汇编基础教程段的定义应用详解

道易有道 發表於 2021-11-4 16:52:25

<div id="navCategory"><h5 class="catalogue">目录</h5><ul class="first_class_ul"><li>段</li><li>种类</li><ul class="second_class_ul"><li>代码段</li><li>数据段</li><li>DS和</li><li>栈段</li><ul class="third_class_ul"><li>栈</li><li>操作方式</li><li>8086CPU提供入栈和出栈指令</li><li>栈顶超界的问题</li></ul><li>push、pop指令</li><ul class="third_class_ul"><li>PUSH（入栈）</li><li>POP（出栈）</li></ul><li>栈段定义</li><ul class="third_class_ul"></ul><li>思考</li><ul class="third_class_ul"></ul></ul><li>访问</li><ul class="second_class_ul"></ul><li>段前缀</li><ul class="second_class_ul"><li>场景1</li><ul class="third_class_ul"></ul><li>场景2</li><ul class="third_class_ul"></ul></ul></ul></div><h2>段</h2>
<img class="has" alt="" width="595" height="318" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202111/2021110416241650.png" />
将一段内存定义为一个段，用一个段地址指示段，用偏移地址访问段内的单元
<h2>种类</h2>
<h3>代码段</h3>
定义
对于8086PC机，在编程时，可以根据需要，将一组内存单元定义为一个段。
可以将长度为 N（ N≤64KB ）的一组代码，存在一组地址连续、起始地址为 16的倍数的内存单元中，这段内存是用来存放代码的，从而定义了一个代码段。
例如
<img class="has" alt="" width="362" height="143" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202111/2021110416241651.png" />
这段长度为 10 字节的字节的指令，存在从123B0H~123B9H的一组内存单元中，我们就可以认为，123B0H~123B9H这段内存单元是用来存放代码的，是一个代码段，它的段地址为123BH，长度为10字节。
如何使得代码段中的指令被执行
<ul>
<li>CPU 只认被 CS:IP 指向的内存单元中的内容为指令。</li>
<li>所以要将CS:IP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。</li>
<li>CS = 123BH，IP = 0000H。</li>
</ul>
<h3>数据段</h3>
定义
我们可以将一组长度为N（N≤64K）、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，从而定义了一个数据段。
比如我们用123B0H~123B9H这段空间来存放数据：
<ul>
<li>段地址：123BH</li>
<li>长度：10字节</li>
</ul>
将一段内存当作数据段，是我们在编程时的一种安排，我们可以在具体操作的时候，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。
<h3>DS和</h3>
我们要读取10000H单元的内容
CPU要读取一个内存单元的时候，必须先给出这个内存单元的地址
<ul>
<li>在8086PC中，内存地址由段地址和偏移地址组成。</li>
<li>8086CPU中有一个 DS寄存器，通常用来存放要访问的数据的段地址。</li>
</ul>
将10000H（1000:0）中的数据读到al中。
<blockquote>
mov bx,1000H
mov ds,bx
mov al,
</blockquote>
mov 指令可以将一个内存单元中的内容送入一个寄存器。
mov指令的格式：
<ul>
<li>mov 寄存器名，内存单元地址</li>
<li>“[…]”表示一个内存单元， “[…]”中的0表示内存单元的偏移地址。</li>
</ul>
如何用mov指令从10000H中读取数据？
<ul>
<li>10000H表示为1000:0（段地址:偏移地址）</li>
<li>将段地址1000H放入ds</li>
<li>用mov al,完成传送（mov指令中的[]说明操作对象是一个内存单元，[]中的0说明这个内存单元的偏移地址是0，它的段地址默认放在ds中）</li>
</ul>
如何把1000H送入ds？
<ul>
<li>8086CPU不支持将数据直接送入段寄存器的操作，ds是一个段寄存器。（硬件设计的问题）</li>
