《汇编语言》第9章 -转移指令的原理 实验8与实验9

第9章 转移指令的原理

可以修改ip，或同时修改cs和ip的指令统称为转移指令。（就是可以控制CPU执行内存中某处代码的指令）
段内转移：只修改ip（如：jmp ax）
段间转移：同时修改cs和ip（如jmp 1000：0）

其中，段内转移又分为：
短转移：ip的修改范围是-128-127
近转移：ip的修改范围是-32768-32767

8086的转移指令分类
1.无条件转移指令（如：jmp）
2.条件转移指令
3.循环指令（如：loop）
4.过程
5.中断

1.操作符offset
“取得标号的偏移地址”

2.jmp指令
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）

3.依据位移进行转移的jmp指令
CPU在执行jmp指令的时候并不需要转移的目的地址
cpu执行指令的过程简单回忆：
（1）cpu从cs：ip处读取指令，指令进入指令缓冲器；
（2）ip加1，从而指向下一条指令；
（3）cpu执行指令；
重复这个过程；
关于补码：
总结来说就是，补码是用来表示有符号的数的，可以区分正负号。8位补码范围是-128-127。
正数的补码等于其原码；
负数的补码等于原码按位取反再加1；
两个补码运算后的结果依然满足补码规则。
jmp short 标号的功能：
（ip）=（ip）+ 8位位移；
其中：
1）8位位移=标号处的地址-jmp指令后的第一个字节的地址；
2）short指明此处的位移为8位位移；
3）8位位移的范围是-128~127，用补码表示；
4）8位位移由编译器算出；
’jmp near ptr 标号‘实现的是段内近转移；（IP）=（IP）+ 16位位移；

4.转移的目的地址在指令中的jmp指令
“jmp far ptr 标号” 实现的是段间转移，又称为远转移。
：（cs）=标号所在段的段地址；
：（IP）=标号所在段的偏移地址；
masm.exe对jmp的相关处理
1）向前转移
编译器中有一个地址计数器（AC），在翻译程序的时候，每读到一个字节AC就加1。在向前转移时，编译器读到标号s时，记下AC的值as，读到jmp … s时记下AC的值aj。这样编译器可以用as-aj算出位移量disp。
1.若disp属于[-128,127],则不管是jmp指令的哪一种，都将它转变为jmp short s所对应的机器码；EB disp（反码表示，占两个字节）
2.若disp属于[-32768,32767],则对于short s将编译出错；jmp s,jmp near ptr s所对应的机器码为：E9 disp（占3个字节）；jmp far near ptr s为：EA 偏移，段地址（占5个字节）
2)向后转移
此种情况下，编译器先读到jmp …s，不知道s处的AC值，故都将jmp …s当作jmp short s来读取，记下jmp…s指令的位置，和AC的值aj。
当读的是jmp short s时，生成EB和1个nop（预留1个字节的位置，存放8位disp）；
当读的是jmp s和jmp near ptr s时，生成EB和两个nop（预留2个字节位置，存放16位disp）；
当读的是jmp far ptr s时，生成EB和4个nop（存放段地址和偏移地址）
然后读到标号s时，记下AC的值as，并作disp=as-aj.
1.若disp属于[-128，127]，则均写作EB disp，注意此时若是jmp s和jmp near ptr s的话，后面还有一个nop指令；far s后面还有3个nop指令；
2.若disp属于[-32768,32767],则short s会出错；

5.转移地址在寄存器中的jmp指令
格式：jmp 16位reg
（IP）=（16位reg）
注：（仅修改ip的值）

6.转移地址在内存中的jmp指令
1）jmp word ptr 内存单元地址（段内转移）
:转移目的偏移地址到IP，可用任一格式的内存寻址方式；
2）jmp dword ptr 内存单元地址（段间转移）
：高地址处是目的段地址，低地址处是目的偏移地址。同样可用任一寻址方式。

