8086汇编(16位汇编)学习笔记01.汇编基础和debug使用

原文链接：

https://bpsend.net/thread-100-1-2.html

为什么学习16位汇编？

16位操作指令最多能够操作两个字节，且更能够体现出与硬件的交互。16位下的指令和32位汇编的指令差不多。16位汇编的指令在32位一样使用.要学好汇编必须要了解一点点硬件知识,16汇编是直接操作硬件,32位汇编指令跟硬件隔离了

硬件运行机制

1. 为什么计算机的操作数据的单位是二进制？

字节是内存操作的最小单位,但是

位才是计算机操作的最小单位

•电子器件二极管

•正向加电则通，反向加电则不同

•门电路

因为二进制是最简单的计算，所以二进制的计算非常快，CPU的处理是通过算术/逻辑单元 ALU 来处理数据的。

例如：

+ 可以通过位于运算获取结果。

用法：

算术运算的结果是通过位运算得到得

加法

结果进位

0 + 1 = 1 0

0 + 0 = 0 0

1 + 0 = 1 0

1 + 1 = 0 1

结果 - 异或

进位 - 位与

减法

加补码

乘法

3 * 5 = 3 * （4 + 1） = 34 + 31 = 3 << 2 + 3

除法

情况比较复杂

机器码助记符

7f+12 000111111100010010 add 7f, 12

45&36 10 0100010100110110 and 45, 36

2. 算术/逻辑单元（ALU）

所有的数学运算都可以由位运算组成。那么更高级的数学运算也可以通过简单的位运算计算。所以将常用运算封装成一个器件，称之为单元。

3. 机器码

类似于1111110000010101010B，可以用来控制硬件的二进制数据，叫做机器码、

4. 助记符

二进制值难记，每种功能的二进制控制码取一个容易记住的名字，叫做助记符，也称之为指令。

00B - add + 加法

01B - sub - 减法

10B - and & 与运算

11B - xor ^ 异或运算

5. 汇编

助记符硬件不能识别，需要将其转换成对应的的机器码，这个过程叫做汇编。(助记符转机器码)

微机系统硬件组成

概述

1. 一个硬件系统都有什么？

● 一个系统不可能由一个硬件单独完成，所以划分处多个硬件模块，然后由一个模块居中调度。称作CPU。

2. CPU如何与其他硬件做交互？

● I/O桥所有的硬件模块连接到I/O桥，由I/O桥负责辅助cpu与哪一个硬件模块连接。

● 总线

3. cpu如何去选择不同的硬件模块？

● 位多路复用器

CPU：一个系统不可能由一个硬件单独完成，所以划分多个硬件模块，然后由一个硬件模块居中调度

cpu的主要工作:1.算术运算;2.读写,即从一个硬件中读写至另一个硬件中。

•总线 cpu有8位数据/地址线，ram是个256byte的存储器。

控制线用来表明操作类型 00 设置地址 01 读 10 写 11 保留

例如: 将 45 写入地址 7f

在控制线上加 00 (设置地址),并将 7f 设置到数据地址线
ram收到指令将地址调到7f
在控制线上加 10 (写),并将 45 设置到数据地址线
ram收到指令将 45 设置到之前写的地址上

读跟写差不多,但是如果要改地址,必须重新开始

8086逻辑图

引脚复用: 引脚用来当地址用,又用来当数据用, AD引脚数决定是多少位cpu

A address 地址寻址范围 (0-2^20 1M)

D data 数据传输数据(16位 2个字节 1个字)

余量

计算机系统组成

从编写完以下代码到屏幕显示字符中间发生了什么？

#include <stdio.h>

int main()

{

printf(“hello world\n”);

