器
语言容易理解和掌握，也容易调试和维
护。
但对于汇编语言编写的程序必须经
过汇编和连接之后，才能在计算机上执
行。
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6
用汇编语言编写的程序称为汇编源程
序。采用微机中任何一个文本编辑器编写
汇编语言源程序。
汇编程序可将汇编语言源程序翻译
成机器代码目标模块。 80x86CPU的汇编
程序主要有微软的宏汇编程序MASM。
较著名的还有Borland公司的TASM，无实
质差别。
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7
连接程序将汇编后的目标模块转换
为可执行程序。连接程序的文件名通常
是：LINK.EXE。
源程序
文本编辑器
目标模块
汇编程序
可执行文件
连接程序
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8
 1.1.3高级语言
高级程序设计语言接近于人类自然语言的语
法习惯，与计算机硬件无关，易被用户掌握和使
用。
 1.1.4汇编语言特点
– 汇编语言程序与处理器指令系统密切相关。
– 程序员可直接、有效地控制系统硬件。
– 形成的可执行文件运行速度快、占用主存容量
少。
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9
1.2 数据编码与运算

1.2.1各种进位计数制
（1）十进制计数
十进制数的基数为10，采用数字0、1、2、
3、4、5、6、7、8、9共10个数码来计数。每
位数字的10k为该位数字的权。
例: (795.412)10 = 7×102＋9×101＋5×100
＋4×10-1＋1×10-2＋2×10-3
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（2）二进制计数
二进制数的基数为2，只有0、1两个数码，
并遵循逢2进1的规则，它的各位权是以2k表示
的。
例： (11.1001)2 = 1×21＋1×20＋1×2-1＋
0×2-2＋0×2-3＋1×2-4
n位二进制数可以表示2n个数，例如3位二进
制数可以表示8个数，即000-111。4位二进制数
则表示16个数，即0000-1111。
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（3）八进制和十六进制计数
为便于阅读及书写，经常使用八进制数和十
六进制数来表示二进制数。八进制的基数为8，
数码为0、1 、2、3、4、5、6、7。十六进制数
的基数为16，数码为0、1 、2、3、4、5、6、7 、
8、9、A、B、C 、D、E、F。按同样的方法，
可以容易掌握八进制和十六进制的表示方法。
十进制数结尾一般用D、二进制数用B、八
进制数用O、十六进制数H。如：117D、1010B，
67O，1ABH，…。
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
1.2.2数制的转换
（1）十进制与二、八、十六进制间转换
将十进制数转换成二、八、十六进制数的方
法：将数分成整数部分和小数部分，整数部分
采用除基取余法，小数部分采用乘基取整法分
别进行转换。例：76.425D=1001100.011011B