7.jcxz指令
jcxz指令为有条件转移指令，所有的条件转移指令都是短转移，机器码中包含位移。
指令格式：jcxz 标号 （若（cx）=0，转移到标号处执行）
操作：当（cx）=0时，（ip）=（ip）+8位位移；
8位位移=标号处的地址-jcxz指令后的第一个字节的地址；用补码表示；
当（cx）≠0时，什么也不做（向下执行）
相当于if（（cx）==0） {jmp short 标号；}

8.loop指令
loop指令为循环指令，同样为短转移。
指令格式：loop 标号
操作：（cx）=（cx）-1
若cx≠0，（IP）=（IP）+8位位移；
同样的，8位位移=标号处的地址（as）-loop指令后的第一个字节的地址（aj）；
用反码表示，若cx=0，什么也不做，向下执行。
相当于：
cx- -；
if（cx≠0）{jmp short s;}

9.根据位移进行转移的意义及超界检测
1）方便了程序在内存中的浮动装配；即在内存的任意位置都可正确执行。
2）例如jmp short s转移位移的范围是：-128-127，当发生超界时，编译器会报错。
3）jmp 2000：1000是在debug中使用的汇编指令，在源程序中使用，会报错。

检测点9.1：
（1）使程序中的jmp指令执行后，cs：ip指向程序的第一条指令。

应在data段定义dw 0,0
因为程序的第一条指令的偏移地址是0，故只需将ds:[bx+1]处的字单元定义为0即可；
（2）补全程序，使jmp指令执行后，cs：ip指向程序的第一条指令。

assume cs:code
data segment
dd 12345678h
data ends
code segment
start:
mov ax,data
mov ds,ax
mov bx,0
mov [bx],bx
mov [bx+2],cs
jmp dword ptr ds:[0]
code ends
end start

:程序的jmp指令进行的是段间转移，ds:0双字单元的高2字节存放段地址，低2字节存放偏移地址。因为第一条指令的地址是：cs:0,故，可传送cs到[bx],传送0到[bx+2]（此处不能直接传0进[bx],因为未指明传送的大小，编译会出错）；
（3）CPU执行指令后：
(cs)=0006h,(IP)=00BEh
:高字位放段地址，低字位放偏移地址
检测点9.2

要补全的指令为：
s:
mov ch,0
mov cl,ds:[bx]
jcxz,ok
inc bx
jmp short s

解析：首先我们分析遍历2000段是按字节遍历；然后我们看要找的值是“0”，可以把遍历的值放入cx中，用jcxz来判断其是否为0（为0就直接跳转到ok标号处；不为0就往下走），最后做bx递增来进行字节遍历；以上为我们所补充内容。

检测点9.3

要补全的程序为：
loop ok

分析：我们遍历2000段，把每一个字节单元传入cl中，当检测到cx等于0时，loop ok不起作用，程序向下执行，使bx+1，而loop s同样不起作用，继续向下，把bx减一后就得到了其偏移地址。故，此处应补充loop ok；

实验8 分析一个奇怪的程序

首先我觉得程序不能正确返回，因为它的返回程序的开始处是在start标号处，而返回程序在标号之前，故不能执行，不能正确返回。
在程序执行后，发现程序能够返回。

这是为什么呢？？？
我们利用debug重新深入分析一下代码：

assume cs:code
code segment
mov ax,4c00h
int 21h
start:mov ax,0	;;程序从此处开始执行;传送0进ax;（ip）=5;

s:nop			;预留一个字节的空间；（ip）=8；(as)=8;	
nop				;(ip)=9;
mov di,offset s
				;取s处的偏移地址（08）传入di;（ip）=0ah;
mov si,offset s2
				;取s2处的偏移地址（20）传入si;(ip)=0dh;
mov ax,cs:[si]
				;将cs:20h处的指令(EBF6)传入ax;(ip)=10h;
mov cs:[di],ax	
				;将ax中的数据(EBF6)传入cs:08处;(ip)=13h;
s0:jmp short s
				;先让ip指向下一条指令cs:18h处，再跳转到s标号处。;(aJ)=18h;
				此时，我们计算disp=as-aJ=8-18h=F0h(补码);所以机器码为EBF0;
				跳转到s处之后，s处的机器码指令是：EBF6，位移量就是10个字节。
				又读取s处得指令后，（IP）=（IP）+2=0ah，所以，执行s处得指令后，
				（IP）=0ah-0ah=0；于是，cs：ip就指向了偏移量为0的“mov ax,4c00h
				int 21h”使得程序能够正确返回。

