4.汇编之DS寄存器和[address]、字数据的传递、大小端、指令、数据段、中断、栈

1.DS寄存器

1.1 CPU要读写一个内存单元时，必须要先给出这个内存单元的地址，在8086中，内存地址由段地址和偏移地址组成。

1.2 8086中有一个DS段寄存器，通常用来存放要访问数据的段地址。

1.3 案例

mov bx,1000H
mov ds,bx
mov al,[0]
上面3条指令将10000H（1000:0）中的数据读到al中。

• 1. 把1000H传送到bx中
• 2. bx把内容传送给ds
• 3. [0]表示一个内存单元，0表示内存单元的偏移地址，mov al,[0] 等价于 mov al, ds:[0],[]中的0说明这个内存单元的偏移地址是0，它的段地址默认房子ds中，指令执行时，8086会自动从ds中取出。并传送给al.(mov al ,[address]的意思讲DS：address中的内存数据复制给al寄存器中)
• 4.由于al是8位寄存器，所以是将一个字节的数据赋值给al寄存器。

1.4练习

• 案例一
  将al中的数据送入内存单元10000H中
  mov bx,1000H
  mov ds,bx
  mov [0],al
  段地址：1000H
  偏移地址：0H
  段地址在ds寄存器中
  al把数据传送到内存单元为10000H中。

• 案例二
  将寄存器ah的值送入20022H中,怎么写？
  段地址：2000H
  偏移地址： 22H
  mov ax ,2000H
  mov ds ,ax
  mov [22H],ah

2.字数据的传递

2.1 像mov这样的指令在寄存器和内存之间进行字节型数据的传送。

2.2

如图，写出下面执行后寄存器ax,bx,cx中的值。
mov ax,1000H
mov ds,ax
mov ax,[0]
mov bx,[2]
mov cx,[1]
add bx,[1]
add cx,[2]

分析：
段地址:1000H
mov ax,[0] 取出10000的值赋值给ax,由于2个字节，低八位高八位，所以ax = 1123
mov ax,1123 // ax =1123
mov bx,6622 // bx = 6622
mov cx,2211 // cx = 2211
add bx,2211 // bx = 8833
add cx,6622 // cx = 8833
所以 ax=1123,bx=8833,cx=8833

3.大小端

3.1大端模式

指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中（高低\低高） (Big Endian)。

3.2小端模式

小端模式，是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中（高高\低低） (Little Endian)

3.3大小端存放内容

大小端存放内容.png

大端：PowerPC,IBM,Sun
小端：X86，DEC
ARM既可以工作在大端模式，也可以工作在小端模式。

4.指令

4.1mov指令（传送指令）

mov指令一下表现形式：

• mov 寄存器，数据
  比如： mov ax,8
• mov 寄存器，寄存器
  比如： mov ax,bx
• mov 寄存器，内存单元
  比如： mov ax,[0]
• mov 内存单元，寄存器
  比如 mov [0],ax
• mov 段寄存器，寄存器
  比如： mov ds,ax
• mov 寄存器，段寄存器
  比如： mov ax,ds

注意：mov 内存单元，内存单元 是不允许的，比如 mov [0] [1]

4.2 add指令(加法指令)

add指令同mov 一样，都有两个操作对象。
它的表现形式

• add 寄存器，数据
  比如： add ax ,8
• add 寄存器，寄存器
  比如： add ax,bx
• add 寄存器，内存单元
  比如： add ,ax,[0]
• add 内存单元，寄存器
  比如： add [0],ax

4.3sub指令（减法指令）

sub指令同mov一样，也是有两个操作对象
它的表现形式：

• sub 寄存器，数据
  比如：sub ax,9
• sub 寄存器，寄存器
  比如：sub ax,bx
• sub 寄存器，内存单元
  比如：sub ax,[0]
• sub 内存单元，寄存器
  比如：sub [0],ax

4.数据段

4.1 对于8086来说，在编程时，可以根据需要，将一组内存单元定义为一个段

4.2 我们可以将一组长度为N（N<=64KB）、地址连续，起始地址为16的倍数的内存单元当作专门存储数据的内存空间，称为数据段。

比如：123B0H ~ 123B9H这段内存空间来存放数据，我们可以认为123B0H~123B9H这段内存是一个内存段，它的段地址为123BH,长度为10个字节。

4.3如何访问数据段中的数据呢？

用ds存放数据段的段地址，再根据需要，用相关指令访问数据段中的具体单元。

5.编写完整的汇编程序

5.1使用汇编语言编写一个完整的程序，步骤：

• 编写源代码，文件名扩展名为.asm
• 编译、链接（可以使用微软的MASM编译器）
• 调试，运行

5.2 第一个程序

第一个程序.png

汇编语言由2类指令组成

• 汇编指令
  比如 mov,add,sub等
  有对应的机器指令，可以被编译为机器指令，最终被CPU执行

• 伪指令
  比如上图，assume,segment,ends,end等
  没有对应的机器指令，由编译器解析，最终不被CPU执行。

• segmen和ends的作用是定义一个段，segment代表一个段的开始，ends代表一个段的结束，使用格式为
  段名 segment
  :
  段名 ends