商
76÷2=38
38÷2=19
19÷2=9
9÷2=4
4÷2=2
2÷2=1
1÷2=0
余数
0
0
1
1
0
0
1







乘积 整数
0.425×2=0.850 0
0.85×2=1.70
1
0.7×2=1.4
1
0.4×2=0.8
0
0.8×2=1.6
1
0.6×2=1.2
1
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例：将十进制数 76.125转换成十六进制数。
商
76÷16=4
4÷16=0
余数
C（12）
4
乘积
0.125×16=2.0
整数部分
2
转换结果为：76.125 = 4C.2H
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将二、八、十六进制数转换成十进制数的方
法：各位数码与其对应权的积再求和即为该进
制数相对应的十进制数。
例： 101.11B = 5.75D
B56.D7H=2902.839844D 。
计算过程：
101.11B = 1×22＋0×21＋1×20＋1×2-1＋
1×2-2 = 4+1+0.5+0.25 = 5.75D
B56.D7H = B×162＋5×161＋6×160＋
D×16-1＋7×16-2 = 2816＋80＋6＋0.8125＋
0.027344 = 2902.839844
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（2）二进制与八、十六进制间转换
将二进制数转换成八（十六）进制数的方法：
一个二制数从小数点向两个方向每3位(4位)划为
一组(位数不够补零)，然后每组用八（十六）进
制数表示就可以了。反之，把八（十六）进制数
每一位用3位（4位）二进制数表示，就形成相应
的二进制数了。
例：101111010 . 0111001B=17A.72H
B56.D7H = 1011 0101 0110 . 1101 0111B
转换过程：
101111010 . 0111001B = 0001 0111 1010 . 0111
0010B = 17A.72H
B56.D7H = 1011 0101 0110 . 1101 0111B
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
1.2.3数据运算
（1）二进制数运算
二进制加法运算规则：逢2进1。
即 ：0＋0＝0
0＋1＝1
1＋0＝1
1＋1＝0 产生进位1
二进制减法运算规则：借1作2。
即 ：0－0＝0
0－1＝1产生借位1
1－0＝1
1－1＝0
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二进制乘法运算与十进制乘法运算类似
即 ：0×0＝0
0×1＝0
1×0＝0
1×1＝1
（2）十六进制运算
加法：当两个一位数之和S小于16时，与
十进制同样处理，如果S大于或等于16，则应
用S-16及进位1取代S。
减法：与十进制类似，够减时可直接相减，
不够减时服从向高位借1为16的规则。
乘法：可用十进制乘法的规则来计算，但
结果必须用十六进制数来表示。
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例：
05C3H
+3 D 2 5 H
42E8H
3D25H
-05C3H
3762H
05C3 H
×0 0 A 1 H
05C3
+399E
3 9 FA3 H
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1.3
数据表示
 1.3.1数值数据
数值数据分为有符号数和无符号数。
无符号数最高位表示数值，而有符号数
最高位表示符号。有符号数有不同的编
码方式，常用的是补码。
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（1）原码：
最高位表示符号（正数用0,负数用1），其
它位为该数的二进制数值，称为有符号数的原
码表示。
【例】
X=45D=00101101B [X]原= 00101101B
X=-45D
[X]原=10101101B
原码表示简单易懂，但若是两个异号数相
加（或两个同号数相减）,就要做减法。为了把
减法运算转换为加法运算就引进了反码和补码。
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（2）反码：
正数的反码与原码相同，符号位用0表示，
数值位不变。负数的反码符号位用1表示, 数值位
为原码数值位按位取反形成，即0变1、1变0。
【例】X=45D=00101101B, [X]反=00101101B
X=-45D
[X]反=11010010B
（3）补码：
正数的补码与原码相同，即符号位用0表示，
数值位不变。负数的补码为反码加1形成。
【例】X=45D=00101101B [X]补=00101101B
X=-45 D
[X]补=11010011B
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（４）符号扩展：
在数据处理时，有时需要把8位二进制数扩
展成16位二进制数。
当要扩展的数是无符号数时，可在最高位前
扩展8个0。
如果要扩展的数是补码形式的有符号数，那
么就要进行符号位的扩展。符号扩展后，其结果
仍是该数的补码。
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（５）数据的表示范围和大小
n位二进制数能表示的无符号整数的范围是:
0 ≤I ≤ 2n-1；
n位二进制数能表示的有符号整数的范围是:
-2n-1≤I≤+2n-1-1
（６）补码的加法和减法
补码的特性：
求补
求补
[Ｘ]补==> [-Ｘ]补==> [Ｘ]补
补码的加法规则：[Ｘ＋Ｙ]补=[Ｘ]补＋[Ｙ]补
