汇编第九章转移指令的原理

第九章转移指令的原理

8086CPU的转移指令分为以下几类：
1.无条件跳转指令（如：jmp）
2.条件跳转指令
3.循环指令（如：loop）
4.过程，就像C语言中的函数
5.中断

9.1 操作符offset

操作符offset（伪指令）在汇编语言中由编译器处理，它的功能是取标号的偏移地址。

assume cs :codesg
codesg segment
start : mov ax,offset start;相当于mov ax,0
s :     mov ax,offset s;相当于mov ax,3
codesg ends
end start

在上面的程序中，offset操作符取得了标号start和s的偏移地址0和3，所以指令:mov ax,offset start相当于指令mov ax,0，因为start是代码段中的标号，它所标记的指令是代码段中的第一条指令，偏移地址为0;
mov ax,offset s相当于指令mov ax,3，因为s是代码段中的标号，它所标记的指令是代码段中的第二条指令，第一条指令长度为3个字节，则s的偏移地址为3。

使该程序在运行中将s处的一条指令复制到s0处。
分析:
(1) s 和s0 处的指令所在的内存单元的地址是多少? cs:offset s和 cs:offset s0。

(2)将s 处的指令复制到s0 处，就是将cs:offset s 处的数据复制到cs:offset s0处。

(3)段地址已知在cs 中，偏移地址 offset s和 offset s0已经送入si和di中。

(4)要复制的数据有多长? mov ax,bx指令的长度为两个字节，即1个字。

assume cs : codesg
codesg segment
s : mov ax,bxmov ax,bx的机器码占两个字节mov si, offset smov di, offset s0mov ax,cs: [si]mov cs: [di] ,ax
s0 :nop ; nop的机器码占一个字节nop
codesg ends
end s

9.2 jmp指令

1.无条件转移，可以只修改ip，也可以同时修改cs和ip
1.【jmp 段地址:偏移地址】可以用来同时修改CS和IP
指令中的段地址修改CS
偏移地址修改IP
这种用法编译器不认识，只能做在debug中使用
2.【jmp 某一合法的寄存器】仅修改IP的内容
比如：jmp ax 或者 jmp bx（类似于mov IP ax）
2.jmp指令要给出两种信息：
1.转移的目的地址
2.转移的距离（段间转移、段内短转移、段内近转移）

9.3 依据位移进行转移的jmp指令

1.jmp short 标号【转到标号处执行指令,段内短转移】
此格式实现的是：段内短转移，它对ip的修改范围为-128~127
2.也就是说，它向前转移时可以最多越过128个字节，负数使用补码表示
向后转移可以最多越过127个字节

assume cs : codesg ;程序9.1
codesg segment
start : mov ax,0jmp short sadd ax,1
s:      inc ax
codesg ends
end start

上面的程序执行后，ax中的值为1，因为执行 jmp short s后，越过了add ax,1，IP指向了标号s处的inc ax。也就是说，程序只进行了一次ax加1操作。

汇编指令jmp short s对应的机器指令应该是什么样的呢?我们先看一下别的汇编指令和其相对应的机器指令。

assume cs : codesg ;程序9.2
codesg segment
start : mov ax ,0mov bx, 0jmp short sadd ax,1
s :     inc ax
codesg ends
end start

(1) (CS)-0BBDH，(IP)-0006H，CS:IP指向EB 03(jmp short s 的机器码);(2)读取指令码EB 03进入指令缓冲器;
(3) (IP)=(IP)+所读取指令的长度=(IP)+2-0008H，CS:IP指向add ax,1;(4)CPU执行指令缓冲器中的指令EB 03;
(5)指令EB03执行后，(IP)=000BH，CS:IP指向inc ax。
从上面的过程中我们看到，CPU 将指令EB 03读入后，IP指向了下一条指令，即CS:0008处的add ax,1，接着执行EB 03。如果EB03没有对P进行修改的话，那么，接下来CPU将执行add ax,1，可是，CPU执行的EB 03却是一条修改IP的转移指令，执行后(IP)=000BH，CS:IP指向inc ax，CS:0008处的add ax,1没有被执行。

