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第三章 CPU 與組合語言

第三章 CPU 與組合語言. 組合語言之指令行 常數與記憶體變數 程式風格 指令集 與 指引指令. 組合語言之指令行. 標籤欄 :. 運算子欄. 運算元欄. ; 註解 欄. 繼續. 基本組合語言指令行為四欄式 標籤 （選用， 視情況需要使用） 運算子 ：指令助憶符號（必要） 運算元 （通常需要） 註解 （選用， 最好養成說明程式習慣）. 2. 標籤. 標籤欄 :. 運算子欄. 運算元欄. ; 註解欄. 標籤（ Label ） 是一種 識別碼 ， 做為程式或資料的標的。

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第三章 CPU 與組合語言

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Presentation Transcript

  1. 第三章 CPU與組合語言 組合語言之指令行 常數與記憶體變數 程式風格 指令集與指引指令

  2. 組合語言之指令行 標籤欄: 運算子欄 運算元欄 ;註解欄 繼續 • 基本組合語言指令行為四欄式 • 標籤（選用， 視情況需要使用） • 運算子：指令助憶符號（必要） • 運算元（通常需要） • 註解（選用， 最好養成說明程式習慣） 2

  3. 標籤 標籤欄: 運算子欄 運算元欄 ;註解欄 • 標籤（Label）是一種識別碼，做為程式或資料的標的。 • 程式碼標籤（Code Label）:程式位址,以:結束。(MASM範例) • 資料標籤（Data Label）:變數位址,不可加: • 標籤需獨特，一程式中不能有兩個相同之標籤。

  4. 標籤（masm範例) • 程式碼標籤以:結束 Target: mov ax,bx jmp Target • 資料標籤,不可加: First BYTE 10

  5. 運算子 標籤欄: 運算子欄 運算元欄 ;註解欄 • 指定CPU之動作， • 以指令助憶符號(instruction Mnemonic)表示。 • 依指令用途運算元有0~3個。 • CPU指令集格式：學習指令功能與用法。

  6. 指令助憶符號 • 指令助憶符號(instruction Mnemonic) ：CPU指令集, 用簡短之英文字幫助記憶。 • 以MASM為例，如: mov(move 搬移、複製) 、 add (addition加)、sub(substration減)、mul( multply乘)、jmp(jump跳至位址) 、call(call呼叫程序)

  7. CPU指令集指令說明格式與要點 • 指令說明格式與要點 • 指令名稱：簡單說明 • 影響旗標(狀態暫存器) • 功能與用途 • 指令格式 • 學組合語言要件 瞭解指令集 • 指令集：MASM指令集、指引指令

  8. 運算元 標籤欄: 運算子欄 運算元欄 ;註解欄 • 可以是常數、記憶體變數、暫存器。 • 暫存器可直接使用。 • 常數分常數符號與數字 • 常數符號需以指引指令先定義 • 記憶體變數，需使用資料定義指引指令定義後，才可使用。

  9. 運算元定義 定義運算元 • 定義記憶體變數運算元變數之MASM範例。 • 定義常數符號運算元常數符號之MASM範例。 • 定義暫存器運算元使用CPU內建之暫存器保留字。

  10. 變數之MASM範例 • 位元組定義： • BYTE及SBYTE、DB、字串。 • 字組定義： • WORD及SWORD、DW、字組陣列 • 初值宣告：多重初值、未初始資料、data&data?比較

  11. 常數符號之MASM範例 • =指引(等號) • (範例) • EQU指引 • (範例) • TEXTEQU • =與EQU比較

  12. 註解 標籤欄: 運算子欄 運算元欄 ;註解欄 • 註解（comments）：用於說明程式, 不會執行單列註解，各種組合語言有不同之規定, • 以MASM為例 12

  13. MASM之註解 • 由分號（；）起始。或區段註解，由COMMENT xx 設定符號 xx 開始, 至 xx 結束。如: inc EAX ;EAX=EAX+1 COMMENT $ (此例xx為$) this line is a comment this line also is a comment $ 13