}

•编译

•加载可执行文件

•执行

8086cpu组织结构

8086cpu内部有2个模块组成

•EU部件

执行部件（excution unit）

译码

执行指令

•BIU部件

总线接口部件（bus interface unit）

取指令

读取数据

写入数据

8086cpu将指令的执行分成多个模块，有什么好处？

目的: 让硬件的利用率最大

•流水线: 可以多个部件同时工作，提高硬件的利用率，从而提高效率。

1.取指令

2.译码

3.取数据

4.执行

5.存储结果

1，2，4是必须的。

流水线并不是越深越好,否则一旦出现分支转移,其后果将会很恶劣

寄存器

cpu的“局部变量”

debug的使用

配置环境

https://bpsend.net/thread-100-1-2.html

\1. XP系统

2.dosbox (推荐) https://www.dosbox.com

3.msdos player

4.dosbox-x (推荐) https://dosbox-x.com

使用 vscode

注意: 选择使用的汇编工具必须是 MASM , TASM 是 linux 的语言, dos环境建议使用 dosbox-x

dosbox-x 也可以直接在官网下载

因为这个是模拟的,所以无法访问本地磁盘,可以映射某个文件夹让他当c盘去用

使用dosbox-x

没改动配置文件的情况下：

粘贴和复制： shif + f6

挂载：

改动配置文件的情况： dosbox-x.conf

取消粘贴的修饰符：

挂载：

mount C: G:\asm16

C:

使用方法

基本DOS命令：

#cd\ ——首先要用cd\ 退回到根目录C>下

#dir ——显示文件列表

#md hb ——建立hb子目录

#cd hb ——进入hb子目录

#copy d:\dos\masm.exe c:\hb ——将D盘dos目录下的masm.exe拷贝到C盘hb目录下

#copy d:\dos\link.exe c:\hb ——将D盘dos目录下的link.exe拷贝到C盘hb目录下

#cd .. ——退回到上一级目录

#del \hb\masm.exe ——删除hb子目录中的某文件

#rd hb ——删除hb子目录（子目录中的所有文件必须先删除）

#e：——进入e盘

#cls ——清屏

#type——显示文本文件内容（如type c:\hb\abc.asm）

DosBox常用指令

[range] = [startaddr] [endaddr] 或者 [startaddr]

指令	作用	用法
？	帮助文档	-？
U	反汇编（把机器码变成助记符）	-u，-u[range]
A	输入汇编指令	a [addr]
R	查看和修改寄存器	r [reg]
D	查看内存单元	d [range]
E	修改内存单元	e addr
G	直接运行	相当于 F5
T	单步步入	相当于 F11
P	单步步过	相当于 F10
写入文件（n，cx，w）	将内存数据保存到文件	-n "文件名"-r cx 20 (字节数)-w 开始地址（没有默认为100）
Q	退出

a 后面如果跟地址，代表从该地址开始写汇编代码，不跟则默认从ip地址开始写，写完一行按回车确认，全部写完空行回车

R 后面跟寄存器代表可以修改寄存器的值

e后面跟地址代表修改该处内存的值，按空格表示继续修改后面的，按回车表示修改结束

e addr [val1 逗号|空格 val2 逗号|空格 val3 。。。]

e addr "字符串"

注意：保存数据是从地址 100 开始的，跟ip地址的值无关,如果要向指定开始位置,w 后面加开始地址

标志寄存器

常用的是 ZF 和 DF

条件标志：

**CF 进位标志：**用于反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生一个进位或借位，则CF置1，否则置0。运算结果的最高位包括字操作的第15位和字节操作的第7位。移位指令也会将操作数的最高位或最低位移入CF。
**PF 奇偶标志：**用于反映运算结果低8位中“1”的个数。“1”的个数为偶数，则PF置1，否则置0。
AF 辅助进位标志**：**算数操作结果的第三位（从0开始计数）如果产生了进位或者借位则将其置为1，否则置为0，常在BCD(binary-codedecimal)算术运算中被使用。
**ZF 零标志：**用于判断结果是否为0。运算结果0，ZF置1，否则置0。
**SF 符号标志：**用于反映运算结果的符号，运算结果为负，SF置1，否则置0。因为有符号数采用补码的形式表示，所以SF与运算结果的最高位相同。
**OF 溢出标志：**反映有符号数加减运算是否溢出。如果运算结果超过了8位或者16位有符号数的表示范围，则OF置1，否则置0。

