程序执行过程的跟踪

可以使用Debug来跟踪一个程序的执行过程，示例程序1.asm如下所示。

assume cs:codesg

codesg segment

    mov ax,0123h
    mov bx,0456h
    add ax,bx
    add ax,ax

    mov ax,4c00h
    int 21h

codesg ends
end

使用masm编译1.asm，生成1.obj，然后将1.obj使用连接器Link.exe连接，生成1.exe。输入debug 1.exe，将程序载入内存，并使用R命令查看各个寄存器的设置情况。

Alt text

当程序载入内存后，cx中存放的是程序的长度。1.exe中程序的机器码共有15字节，所以此时cx的值为000FH。

现在考虑程序被装载到内存的什么地方？从上图中可以得到如下信息。

  • 程序加载后ds中存放着程序所在内存区的段地址，并且这个内存区的偏移地址为0。因此，程序所在的内存区的地址为ds:0。
  • 这个内存区的前256字节存放的是PSP，DOS通过PSP和程序进行通信。从256字节处开始存放的是我们编写的程序。

所以，从ds中可以得到PSP的段地址SA，且PSP的偏移地址为0，所以PSP的物理地址为SA × 16 + 0。因为PSP占据了256(100H)字节，所以程序的物理地址为SA × 16 + 100H = (SA + 16) × 16 + 0。这个地址可以通过段地址和偏移地址表示：SA + 10H:0。

从上图可知，此时ds的值为075AH，则PSP的地址为075AH:0，所以程序的地址应为076A:0，注意此时CS:IP的值正为076A:0，进一步证明了CS:IP指向的是程序执行的下一条指令(MOV AX,0123)。

使用U命令查看从076A:0开始的其它命令。

Alt text

[BX]和loop指令

[BX]

要完成的描述一个内存单元，需要两种信息：①内存单元的地址；②内存单元的长度。

  • mov ax,[0]表示将一个内存单元的内容送入ax，这个内存单元的长度为2字节，偏移地址为0，段地址存放在ds中。
  • mov al,[0]表示将一个内存单元的内容送入al，内存单元的长度为1字节，偏移地址为0，段地址存放在ds中。
  • mov ax,[bx]表示将一个内存单元的内容送入ax，内存单元的长度为2字节，偏移地址存放在bx中，段地址在ds中。
  • mov al,[bx]表示将一个内存单元的内容送入al，内存单元的长度为1字节，偏移地址存放在bx中，段地址在ds中。

loop

loop指令的格式是：loop 标号，CPU执行loop指令的时候，执行两步操作，①(cx) = (cx) - 1；②判断cx中的值，不为0则转至标号处指向，如果为0则向下执行。注意到cx中存放着循环次数，影响着loop执行的执行结果。

使用loop实现一个具体的任务：实现2^12的计算。

assume cs:code

code segment
	
	mov ax,2
	mov cx,11
	s:add ax,ax
	loop s

	mov ax,4c00h
	int 21h

code ends
end

分析这段程度的运行过程：当首次执行到add ax,ax时，ax = ax + ax，然后开始执行loop s，先将cx中的值减1，然后判断cx中的值是否为0，若不为0，则跳转到s处执行add ax,ax，如下图所示。

Alt text

查看从CS:IP处的指令，如下图所示。076A:0008为loop s指令的地址，并且标号s已经被翻译成一个地址0006H，如果在执行loop 0006时，cx减1不为0，那么就把IP设置为0006H，从而使CS:IP再次指向076A:0006，实现跳转。因此，loop指令的本质就是检查cx，修改IP。

Alt text

loop和[bx]的联合应用

考虑这样一个问题：计算FFFF:0~FFFF:B单元中的数据的和，将结果存储在dx中。

分析：

  • 运算后的结果是否会超出dx所能存储的范围？ FFFF:0~FFFF:B内存单元中的数据是字节型的数据，范围在0~255，12个这样的整数相加不会超过65535。
  • 能否将FFFF:0~FFFF:B中的数据直接累加到dx中？ 不行，因为FFFF:0~FFFF:B中的数据是8位的，不能直接累加到16位的寄存器中。
  • 能否将FFFF:0~FFFF:B累加到dl中，并设置(dh) = 0，从而实现累加？ 不能，因为dl是8位寄存器，累加会造成进位丢失。

解决办法：用一个16位的寄存器作为中介，将内存单元中的8位数据赋值到16位的寄存器中，然后再将该寄存器中的数据加到dx上。

使用ax作为中介寄存器，并通过loop循环将FFFF:0~FFFF:B内存单元中的值赋值到ax中，再进行累加。

assume cs:code

code segment
	
	mov ax,0FFFFH
	mov ds,ax
	mov bx,0
	mov dx,0
	mov cx,12
	s : mov al,[bx]
	mov ah,0
	add dx,ax
	inc bx
	loop s

	mov ax,4c00H
	int 21h

code ends
end

注意第一条指令mov ax,0FFFFH，在汇编源程序中，数据不能以字母开头，所以要在前面加上0。

总结

  • 程序被加载进内存后，会创建一个256字节的PSP，从这段内存区的256字节处开始，才将程序装入。ds中存放着PSP的段地址，且此时偏移地址为0。我们所编写的汇编指令是从(ds) + 10H:0处开始，即CS = (ds + 10H)，IP = 0。
  • ` loop s实现程序循环的本质是修改IP的值。在执行loop s时，需要先将(cx)减1，然后检查(cx)是否为0，若不为0则修改IP`，再次执行循环体。

参考