• 一个有意义的汇编程序中，至少要有一个段作为代码段存放代码

• assume:将用作代码段的code段和CPU中的cs寄存器关联起来。

• end : 编译器遇到end时，就结束对源程序的编译

• 上图退出程序代码
  mov ah,4ch
  int 21h -->>interupt（中断）
  int 不是数据类型int，而是interupt中断的意思

6.中断

6.1什么是中断？

中断时由于软件或硬件的信号，使得CPU暂停当前的任务，转而去执行另一段子程序。
在程序运行过程中，系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况，CPU暂时中止当前程序的执行转处理这个新情况的过程就叫做中断。

6.2中断的分类

• 硬中断（外中断），由外部设备（比如网卡、硬盘）随机引发的，比如当网卡收到数据包的时候，就会发出一个中断。
• 软中断（内中断），由执行中断指令产生的，可以通过程序控制出发。

6.3中断的本质

中断本质.png

• 中断时一种电信号，当设备有某种事件发生时，它就会产生中断，通过总线把电信号发送给中断控制器。
• 如果中断的线是激活的，中断控制器就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。
• 处理器于是立即停止自己正在做的事，跳到中断处理程序的入口点，进行中断处理。

6.3怎么产生中断？

• 可以通过指令int n 产生中断
• n是中断码，内存中有一张中断向量表，用来存放中断码对应中断处理程序的入口地址。
• CPU在接受中断信号后，暂停当前正在执行的程序，跳转到中断码对应的中断向量表地址处，去执行中断处理程序

6.4常见中断

• int 10h用于执行BIOS中断
• int 3是“断点中断”，用于调试程序
• int 21h 用于执行DOS系统功能调用，AH寄存器存储功能号

7.栈

7.1栈？

栈是一种具有特殊的访问方式的存储空间（后进先出，Last In Out First,LIFO）

栈的模型.jpg

如图，栈的两个基本操作：

• 入栈 PUSH
• 出栈 POP

为什么后进先出呢?

• 入栈就是将一个新的元素放到栈顶，出栈就是从栈顶取出一个元素。
• 栈顶的元素总是最后入栈，需要出栈时，从栈顶取出。

比如：push ax -->> 将寄存器ax中的数据送入栈中。
pop ax -->> 从栈顶取出数据送入ax。

7.2 8086中如何为CS,DS,SS分配段地址？

• 8086会将CS作为代码段的段地址,将CS:IP指向的指令作为下一条需要取出执行的指令。
• 8086会将DS作为数据段的段地址，mov ax,[address]的内存数据放到ax寄存器中
• 8086会将SS作为栈段的段地址，任意时候，SS:SP指向栈顶元素。(push指令和pop指令执行时，CPU从SS和SP中得到栈顶的地址。)

7.3 push ax 流程

• push ax - 1

  
  
  

  push ax--1.png

如图，

• SS中的内容：1000H

• SP中的内容：000EH

• 栈顶的段地址：1000：000E ,即1000EH

• 假设AX 中的内容是2266H

• push ax - 2

  
  
  

  push ax -2.png
  
  

  如图，CPU执行push ax,(分析)：

• SP = SP - 2

• SP 中的内容变为：000CH

• SS:SP指向1000:000C,

• 栈顶的地址变为1000:000CH,即1000CH

这里是小端模式，存储方式高高低低，数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。

• push ax - 3

  
  
  

  push ax -3.png
  
  

  如图，CPU执行push ax,（分析）：

• 把ax的数据送入SS：SP指向的内存单元
• 高字节存放在高地址，低字节存放低地址，1000DH中的内容是高八位22,1000DH中的内容是低八位66。

7.4 POP流程

• pop ax -1

  
  
  

  pop ax -1.png
  
  

  如图，

• SS中的内容：1000H

• SP中的内容：000CH

• 栈顶的段地址：1000：000CH,即1000EH

• pop ax -2

  
  
  

  pop ax -2.png
  
  

  如图，CPU执行pop ax，（分析）：

• 将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax

• ax =2266H

• pop ax -3

  
  
  

  pop ax -3.png
  
  