  14. 常數與記憶體變數 基本定義語法 • 記憶體資料變數定義語法定義記憶體變數。 • 常數符號之定義語法定義常數符號。 繼續

  15. 資料籤欄 指引 初始設定式 ;註解欄 資料變數定義語法 • 資料定義敘述(data definition statement)：以組譯器內建資料型態，建立變數。 • 語法(MASM)： • 初始設定式: 給定該變數初值, 使用?代表不定初值(可能為任意數值) • 變數在記憶體之格式(MASM範例)。

  16. 資料變數在記憶體之格式(以MASM為例) • 位元組定義： • BYTE及SBYTE、DB、字串。 • 字組定義： • WORD及SWORD、DW、字組陣列 • 資料在記憶體中之排列順序： • 小印地安排序(MASM使用) :(範例) • 大印地安排序:(範例) • 初值宣告：多重初值、未初始資料、data&data?比較

  17. BYTE及SBYTE • BYTE（定義位元組）及SBYTE（定義有號位元組） 如: Value1 BYTE 10h Value2 SBYTE -100 變數名稱: 上例之Value1, Value2 資料 10h(16進位) 資料 100(十進位)

  18. BYTE及SBYTE早期為DB • DB指引: BYTE, SBYTE早期可以DB取代 Value1 DB 10h Value2 DB -100

  19. 位移值 數值 List+00 List+1 List+2 List+3 10 20 30 40 多重初始值 • 一個變數也可同時給與一段位址(陣列型態), 如: List BYTE 10,20,30,40

  20. 以BYTE定義字串 • 建立字串資料定義，以引號包住一串字元，最常見的字串以空白位元結尾，也就是位元組值為0，如: Greeting1 BYTE“Good”, 0 等於 Greeting1 BYTE‘G’,‘o’,‘o’,‘d’, 0 若太長可以以 \ 將兩行連接為一行 Greeting1 \ BYTE “Good”, 0

  21. WORD及SWORD • WORD（定義字組）及SWORD（定義有號字組）指引建立一個或多個十六位元的整數。 Word1 WORD 65535 Word2 SWORD –32768

  22. WORD及SWORD早期版本 DW Word1 WORD 65535 Word2 SWORD –32768 • 早期版本 DW Word1 DW 65535 Word2 DW –32768

  23. 位移值 數值 myList+00 myList+02 myList+04 myList+06 1 2 3 4 字組陳列 • 字組陳列（Array of Words） myList WORD 1,2,3,4,5

  24. 小印地安排序 • Intel處理器從記憶體存取資料使用稱為小印地安排序（little endian order）的方式， • 表示最小有意義的位元組(LSB)資料存在最低的位址，其餘的位元組(MSB)就接著存放在相鄰的位置。

  25. 位移值 數值 d1+01 d1+02 d1+03 d1+04 78h MSB LSB 56h 34h 12h 小印地安排序(例) 如: d1 DWORD 12345678h

  26. 大印地安排序 • 有些其他的電腦系統使用大印地安排序（big endian order）（高到低） • 表示最大有意義的位元組(MSB)資料存在最低的位址，其餘的位元組(LSB)就接著存放在相鄰的位置。

  27. 位移值 數值 d1+01 d1+02 d1+03 d1+04 12h 34h 56h 78h 大印地安排序(例) • 如： d1 DWORD 12345678h MSB LSB

  28. 宣告未初始資料 • DATA？指引可以用來宣告未初始資料，特別是在宣告大區塊的未初始資料特別好用。 .data Smallarray DWORD 10 DUP(0) .data ? Bigarray DWORD 5000 DUP(?)

  29. 宣告未初始資料(比較) .data Smallarray DWORD 10 DUP(0) .data ? Bigarray DWORD 5000 DUP(?) • 下面的程式碼產生的編譯後程式會比上的程式多20000位元組 .data Smallarray DWORD 10 DUP(0) Bigarray DWORD 5000 DUP(?)