补码的减法规则： [Ｘ-Ｙ]补=[Ｘ]补＋[-Ｙ]补
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 1.3.2字符数据:
（１）ASCII码：
标准ASCII码用7位二进制数编码，共有128个。 计
算机存储器基本单位为8位，ASCII码的最高位通常为0，
通信时，最高位用作奇偶校验位。
常用字符的ASCII码:
数字'0'～'9'：30H～39H
字母'a'～'z'：61H～7AH
回车CR：0DH
字母'A'～'Z'：41H～5AH
空格：20H
换行LF：0AH
注意回车与换行的差别： CR用来控制光标回到当前
行的最左端；LF用来移动光标到下一行，而所在列不变。
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（２） BCD码：
虽然二进制数实现容易，但不符合人们的
使用习惯，且书写阅读不方便，所以在计算机
输入输出时通常还是采用十进制来表示数，这
就需要实现十进制与二进制间的转换。
为了转换方便，常采用二进制编码的十进
制，简称为BCD码。
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压缩BCD码：以4个二进制位表示1个十进制位，用
0000B～1001B表示0～9。
例如，十进制数6429的压缩BCD码表示为
0110 0100 0010 1001 B（即6429H）
非压缩BCD码：以8个二进制位表示1个十进制位，
低4位与压缩BCD码相同，高4位无意义。
例如，十进制数6429的非压缩BCD码表示为
xxxx0110 xxxx0100 xxxx0010 xxxx1001 B
有时，要求非压缩BCD码的高4位为0，这时，
6429的非压缩BCD码为06040209H。
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1.4
80x86CPU和寄存器组
计算机硬件:
中央处理单元 CPU（Intel 80x86）
对汇编语言程序员，最关心其中的寄存器
存储器（主存储器）
呈现给汇编语言程序员的，是存储器地址
外部设备（接口电路）
汇编语言程序员看到的是端口（I/O地址）
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 1.4.1 80x86CPU
计算机执行程序时，首先要将其装入内存，
然后由CPU执行程序指令。CPU的作用： 执行
算术与逻辑运算, 控制指令的执行。
通常，将Intel公司生产的8086/8088、80286、
80386、80486、Pentium、Pentium Pro、Pentium
II、Pentium III、Pentium 4 及其兼容的CPU，统
称为80x86 CPU或x86 CPU，将基于这些CPU的
计算机，称为80x86计算机或x86计算机。
其中，8086CPU是Intel公司于1978年推出
的16位微处理器，时钟频率为5MHz，有16位数
据信号线，20位地址信号线，可寻址的内存地
址空间为1MB。
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80x86CPU的3种工作模式
1.实模式:与8086兼容的工作模式，只有
低20位地址线起作用，仅能寻址第一个1MB的
内存空间。MS DOS运行在实模式下。
2.保护模式:32位80x86 CPU的主要工作模
式，提供对程序和数据进行安全检查的保护机
制。Windows 9x/NT/2000运行在保护模式下。
3.虚拟8086模式:在Windows 9x下，若打
开一个MS DOS窗口，运行一个DOS应用程序，
那么该程序就运行在虚拟8086模式下。
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 1.4.2
80x86寄存器组
８０８６寄存器组
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1．通用寄存器
（1）数据寄存器
8位数据寄存器8个：AL、AH、BL、BH、
CL、CH、DL、DH。
16位数据寄存器４个：AX、BX、CX、DX。
32位数据寄存器4个：EAX、EBX、ECX、
EDX。
AL与AH、BL与BH、CL与CH、DL与DH分
别对应于AX、BX、CX和DX的低8位与高8位。
AX、BX、CX和DX分别对应于EAX、EBX、
ECX和EDX的低16位。
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– AX寄存器称为累加器。使用频度最高，用
于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等。
– BX寄存器称为基址寄存器。常用于存放存
储器地址。
– CX寄存器称为计数器。一般作为循环或串
操作等指令中的隐含计数器。
– DX寄存器称为数据寄存器。常用来存放双
字数据的高16位，或存放外设端口地址。
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（2）变址和指针寄存器
变址和指针寄存器包括SI、DI、SP、BP４个16
位寄存器和ESI、EDI、ESP、EBP４个32位寄
存器，主要用于存放某个存储单元的偏移地址。
 其中SI、DI、BP和SP分别对应于ESI、EDI、
EBP和ESP的低16位。 。
 SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，在
字符串操作中，SI和DI都具有自动增量或减量
的功能。
 SP为堆栈指针寄存器，用于存放当前堆栈段
中栈顶的偏移地址；BP为基址指针寄存器，用
于存放堆栈段中某一存储单元的偏移地址。