  如图，CPU执行 pop ax,（分析）：

• SP = SP + 2

• SS:SP 指向 1000EH

7.5 思考

栈空间.png

如图，如果将10000H~1000FH这段空间当作栈，初始状态栈是空的，此时，SS = 1000H，SP是多少？
分析：

• 栈空间是10000H~1000FH,SS=1000H
• 栈空间大小为16字节，栈最底部的字单元地址为1000：0000EH
• SS:SP 指向栈顶，当栈中只有一个元素的时候，SS=1000H，SP=000EH
• 栈为空，出栈后，SP = SP+2,SP原来为000EH
• 加2后，SP=10H
• 所以，栈为空的时候，SS=1000H，SP=10H

7.6 栈顶超界的问题

• 执行push栈顶超界

  
  
  

  执行push栈顶超界.png

如图，当push 的时候，会超出栈空间

• 执行pop栈顶超界

  
  
  

  执行pop栈顶超界.png

当pop的时候，栈顶超出栈空间

• 栈顶超界问题
  1.当栈满的时候再使用push指令入栈，或栈空的时候再使用pop指令出栈，都将发生栈顶越界问题
  2.栈顶越界是危险的，入栈出栈时，数据和代码意外改写，将会引发一连串的错误。
  3.8086CPU不保证我们对栈的操作不会越界。

注意：1.编程的时候注意栈顶超界，2.用到的最大栈空间，来安排栈的大小，防止入栈的数据太多而导致的超界3.执行出栈操作的时候也要注意，以防栈空的时候继续出栈而导致的超界。

7.7 push、pop指令

• push指令的表现形式：

  1. push 寄存器 ；将一个寄存器中的数据入栈
  2. push 段寄存器；将一个段寄存器中的数据入栈
  3. push 内存单元 ； 将一个内存子单元处的字入栈

• pop指令的表现形式：

  1. pop 寄存器 ；出栈，用一个寄存器接收出栈的数据
  2. pop 段寄存器 ；出栈，用一个段寄存器接收出栈的数据
  3. pop 内存单元 ；出栈，用一个内存字单元接收出栈的数据

• 案例一：
  mov ax,1000H
  mov ds,ax
  push [0]
  pop [2]
  分析：
  第一步：1000H送入ax中
  第二步：内存单元的段地址要放在ds中
  第三步：将1000:0处的字压入栈中
  第四步：出栈，出栈的数据送入1000：2处

• 案例二：
  将10000H~1000FH这段空间当作栈，初始状态栈是空的，将AX,BX,DS中的数据入栈。
  分析：
  mov ax, 1000H
  mov ss, ax
  mov sp,0010H
  push ax
  push bx
  push ds

1. 段地址是1000H，传送给ax,因为不能直接向段寄存器传送，所以需要ax中转。
   2.因为栈为空，所以sp=0010H
   3.将ax,bx,ds中的数据入栈

• 案例三：
  将10000H~10000FH这段空间当作栈，初始状态栈是空的，设置AX=001AH,BX=001BH,将AX，BX中的数据入栈,然后将AX,BX清零，从栈中恢复AX,BX原来的内容。
  分析：
  mov ax ,1000H ;1000H传送给ax
  mov ss,ax ;ax传送给ss段寄存器
  mov sp,0010H；初始化栈顶
  mov ax,001AH ；001AH传送给ax
  mov bx,001BH ; 001BH传送给bx
  push ax ；ax入栈
  push bx ；bx入栈
  sub ax ,ax ；ax清零
  sub bx,bx ；bx清零
  pop bx ；bx恢复内容
  pop ax；ax恢复内容

7.8 栈段

• 如何使用push,pop等栈操作指令访问我们定义的栈段？
  用SS存放栈段的段地址，用SP存放栈顶的偏移地址

• 段的理解？
  1.段存放数据-->>数据段，将它的段地址放在DS中，用mov,add,sub等指令，数据段中内容当作数据来访问。
  2.段存放代码-->>代码段，段地址放在CS中，将段中第一条指令的偏移地址放在IP中，这样CPU就会执行代码段中的指令
  3.段当作栈-->>栈段，段地址在SS中，偏移地址放在SP中，CPU在需要进行栈操作的时候，比如执行push,pop指令等，栈段当作栈空间来用。

• 案例一:

  
  
  

  案例.png

补全代码，可以将10000H_{1000FH中的8个字，逆序复制到20000H}2000FH
mov ax,1000H
mov ds,ax
;由于是逆序排序
(mov ax,2000H)
(mov ss,ax)
(mov sp,0010H)
push [0]
push [2]
push [4]
push [6]
push [8]
push [A]
push [C]
push [E]

8.总结

以上内容包含DS寄存器和[address]、字数据的传递、大小端、指令、数据段、中断、栈等知识点。
这章的内容比较多，如果文章能够看一遍下来，这些知识点基本可以掌握。
下一章，我们继续讲解指令使用。
写完这篇文章已经凌晨2点了，
夜深了，该睡觉了。
文章继续更新中....