3.CPU不需要目的地址就可以实现对ip的修改
jmp指令的机器码中不包含目的地址，但是可以实现跳转
实现的方式，是在原地址的基础上进行一个偏移量，即位移

f7 = 11110111 减一11110110 再取反 00001001 这里是9（-9的补码是f7），所以jmp s本来下一条指令是0009指向的nop，但是收到了修改ip的指令，EB F7,0009-9 =0 跳到了s处地址的位置。

4.还有一种和指令“jmp short 标号”功能类似的指令格式：
jmp near ptr 标号，它实现的是段内近转移
功能为：(ip)=(ip)+16位位移
jmp short 标号是8位的位移（范围为-128~127），而jmp near ptr 标号是16位位移（范围为-32768~32767）

9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令

前面讲的jmp指令，其对应的机器码中并没有转移的目的地址，而是相对于当前ip的转移位移
1.指令“jmp far ptr 标号”
实现的是段间转移，又称为远转移,这时机器码中应该明确给出【段地址】
2.指令“jmp far ptr 标号”功能如下：
(CS)=标号所在段的段地址
(IP)=标号所在段中的偏移地址
far ptr 指明了指令用标号的段地址和偏移地址修改cs和ip

assume cs: codesg
codesg segment
start : mov ax, 0mov bx, 0jmp far ptr sdb 256 dup (0)
s:      add ax,1inc ax
codesg ends
end start

如图中所示，源程序中的db 256 dup (0)，被 Debug解释为相应的若干条汇编指令。这不是关键，关键是，我们要注意一下jmp far ptr s所对应的机器码:EA 0B 01 6A 07，其中包含转移的目的地址。“0B 01 6A 07 ”是目的地址在指令中的存储顺序，高地址的“ 6A 07”是转移的段地址: 07 6A H，低地址的“0B01”是偏移地址:010BH。

9.5 转移地址在寄存器中的jmp指令

指令格式：jmp 16位寄存器
功能：修改ip寄存器中的值，把16位寄存器中的值送入到ip寄存器中

9.6 转移地址在内存中的jmp指令

转移地址在内存中的jmp指令有两种格式：
1.jmp word ptr 内存单元地址（段内转移）
功能：将内存中的那个字视为一个偏移地址，然后跳转到那个偏移地址
与【jmp 寄存器】功能相似
内存单元地址可用寻址方式的任意格式给出

mov ax,0123H
mov ds: [ 0] , ax
jmp word ptr ds : [ 0]
;执行后，(IP)=0123H.又比如，下面的指令:
mov ax,0123H
mov [bx ] ,ax
jmp word ptr [bx];执行后，(IP)=0123H

2.jmp dword ptr 内存单元地址（段间转移）
(ip)=(内存单元地址) ;双字中的低位字是给ip的
(cs)=(内存单元地址+2) ;双字中的高位字是给cs的
跟【jmp 段地址:偏移地址】功能类似
内存单元地址可用寻址方式的任意格式给出

mov ax,0123H
mov ds: [0] ,ax
mov word ptr ds: [2],0
jmp dword ptr ds: [ 0]
;执行后，(CS)=0，(IP)=0123H，CS:IP指向0000:0123又比如，下面的指令:
mov ax,0123H
mov [bx ] ,ax
mov word ptr [bx+2],0
jmp dword ptr [bx]
;执行后，(CS)=0，(IP)=0123H，CS:IP指向0000:0123

补充：不能直接向内存单元中加入立即数要通过寄存器，把立即数加进去

9.7 jcxz指令

1.有条件跳转指令，所有的有条件跳转指令都是短转移
对应的机器码中包含转移的位移，而不是目的地址。对ip的修改范围都为：-128~127(用补码表示)
另一个有条件跳转指令【loop指令】
2.指令格式：jcxz 标号
如果（cx）=0，则跳转到标号处执行
3.jcxz 标号指令的操作：
1.当(cx)=0时，(ip)=(ip)+8位位移
2.当(cx)!=0时，什么也不做（程序继续向下执行）

if ( (cx) ==0 jmp short标号;