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2．段寄存器

80x86CPU的6个16位的段寄存器分别称
为代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，
堆栈段寄存器SS，附加数据段寄存器ES
及80386起增加的FS、GS两个段寄存器。
 段寄存器用来确定该段在内存中的起始
地址。
 代码段用来存放程序的指令序列。CS存
放代码段的段首址，指令指针寄存器IP
指示代码段中指令的偏移地址。
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3．指令指针

8086CPU中的16位指令指针IP，总是保存下一
次将要从主存中取出的指令的偏移地址，偏移
地址的值为该指令到所在段段首址的字节距离。
在目标程序运行时，IP的内容由微处理器硬件
自动设置，程序不能直接访问IP，但一些指令
却可改变IP的值，如转移指令、子程序调用指
令等。
 EIP是80386起增加的32位指令寄存器，IP是
EIP的低16位。
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4.标志寄存器
15

状态标志通常由CPU根据指令执行结果自动设
置，以反映指令执行结果的特征。

80x86 CPU将状态标志作为条件判断的依据，
以控制程序的执行流程。

FLAGS是8086CPU中一个很重要的16位标志寄存
器，它包含9个标志位，主要用于保存一条指
令执行后，CPU所处状态信息及运算结果的特
征。主要包括条件标志和状态控制标志。
12
11
10
9
8
7
6
OF DF IF TF SF ZF
5
4
AF
3
2
PF
1
0
CF
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1．条件标志
(1)零标志ZF:若运算结果为0，则ZF = 1，否则ZF = 0。
(2)符号标志SF:若运算结果为负数，则SF=1，否则
SF=0。
(3)进位标志CF:若加法时结果最高位向前有进位或减
法时最高位向前有借位，则CF = 1，否则CF = 0。
(4)溢出标志OF:若带符号数的运算结果超出了补码表
示的范围，则OF = 1，否则OF = 0。
(5)辅助进位标志AF:若加法时结果低4位向前有进位或
减法时结果低4位向前有借位，则AF=1，否则AF=0。
(6)奇偶标志PF:若结果操作数中1的个数为偶数，则PF
= 1，否则PF = 0。
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
深入认识CF和OF
– CF和OF本质上均表示溢出。
– CF表示无符号溢出，即运算结果超出了无
符号数的表示范围。对于n位二进制数来说，
无符号数表示范围为0～2n-1，例如：
n = 8和16时分别为0～255和0～65535。
– OF表示带符号溢出，即运算结果超出了带
符号数的表示范围。对于n位二进制数来说，
带符号数表示范围为-2n-1～2n-1-1，例如，n =
8和16时，分别为-128～127和
-32768～32767。
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2．状态控制标志
(1)方向标志DF:当DF=1时，每次操作后变址寄存
器SI和DI减小，这样使串处理从高地址向低地址
方向处理；当DF=0时，则使SI和DI增大。
(2)中断允许标志IF:当IF=1时，允许CPU响应可屏
蔽中断请求，否则关闭中断。
(3)追踪标志TF:用于调试时的单步方式操作。当
TF=1时，每条指令执行完后产生陷阱，由系统
控制计算机；当TF=0时，CPU正常工作，不产
生陷阱。
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1.5
存储器和端口
 1.5.1 存储器
存储器是计算机的记忆部件，用来存放程
序和数据。按所在的位置，存储器可以分成主
存储器和辅助存储器。
主存储器存放当前正在执行的程序和使用
的数据，CPU可以直接存取，它由半导体存储
器芯片构成，其成本高，容量小，但速度快。
辅助存储器可用来长期保存大量程序和数
据,CPU需要通过I/O接口访问，它由磁盘或光
盘构成，其成本低，容量大，但速度较慢。
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 1.5.2
存储器单元的地址和内容
计算机中信息的单位：
位（Bit）：计算机中存储信息的基本单位，
可存储一个二进制数：0或1。
字节（Byte）：8位二进制位。位编号从右到
左为0～7，第0位为最低位，第7位为最高位。
字（Word）：16位二进制位，2个字节。位编
号从右到左为0～15，第0位为最低位，第15位为最
高位。位0～7为低字节，位8～15为高字节。
双字（Double Word）：32位二进制位，4个
字节。位编号从右到左为0～31，第0位为最低位，
第31位为最高位。位0～15为低字，位16～31为高
字。
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存储单元地址 ：为了标识和存取每一个存储单元，给
每个存储单元规定一个编号，这就是存储单元地址。 在存
储器里以字节为单位存储信息，一个字节有惟一的地址。
存储单元的内容 ：一个存储单元中存放的信息称为该
存储单元的内容。
左图表明了存储器中部分存
储单元存放信息情况。从图可看到,
地址为34560H的字节的存储单元中
的内容是34H，而地址为34561H的
字节存储单元中的内容是12H，表
示为：
(34560H)=34H (34561H)=12H
若从存储单元中取一个词,则高地址
内容在高字节。例:
(34560H)字=1234H
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 1.5.3
物理地址的形成
实模式下允许最大寻址空间为1MB。8086/8088
CPU的地址线是20位的，这样最大可寻址空间应为
220=1MB，其物理地址范围从00000H～FFFFFH。而
8086CPU寄存器都是16位的。那么，这1MB空间如何
用16位寄存器表达呢？
根据要求可把1M字节地址空间划成若干逻辑段。
每个逻辑段必须满足两个条件：一是逻辑段的起始地
址（简称段首址）必须是16的倍数；二是逻辑段的最
大长度为64KB。按照这两个条件，1M字节地址空间
最多可划分成64K个逻辑段，最少也要划分成16个逻辑
段。逻辑段与逻辑段可以相连，也可以不连，还可以
重叠。
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
物理地址与逻辑地址
物理地址：内存单元的实际地址，也就是出现在地址
总线上的地址。
逻辑地址(分段地址)：段地址: 段内偏移地址
段地址表示段在内存中的起始位置，通常被保存在某
个段寄存器中。段内偏移地址表示内存单元相对于段起始
位置的位移，简称偏移地址，也叫有效地址EA。 段地址与
偏移地址都是16位。
系统采用下列方法将逻辑地址自动转换为20位的物理
地址：
物理地址 = 段地址 × 16 + 偏移地址
例：逻辑地址为 2E00H:1246H
物理地址=2E00H×16+1246H=2E000H+1246H
=2F246H
每个内存单元具有唯一的物理地址，但可由不同的逻
辑地址描述。
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 1.5.4
端口
对程序员来说，I/O接口电路由接口寄存器组
成，为了区别它们，各个寄存器进行了编号，形成
I/O地址。
端口就是指I/O地址，是微机系统对I/O接口电路中
与程序设计有关的寄存器的编号
– 系统实际上就是通过这些端口与外设进行通讯的
 通常采用十六进制数来表达端口
– Intel 8086支持64K个8位端口
– 其I/O地址可以表示为：0000H ～ FFFFH