控制标志：

**TF 跟踪标志：**当TF被设置为1时，CPU进入单步模式，所谓单步模式就是CPU在每执行一步指令后都产生一个单步中断。主要用于程序的调试。8086/8088中没有专门用来置位和清零TF的命令，需要用其他办法。
**IF 中断标志：**决定CPU是否响应外部可屏蔽中断请求。IF为1时，CPU允许响应外部的可屏蔽中断请求。
**DF 方向标志：**决定串操作指令执行时有关指针寄存器调整方向。当DF为1时，串操作指令按递减方式改变有关存储器指针值，每次操作后使SI、DI递减。

CF 进位标志

当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时设置。

进位标志置1，即CF = 1；否则CF = 0

用途：用于表示两个无符号数高低。

举例：

3AH + 7CH＝B6H，     没有进位：CF = 0     NC

AAH + 7CH＝（1）26H，有进位：  CF = 1     CY

零标志ZF

若运算结果为0则ZF=1，否则ZF=0。

用途：用于表示两个无符号数高低。

举例：

3AH + 7CH＝B6H，结果不是零：   ZF = 0    ZR

84H + 7CH＝（1）00H, 结果是零：ZF = 1    NZ

溢出标志OF

溢出只发生在正数+正数负数+负数负数- 正数正数-负数的情况

使用该标志位判断运算结果是否溢出。（当将操作数作为有符号数时）

加法：若同符号数相加，结果的符号与之相反则OF=1，否则OF置0。

减法：被减数与减数异号，而结果的符号与减数相同则OF=1，否则置0。

发生了溢出，说明了运算结果不可信。

3AH + 7CH＝B6H，     产生溢出：OF = 1     OV

AAH + 7CH＝（1）26H, 没有溢出：OF = 0     NV

进位和溢出

进位CF 针对的是无符号数运算，溢出OF 针对的是有符号数运算。

当看成无符号数，则关注CF标志，看成有符号数，则关注OF标志。

cpu运算时,不管数据是有符号还是无符号,它运算完,会当作有符号数设置 CF 位,也会当作无符号数设置 of 位,即2个操作位都会设置, 至于最后看哪个位要根据我们的业务逻辑自己去选择

符号标志SF

运算结果最高位为1，SF为1，否则为0。

有符号数据用最高有效位表示数据的符号，最高有效位是符号标志的状态。

举例：

3AH + 7CH＝B6H，     最高位D7＝1:   SF = 1    NG

84H + 7CH＝（1）00H, 最高位D7＝0:   SF = 0    PL

奇偶标志位PF

当运算结果（指低8位）中1的个数为偶数时，PF置1，否则置0。

作用：该标志位主要用于检测数据在传输过程中的错误。

举例：

3AH + 7CH＝B6H＝10110110B

结果中有5个1，是奇数：PF = 0   PO

3AH + 7AH＝B6H＝10110100B

结果中有4个1，是偶数：PF = 1   PE

辅助进位标志位AF

表示一个字节的低4位是否有进位和借位。运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，AF = 1；否则AF = 0。

处理器内部使用，用于十进制算术运算调整指令中，用户一般不必关心

3AH + 7CH＝B6H，D3有进位：AF = 1    AC

31H + 71H＝A2H，D3无进位：AF = 0    NA

标志位状态总结

.标志位	标志名称	FLASE	TURE
OF	溢出标志	NV	OV
DF	方向标志	UP	DN
IF	中断标志	DI	EI
SF	符号标志	PL	NG
ZF	零标志	NZ	ZR
AF	辅助进位标志	NA	AC
PF	奇偶标志	PO	PE
CF	进位标志	NC	CY

在 debug中顺序

OF[溢出 ] DF[方向] IF[中断] SF[符号] ZF[零] AF[辅助进位] PF[奇偶] CF[进位]