;补全编程，利用jcxz 指令，实现在内存2000H 段中查找第一个值为0的字节，找到后，将它的偏移地址存储在dx中。
assume cs:code
code segment
start : mov ax,2000Hmov ds , axmov bx,0
s:mov ch,0   mov cl,[bx]jcxz ok        ;当cx=0时，CS:IP指向OKinc bx     jmp short s
ok :    mov dx,bxmov ax,4c00hint 21h
code ends
end start

9.8 loop指令

1.循环指令，所有的循环指令都是短转移，在对应的机器码中包含转移的位移，而不是目的地址。对ip的修改范围都为：-128~127(用补码表示)
2.指令格式：loop 标号
3.指令的内部操作
1.cx=cx-1
2.如果cx!=0，(ip)=(ip)+8位位移，跳转
3.(cx)=0，什么也不做，程序向下执行（和jcxz相反）
cx用来控制循环的次数

;利用loop指令，实现在内存2000H段中查找第一个值为0的字节，找到后，将它的偏移地址存储在dx中。
assume cs:code
code segment
start : mov ax,2000Hmov ds, axmov bx,0
s:      mov cl,[bx]mov ch, 0inc cx ;要+1避免减之前就是0了。inc bxloop s
ok:     dec bx;dec指令的功能和inc相反，dec bx进行的操作为:(bx)=(bx)-1mov dx , bxmov ax,4c00hint 21h
code ends
end start

9.9 根据位移进行转移的意义

1.根据位移进行转移，这样设计，方便了程序段在内存中的浮动装配
可以实现代码的复用
2.如果在机器码中直接给出【段地址:偏移地址】，
这段程序在内存中换一个位置，则会运行不正确
3.段内近转移、段内短转移都是根据位移进行转移，一共有四种方式
1.jmp short ptr 标号
2.jmp near ptr 标号
3.jcxz 标号
4.loop 标号

这段程序装在内存中的不同位置都可正确执行，因为loop s在执行时只涉及s的位移(-4，前移4个字节，补码表示为FCH)，而不是s的地址。如果 loop s的机器码中包含的是s 的地址，则就对程序段在内存中的偏移地址有了严格的限制，因为机器码中包含的是s的地址，如果s 处的指令不在目的地址处，程序的执行就会出错。而loop s的机器码中包含的是转移的位移，就不存在这个问题了，因为，无论s 处的指令的实际地址是多少，loop指令的转移位移是不变的。

9.10 编译器对转移位移超界的检测

注意，根据位移进行转移的指令，他们的转移范围会受到限制
如果在源程序中出现了转移范围超界的问题，在编译的时候，编译器将报错

比如，下面的程序将引起编译错误:

assume cs:code
code segment
start:  jmp short sdb 128 dup (0)
s :     mov ax,0ffffh
code ends
end start

jmp short s的转移范围是-128~127，IP最多向后移动127个字节。

【实验八、九】

;实验8 分析下面的程序，在运行前思考:这个程序可以正确返回吗? 答案：可以。
assume cs:codesg
codesg segmentmov ax,4c00h  ;最终跳到了这里int 21h
start:  mov ax,0
s:      nop  ;jmp short s1 F6EB H 也就是eb f6 -10的补码nopmov di, offset smov si,offset s2mov ax,cs : [si] ; F6EB Hmov cs: [di] ,ax ;jmp short s1 机器码放到了上面
s0:     jmp short s
s1:     mov ax,0  ;jmp short s1本以为会跳回来，但是是加偏移地址-10int 21hmov ax,0
s2:     jmp short s1  ;nop
codesg ends
end start

