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前言
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汇编语言是很多相关课程(如数据结构、操作系统、微机原理)的重要基础。但仅仅从课程的角度出发就太片面了,其实学习汇编语言可以深入理解计算机底层工作原理,提升代码效率,尤其在嵌入式系统和性能优化方面有重要作用。此外,它在逆向工程和安全领域不可或缺,帮助分析软件运行机制并增强漏洞修复能力。
本专栏的汇编语言学习章节主要是依据王爽老师的《汇编语言》来写的,和书中一样为了使学习的过程容易展开,我们采用以8086CPU为中央处理器的PC机来进行学习。
文章主要内容:修改CS、IP的指令以及代码段的学习
1. 修改CS、IP的指令
在CPU中,程序员能够用指令读写的部件只有寄存器,程序员可以通过改变寄存器中的内容实现对CPU的控制。
CPU从何处执行指令是由CS、IP中的内容决定的,程序员可以通过改变CS、IP中的内容来控制CPU执行目标指令。
我们如何改变CS、IP的值呢?
显然,8086CPU必须提供相应的指令。我们如何修改AX中的值?可以用mov指令,如mov ax, 123
将ax中的值设为 123,显然,我们也可以用同样的方法设置其他寄存器的值,如mov bx, 123
,mov cx, 123
,mov dx, 123
等。其实,8086CPU大部分寄存器的值,都可以用mov指令来改变,mov指令被称为传送指令。
但是,mov指令不能用于设置CS、IP的值,原因很简单,因为8086CPU没有提供这样的功能。8086CPU为CS、IP提供了另外的指令来改变它们的值。能够改变CS、IP的内容的指令被统称为转移指令(我们以后会深入研究)。我们现在介绍一个最简单的可以修改CS、IP的指令:jmp指令。
✍若想同时修改 CS、IP的内容,可用形如"jmp段地址:偏移地址"的指令完成,如
" imp段地址:偏移地址"指令的功能为:用指令中给出的段地址修改CS,偏移地址修改IP。
✍若想仅修改IP的内容,可用形如"jmp 某一合法寄存器"的指令完成,如
"jmp 某一合法寄存器"指令的功能为:用寄存器中的值修改IP。
jmp ax,在含义上好似:mov IP,ax。
❗❗❗注意,我们在适当的时候,会用已知的汇编指令的语法来描述新学的汇编指令的功能。采用一种"用汇编解释汇编 "的方法来使读者更好地理解汇编指令的功能,这样做有助于读者进行知识的相互融会。要强调的是,我们是用"已知的汇编指令的语法"进行描述,并不是用"已知的汇编指令"来描述,比如,我们用mov IP,ax
来描述jmp ax
,并不是说真有 mov IP,ax
这样的指令,而是用 mov指令的语法来说明jmp指令的功能。我们可以用同样的方法描述jmp 3:01B6
的功能:jmp 3:01B6
在含义上好似mov CS,3
mov IP,01B6
。
2. 问题分析:CPU运行的流程
内存中存放的机器码和对应的汇编指令情况如下图所示,设CPU初始状态:CS=2000H,IP=0000H,请写出指令执行序列。思考后看分析。
分析如下:
3. 代码段
前面讲过,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。我们可以将长度为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,我们可以认为,这段内存是用来存放代码的,从而定义了一个代码段。比如,将:
这段长度为10个字节的指令,存放在123B0H-123B9H的一组内存单元中,我们就可以认为,123B0H-123B9H这段内存是用来存放代码的,是一个代码段,它的段地址为123BH,长度为10个字节。
如何使得代码段中的指令被执行呢?
将一段内存当作代码段,仅仅是我们在编程时的一种安排,CPU并不会由于这种安排,就自动地将我们定义的代码段中的指令当作指令来执行。CPU 只认被CS:IP指向的内存单元中的内容为指令。所以,要让CPU执行我们放在代码段中的指令,必须要将CS:IP指向所定义的代码段中的第一条指令的首地址。对于上面的例子,我们将一段代码存放在123B0H~123B9H内存单元中,将其定义为代码段,如果要让这段代码得到执行,可设CS=123BH、IP=0000H。
小结
(1)段地址在8086CPU的段寄存器中存放。当8086CPU要访问内存时,由段寄存器提供内存单元的段地址。8086CPU有4个段寄存器 ,其中CS用来存放指令的段地址。
(2)CS存放指令的段地址,IP存放指令的偏移地址。
8086机中,任意时刻,CPU将CS:IP指向的内容当作指令执行。
(3)8086CPU的工作过程:
①从CS:IP指向的内存单元读取指令,读取的指令进入指令缓冲器
②IP指向下一条指令
③ 执行指令。(转到步骤①,重复这个过程)
(4)8086CPU提供转移指令修改CS、IP的内容。
结语
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