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本章小结
汇编语言是机器语言的符号表示，与机器语言
无本质区别。
 计算机系统使用2进制表示数据。为了描述方
便，书写时常采用16进制形式。
 数值数据分无符号数和有符号数两种。有符号
数具有原码、反码和补码三种编码。以补码表
示的带符号数在基于不同位数时，其二进制形
式可能完全不同。
 字符数据常用编码有ASCII码和BCD码。

返回本章 47

80x86计算机由CPU、内存和I/O子系统三部分组
成，各部分之间由系统总线相连。
 80x86程序可以存取的最小数据单位是字节。例
如，若要读取的位数不足8位，则只能先读出一
个完整字节，再屏蔽掉其它位。
 字的存储采取“低字节在低地址，高字节在高
地址，字的地址由低地址表示”的方式，双字
也类似。
 要正确理解内存单元的地址和值，地址表示位
置，值是相应位置处的内容。同一地址既可以
看作字节单元地址，也可以看作字甚至双字单
元地址，取决于具体的使用方式。
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
80x86 CPU具有8位、16位和32位寄存器。
8位通用寄存器8个：AH、AL、BH、BL、
CH、CL、DH、DL。
16位通用寄存器8个：AX、BX、CX、DX、
SI、DI、BP、SP。
32位通用寄存器8个：EAX、EBX、ECX、
EDX、ESI、EDI、EBP、ESP。
16位段寄存器6个：CS、DS、SS、ES、FS、
GS。
32位/16位指令指针1个：EIP/IP。
32位/16位标志寄存器1个：EFLAGS/FLAGS。
其中，32位寄存器是80386 CPU开始引入的。
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
80x86 CPU有3种工作模式：实模式、保护模式和
虚拟8086模式。
 在实模式下，段地址和偏移地址均为16位。20位
物理地址由16位段地址左移4位加16位偏移地址得
到，只能寻址1MB的内存空间，且每段≤64KB。
 在实模式、32位CPU下的程序可以使用32位寄存
器和32位操作数，但采用32位寄存器表示偏移地
址时，只使用低16位，高16位为0。CS:IP总是指
向下一条要执行的指令，EIP的高16位为0。SS:SP
指向堆栈段的栈顶，ESP的高16位为0。
 状态标志是CPU进行条件判断和控制程序执行流
程的依据，最常用的是4个：CF、OF、SF和ZF。
其中，CF表示无符号溢出，OF表示带符号溢出。
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