实验九编程:在屏幕中间分别显示绿色、绿底红色、白底蓝色的字符串 ‘welcome tomasm!’。
编程所需的知识通过阅读、分析下面的材料获得。
80×25彩色字符模式显示缓冲区(以下简称为显示缓冲区)的结构:
内存地址空间中，B8000H~BFFFFH 共32KB的空间，为80×25彩色字符模式的显示缓冲区。向这个地址空间写入数据，写入的内容将立即出现在显示器上。
在80x25彩色字符模式下，显示器可以显示25行，每行80个字符(160byte)，每个字符可以有256种属性(背景色、前景色、闪烁、高亮等组合信息)。
这样，一个字符在显示缓冲区中就要占两个字节，分别存放字符的ASCII码和属性。80x25模式下，一屏的内容在显示缓冲区中共占4000个字节。
显示缓冲区分为8页，每页4KB(～4000B)，显示器可以显示任意一页的内容。一般情况下，显示第О页的内容。也就是说通常情况下，B8000H~B8F9FH中的4000个字节的内容将出现在显示器上。
在一页显示缓冲区中:
偏移000_{09F对应显示器上的第1行(80个字符占160个字节);偏移0A0}13F对应显示器上的第2行;
偏移140~1DF对应显示器上的第3行;

依此类推，可知，偏移F00~F9F对应显示器上的第25行。
在一行中，一个字符占两个字节的存储空间(一个字)，低位字节存储字符的 ASCII码，高位字节存储字符的属性。一行共有80个字符，占160个字节。
即在一行中:
00_{01单元对应显示器上的第1列;02}03单元对应显示器上的第2列;04~05单元对应显示器上的第3列;
依此类推，可知，9E～9F单元对应显示器上的第80列。例:在显示器的0行0列显示黑低绿色的字符串’ABCDEF’('A’的ASCII码值为41H，02H表示黑底绿色)
显示缓冲区里的内容为:

注意，闪烁的效果必须在全屏 DOS方式下才能看到。

assume cs:code , ds:data , ss : stack
data segmentdb 'welcome to masm!' ;定义要显示的字符串(共16字节加属性就是32字节)db 82h,24h,71h;定义三种颜色属性
data ends
stack segmentdw 8 dup(0)
stack ends
code segment
start:mov ax ,datamov ds , axmov ax,stackmov ss,axmov sp ,10hxor bx, bx  ;bx清零,用来索引颜色mov ax ,0b872h  ;算出屏幕第12行中间的显存的段起始位置放入ax中 也就是屏幕中第一个w的位置。;B8000H 前11行*每行160byte + 64byte(一行中间的位置80-一半的字符串字节16) = 1760+64= 1824=720H+b8000h=b8720hmov cx,3  ;s3循环控制行数,外循环为3次,因为要显示三个字符串
s3:push cx;三个进栈操作为外循环s3保存相关寄存器的值push ax;以防止它们的值在内循环中被破坏push bxmov es,ax;此时es为屏幕第12行中间的显存的段起始位置mov si ,0;si用来索引代码列的字符mov di ,0;ai用来定位目标列mov cx,10h;s1循环控制存放的字符，内循环为10h次，因为一个字符串中含10h个字节
s1:mov al,ds: [si]mov es : [di] ,alinc siadd di ,2loop s1;此循环实现偶地址中存放字符mov di,1;di的值设为1,从而为在显存奇地址中存放字符的颜色属性做准备pop bxmov al,ds : 10h [bx];取颜色属性inc bxmov cx,10h;第二个内循环也为10h次
s2:mov es:[di] , aladd di ,2loop s2;此循环实现奇地址中存放宇符的颜色属性;以下4句为下一趟外循环做准备pop axadd ax ,0ah;将显存的段起始地址设为当前行的下一行; [在段地址中加oah,相当于在偏移地址中加了0a0h (=160d) ]pop cxloop s3mov ax,4c00hint 21h
code ends
end start

用cls清屏后的效果