<li>mov ds,1000H 是非法的。</li>
<li>数据>>一般的寄存器>>段寄存器</li>
</ul>
例如
我们将123B0H~123BAH的内存单元定义为数据段，我们现在要累加这个数据段中的前3个单元中的数据，
代码如下：
<img class="has" alt="" width="539" height="145" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202111/2021110416241652.png" />
<h3>栈段</h3>
<h4>栈</h4>
栈空间当然也是内存空间一部分，它只是一段可以以一种特殊方式进行访问的内存空间。
<h4>操作方式</h4>
栈有两个基本的操作
入栈：将一个新的元素放到栈顶
出栈：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，又最先被从栈中取出
栈的操作规则：LIFO（Last In First Out，后进先出）
8086CPU的入栈和出栈操作都是以字为单位进行的。
注意：字型数据用两个单元存放，高地址单元放高 8 位，低地址单元放低8 位。
<h4>8086CPU提供入栈和出栈指令</h4>
 SS:SP 　
8086CPU中，有两个寄存器：
<ul>
<li>段寄存器SS 　存放栈顶的段地址</li>
<li>寄存器SP 　存放栈顶的偏移地址</li>
</ul>
任意时刻，SS:SP指向栈顶元素。
SS和SP只记录了栈顶的地址，依靠SS和SP可以保证在入栈和出栈时找到栈顶。
<h4>栈顶超界的问题</h4>
种类
<ul>
<li>当栈满的时候再使用push指令入栈，</li>
<li>栈空的时候再使用pop指令出栈，</li>
</ul>
8086CPU不保证对栈的操作不会超界。
8086CPU 只知道栈顶在何处（由SS:SP指示），而不知道读者安排的栈空间有多大。
8086CPU的工作机理，只考虑当前的情况：
<ul>
<li>当前栈顶在何处；</li>
<li>当前要执行的指令是哪一条。</li>
</ul>
解决办法
<ul>
<li>要根据可能用到的最大栈空间，来安排栈的大小，防止入栈的数据太多而导致的超界</li>
<li>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。</li>
</ul>
<h3>push、pop指令</h3>
定义
push和pop指令是可以在寄存器和内存之间传送数据的。
<h4>PUSH（入栈）</h4>
push ax：将寄存器ax中的数据送入栈中；
执行过程 push ax
（1）SP=SP–2；
（2）将ax中的内容送入SS:SP指向的内存单元处，SS:SP此时指向新栈顶。
图示
<img class="has" alt="" width="521" height="276" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202111/2021110416241653.png" />
入栈时，栈顶从高地址向低地址方向增长
<h4>POP（出栈）</h4>
pop ax ：从栈顶取出数据送入ax。执行过程（1）将SS:SP指向的内存单元处的数据送入ax中；（2）SP = SP+2，SS:SP指向当前栈顶下面的单元，以当前栈顶下面的单元为新的栈顶。
图示
<img class="has" alt="" width="518" height="250" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202111/2021110416241754.png" /> 
注意：
出栈后，SS:SP指向新的栈顶 1000EH，pop操作前的栈顶元素，1000CH 处的2266H 依然存在，但是，它已不在栈中。
当再次执行push等入栈指令后，SS:SP移至1000CH，并在里面写入新的数据，它将被覆盖。
格式
（1）
push 寄存器：将一个寄存器中的数据入栈
pop 寄存器：出栈，用一个寄存器接收出栈的数据
例如：push axpop bx
（2）
push 段寄存器：将一个段寄存器中的数据入栈 pop
段寄存器：出栈，用一个段寄存器接收出栈的数据
例如：push dspop es
（3）
push 内存单元：将一个内存单元处的字入栈（栈操作都是以字为单位）
pop 内存单元：出栈，用一个内存字单元接收出栈的数据
例如：push pop 
指令执行时，CPU 要知道内存单元的地址，可以在 push、pop 指令中给出内存单元的偏移地址，段地址在指令执行时，CPU从ds中取得。
注意
与mov指令不同的是，push和pop指令访问的内存单元的地址不是在指令中给出的，而是由SS:SP指出的。
CPU执行mov指令只需一步操作，就是传送，而执行push、pop指令却需要两步操作
执行push时：先改变SP，后向SS:SP处传送。
执行pop时：先读取SS:SP处的数据，后改变SP。
push、pop 等栈操作指令，修改的只是SP。也就是说，栈顶的变化范围最大为：0~FFFFH。
提供：SS、SP指示栈顶；改变SP后写内存的入栈指令；读内存后改变SP的出栈指令。
<h3>栈段定义</h3>
<ul>