s1:mov ax,0		
int 21h
mov ax,0

s2:jmp short s1
nop

code ends
end start

感悟： 通过本实验，我们应该能够很清楚的把握jmp跳转指令的原理了。
对jmp short s执行过程的说明：
（1）无论是向前转移还是向后转移，都是用标号s处的偏移量减去jmp指令处的下一条指令的偏移量aj得到位移量disp（补码表示在机器码中）即disp=as-aj；此过程由编译器得到；
（2）在cpu执行jmp指令时，先把jmp指令的机器码放入缓冲器，使IP指向下一条指令；然后再根据jmp机器码中的位移量对ip进行修改，从而使得cs：ip指向标号处。

实验9 根据材料编程

本书编者的话：此任务需在进行下面课程之前独立完成，因为后面的课程中，需要通过这个实验获得的编程经验。

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 to masm！’
阅读材料。。。。。。。
以下为我的代码；

assume cs:code
data segment
db 'welcome to LOL!!'
db 02h,24h,71h
data ends
stack segment
dw 8 dup (0)
stack ends
code segment

start:
#使各寄存器指向内存各段；
mov ax,data
mov ds,ax		;将ds指向data段
mov ax,stack
mov ss,ax
mov sp,10h		;将ss指向stack段，ss：sp指向栈顶（此时栈空）
mov ax,0b800h
mov es,ax		;使es指向显示缓冲区。

#设置显示区域及初始化各控制变量
mov bp,6e0h		;用bx控制es段的行，从显示区的第12行开始（显示缓冲区的中心位置）
mov bx,10h		;用bx来保存颜色属性的偏移量
mov si,0		;用此si控制颜色属性的列
mov cx,3		;设置外层循环次数。


#外层循环
sw:
mov ah,ds:[bx].[si]	;颜色属性随行数改变，故放入外层中
push cx			;使外层cx进栈保护
push si			;使颜色属性列的选择入栈保护（此为问题关键所在，见下注）
mov cx,10h		;设置内层循环次数
mov di,40h		;用di控制es段的列（双字节列），从显示区的32列开始
mov si,0		;再用此si来控制字符的列
sn:
mov al,ds:[si]
mov es:[bp].[di],al	
				;将data段的字符传入显示区段的奇数列（即双字节的高位）
mov es:[bp].1[di],ah
				;将颜色属性传入显示区段的偶数列
add di,2		;使列数（显示区的双字节列）递增
inc si			;使列数递增（data段的单字节列）	
loop sn

pop si			;使颜色属性控制变量出栈			
pop cx			;使外层循环次数出栈
add bp,0a0h		;显示区一行有80列，共160个字节，故控制行加1，应加0a0h
inc si			;使颜色属性更换为下一个。
loop sw

mov ax,4c00h
int 21h
code ends
end start

**吐槽：**此实验我做了3个多小时，有点累啊，在debug中整来整去，头脑发胀，最后参考了网上答案才找到了问题都出在了哪里?。

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狗?北这厮最近有点飘，跟我说他学完了，还要给我在线教学?。让他来教，他又不来。不得不让我怀疑，不过又不必深究，给他留几分薄面。哈哈哈?

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. ！！！！，搞English！！！！难难难！！！！

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北老师今天在线教学楼，可惜了，一世英名毁于ss:bp，哈哈哈，笑死我了，这不现在恼羞成怒骂我呢😁😀。----11.13更新。