  30. 符號常數 • 符號常數(symbolic constant)、符號定義(symbol definition) • 一個符號(識別碼) • 或是一個整數運算式 • 或一些文字 • 符號常數不使用任何儲存空間，不像變數定義，會保留儲存體空間。

  31. 符號常數與變數比較 • 所有運算之數值計算方式： • 符號常數：在組譯時完成。 • 變數：在執行階段由程式完成，且記得給初始值。

  32. 常數之定義方式(MASM語法) • =指引(等號) • (範例) • EQU指引 • (範例) • TEXTEQU • =與EQU比較

  33. 程式風格 • 程式區 • 資料區 • 程式架構 • 基本架構 • 混合式 • 簡易程式架構經驗 繼續

  34. 程式區 • 組合與言一行一指令，且相鄰指令會組譯在相鄰之記憶體(指令或變數皆是如此) 。 • 因此指令最好有一專屬之區塊。編輯可執行之指令。 • MASM範例： • .CODE、SEGMENT。

  35. 資料區 • 組合語言之資料最好依使用特性設定不同之資料區。編輯相關之資料變數定義。 • 如：堆疊(STACK) 、一般資料。 • MASM範例： • .DATA、.STACK、SEGMENT。

  36. 程式架構 • 需包含 • 程式說明、 • 常數定義、 • 變數定義(資料區) 、 • 堆疊定義(資料區) 、 • 程式指令與副程式(程式區)及 • 其他相關定義。

  37. 基本架構 • 至少需有下列定義程式才能執行： • 變數(資料區) 。 • 堆疊(資料區) 。 • 程式指令與副程式(程式區) • 右圖為MASM範例。 .STACK DB 100 DUP(?) .DATA A DB 12, 44, 55 NUM DB 3 .CDOE MOV AX, @DATA …..

  38. 混合程式碼與資料 • 一些組譯器，可讓你在程式中程式碼與資料自由來回切換，程式宣告變數時很方便。如： .code mov eax,ebx .data temp DWORD ? .code mov temp, eax 沒有錯, 但 不建議使用

  39. 簡易之程式經驗 • 使用常數符號 • MASM之組譯， • 16bit • 32bit • 16bit32bit

  40. 使用常數符號 • 為何使用符號？經驗告訴我們，使用符號會讓程式容易閱讀及維護。 • 容易閱讀 • 重新定義

  41. 容易閱讀 • 鍵盤定義 Esc_key =27 LF =0Ah CR =0dh • 可以將不易記憶之各種數字定義為所代表之文字意義，如上列定義，就是將鍵盤按鍵值定義為一般使用之文字。

  42. 重新定義常數 count=6000 array db count DUP(0) count=5 mov al, count count=10 mov al, count Count 0,0,0…. 共6000個0 mov al, 5 mov al,10

  43. 16bit • 基本程式架構需含： INCLUDE Ivrin16.inc。 mov AX, @data mov DS, AX • 組譯及連結你的程式的批次檔名為make16.bat。 • 資料及程式碼標籤的位移值（位址）是十六位元。

  44. 32-bit • 基本程式架構需含： INCLUDE Ivrin32.inc。 • 組譯及連結你的程式的批次檔名為make32.bat。 • 資料及程式碼標籤的位移值（位址）是三十二位元。

  45. 32-bit16bit • 三十二位元程式轉換成十六位元程式，只有少數的地方需要改變： • INCLUDE指引對應不同的函數庫,Ivrin32.inc Ivrin16.inc。 • 16bit之資料區段需有 mov AX, @data mov DS, AX • 組譯及連結你的程式的批次檔名為make32.batmake16.bat。 • 資料及程式碼標籤的位移值（位址）是 是三十二位元十六位元。

  46. 指引指令 • 舉幾個MASM常用指引為例： • include • 等號指引： (範例) • EQU指引： (範例) • SEGMENT、ENDS • .CODE、.STACK、.DATA

  47. 等號指引 • 等號指引（equal-sign directive）連結符號名稱到整數運算式 • 名稱=運算式 • 例: count=500

  48. 等號指引(範例) • 例: count=500 mov al,count 組譯後產生 mov al, 500

  49. EQU指引 • EQU指引連結符號名稱、整數常數或是任意文字 • 定義為某運算式值 • 定義為另一個符號 • 定義為某<文字> 名稱 EQU 運算式 名稱 EQU 符號 名稱 EQU <文字…..>

  50. EQU範例 Matrix1 equ 10*10 Matrix2 equ <10*10> .data M1 WORD Matrix1 M2 WORD Matrix2 運算式(數值) 文字<> M1 WORD 100 M2 WORD “10*10”

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