<li>可以根据需要，将一组内存单元定义为一个段</li>
<li>比如我们将10010H~1001FH 这段长度为 16 字节的内存空间当作栈来用，以栈的方式进行访问。</li>
<li>我们可以将长度为 N（N ≤64K ）的一组地址连续、起始地址为16的倍数的内存单元，当作栈来用，从而定义了一个栈段</li>
<li>这段空间就可以成为栈段，段地址为1000H，大小为16字节</li>
<li>如何使的如push、pop 等栈操作指令访问我们定义的栈段</li>
<li>将SS:SP指向我们定义的栈段。</li>
</ul>
<h3>思考</h3>
我们将10000H~1FFFFH这段空间当作栈段，SS=1000H ，栈空间大小为64KB ，栈最底部的字单元地址为1000:FFFE。
任意时刻，SS:SP指向栈顶，当栈中只有一个元素的时候，SS=1000H，SP=FFFEH。
栈为空，就相当于栈中唯一的元素出栈，出栈后，SP=SP+2。
SP原来为FFFEH，加2后SP=0，所以，当栈为空的时候，SS=1000H，SP=0。
任意时刻，SS:SP指向栈顶元素，当栈为空的时候，栈中没有元素，也就不存在栈顶元素，所以SS:SP只能指向栈的最底部单元下面的单元，该单元的偏移地址为栈最底部的字单元的偏移地址+2 ，栈最底部字单元的地址为1000:FFFE，所以栈空时，SP=0000H。
<h2>访问</h2>
对于数据段，将它的段地址放在 DS中，用mov、add、sub等访问内存单元的指令时，CPU就将我们定义的数据段中的内容当作数据段来访问；
对于代码段，将它的段地址放在 CS中，将段中第一条指令的偏移地址放在IP中，这样CPU就将执行我们定义的代码段中的指令；
对于栈段，将它的段地址放在SS中，将栈顶单元的偏移地置放在 SP 中，这样CPU在需要进行栈操作的时候，比如执行 push、pop 指令等，就将我们定义的栈段当作栈空间来用。
可见，不管我们如何安排，CPU 将内存中的某段内存当作代码，是因为CS:IP指向了那里；CPU将某段内存当作栈，是因为 SS:IP 指向了那里
比如我们将10000H~1001FH安排为代码段，并在里面存储如下代码：
<img class="has" alt="" width="350" height="266" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202111/2021110416241755.png" />
设置CS=1000H，IP=0，这段代码将得到执行。
可以看到，在这段代码中，我们又将10000H~1001FH 安排为栈段和数据段。
10000H~1001FH这段内存，既是代码段，又是栈段和数据段。
一段内存，可以既是代码的存储空间，又是数据的存储空间，还可以是栈空间，也可以什么也不是。
关键在于CPU中寄存器的设置，即：CS、IP、SS、SP、DS的指向。
<h2>段前缀</h2>
在访问内存单元的指令中，用于显式地指明内存单元的段地址的“ds:”、“cs:”、“ss:”或“es:”
应用
<h3>场景1</h3>
问题：将内存ffff:0~ffff:b段元中的数据拷贝到 0:200~0:20b单元中。
分析
（1） 0:200~0:20b单元等同于0020:0~0020:b单元，它们描述的是同一段内存空间
（2）拷贝的过程应用循环实现，简要描述如下：
<ul>
<li>初始化：X=0 循</li>
<li>环12次</li>
</ul>
将ffff:X单元中的数据送入0020:X（需要用一个寄存器中转）
X=X+1
（3）在循环中，源单元ffff:X和目标单元的0020:X的偏移地址X是变量。我们用bx来存放
（4）我们用将0:200~0:20b用0020:0~0020:b描述，就是为了使目标单元的偏移地址和源始单元的偏移地址从同一数值0开始。
问题
因源单元ffff:X和目标单元0020:X 相距大于64KB，在不同的64KB段里，程序中，每次循环要设置两次ds。
这样做是正确的，但是效率不高。
解决
我们可以使用两个段寄存器分别存放源单元ffff:X和目标单元0020:X的段地址，这样就可以省略循环中需要重复做12次的设置ds的程序段。
<img class="has" alt="" width="505" height="247" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202111/2021110416241756.png" />
改进的程序中，使用 es 存放目标空间0020:0~0020:b的段地址，用ds存放源空间ffff:0~ffff:b的段地址。
在访问内存单元的指令“mov es:,al”中，显式地用段前缀 “es:” 给出单元的段地址，这样就不必在循环中重复设置ds
<h3>场景2</h3>
Debug和汇编编译器Masm对指令的不同处理
Debug中
<ul>
<li>mov ax,</li>
<li>表示将ds:0处的数据送入al中。</li>
</ul>
在汇编源程序中，指令“mov ax,”被编译器当作指令“mov ax,0”处理。
解决：利用段前缀显性的指出段地址
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