组合语言之艺术8

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转载最新推荐文章于 2026-07-13 16:37:39 发布 1.2k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

附录二程式语言效率分析

以下为利用ASSEMBLY,BASIC,PASCAL,C,FORTRAN 等程式语言，将一个24x 24之点阵字形，放大成为48x 48，并分别比较其处理速度、占用空间以及制作时间。
为了正确计算执行时间，特意作 10,000 次处理，至于指定的24x 24字形，则假设为一空格。

一、ASSEMBLY

    组合语言变化无穷，先以一般的作法，用点阵位移来处理。
    1: PAGE   60, 132
    2: CG     SEGMENT
    3: BUFIN DB    72 DUP(0)
    4: BUFOT DB 72*4 DUP(0)
    5:       ASSUME CS:CG,DS:CG,ES:CG
    6: START:
    7:       MOV     AX,CG
    8:       MOV     DS,AX
    9:       MOV     ES,AX
   10:       CLD
   11:       MOV     BP,10000  ; 处理10,000次
   12: S3:
   13:       SUB     CX,CX
   14:       MOV     BX,CX
   15:       MOV     DX,1803H        ; 计数用
   16:       MOV     SI,OFFSET BUFIN ; 24*24 点阵起始位址
   17:       MOV     DI,OFFSET BUFOT ; 预定48*48储存位址
   18: MVBYTE:
   19:       MOV     BH,DL        ; 做三列
   20: MVDB:
   21:       LODSB         ; 取原点阵
   22:       MOV     BL,AL
   23:       MOV     CL,8        ; 做八位元
   24: MVDB1:
   25:       RCL     BL,1        ; 左移一次
   26:       PUSHF         ; 保存状态
   27:       RCL     AX,1        ; 两字同时左移一次
   28:       POPF         ; 取出原移位状态
   29:       RCL     AX,1        ; 再一次，得双位点值
   30:       LOOP    MVDB1        ; 八次回路
   31:       STOSW         ; 存入
   32:       MOV     [DI+4],AX        ; 上下放大一行
   33:       DEC     BH        ; 共 3列
   34:       JNZ     MVDB
   35:       ADD     DI,6        ; 移向次行
   36:       DEC     DH
   37:       JNZ     MVBYTE        ; 共24行
   38:       DEC     BP        ; 执行10,000次
   39:       JNZ     S3        ; 完成
   40:       MOV     AX,4C00H
   41:       INT     21H
   42: CG     ENDS
   43:       END     START
    本程式制作时间，为十五分钟。
    经汇编后，得934 字元的执行程式，执行耗时14.5秒。
    若将上段程式加以分析，可以发现到此段程式执行时间全部浪费在23至30这一段「回路」中。为了增加速度，可以将空间加大，避开回路，连续执行八次「移位」动作如次：
   23:       RCL     BL,1
   24:       RCL     AX,1
   25:       SHL     AX,1
   26:       同上共八次
   
   47:       MOV     CX,AX        ; AX中为单位元值
   48:       SHR     CX,1        ; CX得到双位元点阵值
   49:       OR      AX,CX        ; 双位元点阵合并
    似此，程式增大了36字元，但执行时间却减少为 7.1秒，速度快了一倍！
    是不是还是更好的方法呢？相信一定多得不计其数。比如说，我们已知原点阵放大一倍后点形为「双点」，以双点做表，取其对应之值，即可免除各点移位的手续，再将原程式第18条以下改为：
   18: VT2:
   19:       CALL    MVBYTE        ; 放大一行
   20:       SUB     SI,3        ; 纵向尚须放大一次
   21:       CALL    MVBYTE        ; 再放大一行
   22:       DEC     DH        ; 完成否？
   23:       JNZ     VT2        ; 再做
   24:       RET         ; 完成
   25: MVBYTE:
   26:       MOV     CL,DL        ; 一行有三字元
   27: MVDB:
   28:       LODSB         ; 取一字元
   29:       MOV     AH,AL        ; 分置两处
   30:       AND     AX,0FF0H        ; AH,AL 各取四位元
   31:       SHR     AL,1        ; 右移四次还原
   32:       SHR     AL,1
   33:       SHR     AL,1
   34:       SHR     AL,1
   35:       MOV     BL,AL
   36:       MOV     AL,BYTETB[BX]    ; 左字元取预设表值
   37:       MOV     BL,AH
   38:       MOV     AH,BYTETB[BX]    ; 右字元取表值
   39:       STOSW         ; 得二字元置缓冲器中
   40:       LOOP    MVDB        ; 做三次
   41:       RET
   42           ; 转换表
   43: BYTETB DB    000H,003H,00CH,00FH,030H,033H,03CH,03FH
   44:       DB    0C0H,0C3H,0CCH,0CFH,0F0H,0F3H,0FCH,0FFH
   45: CG     ENDS
   46:       END     START

    再换个方法，因为有个XALT的指令，是专为这种程式所设计的。由第25条起，调整如下：
   25: MVBYTE:
   26:       MOV     CL,4        ; 供AL左移四位用
   27:       MOV     BX,OFFSET BYTETB
   28: MVDB:
   29:       LODSB         ; 取一字元
   30:       MOV     AH,AL        ; 分置两处
   31:       AND     AX,0F00FH        ; AH,AL 各取四位元
   32:       SHR     AL,CL
   33:       XLAT              ; 将[BX+AL]值放AL中
   34:       XCHG    AL,AH
   35:       XLAT
   36:       STOSW
   37:       DEC     DL
   38:       JNZ     MVDB
    如此，执行程式959 字元，执行速度3.2 秒，效率更佳。
    上述程式的缺点为：在循环过程中，速度有所损失，而且用四位元查表也费事耗时。如果用一字元查表，则需增大「表」的对应值，再改为「总表」的方式，一次即可查到。且由第20行改起，并力求指令的精简，如：
   20:       MOV     DX,OFFSET BYTETB
   21: MVDB:
   22:       LODSB
   23:       SUB     AH,AH
   24:       SHL     AX,1        ; 一字元须变为二字元
   25:       ADD     AX,DX            ; 之位置以查表
   26:       MOV     BX,AX        ; BX可供间接定址用
   27:       MOV     AX,[BX]        ; 以一字元查表值
   28:       STOSW         ; 查妥存入第一行
   29:       MOV     [DI+4],AX        ; 上下再重复一行
   30:       LODSB
   31:       SUB     AH,AH        ; 处
   32:       SHL     AX,1        ; 理
   33:       ADD     AX,DX
   34:       MOV     BX,AX        ; 材
   35:       MOV     AX,[BX]        ; 二
   36:       STOSW         ; 列
   37:       MOV     [DI+4],AX        ;
   38:       LODSB         ;
   39:       SUB     AH,AH        ; 处
   40:       SHL     AX,1        ; 理
   41:       ADD     AX,DX
   42:       MOV     BX,AX        ; 材
   43:       MOV     AX,[BX]        ; 三
   44:       STOSW         ; 列
   45:       MOV     [DI+4],AX        ;
   46:       ADD     DI,6        ; 再处理下一行
   47:       LOOP    MVDB        ; 共24次
   48:       DEC     BP        ; 做10,000次
   49:       JNZ     S3        ; 完成
   50:       MOV     AX,4C00H
   51:       INT     21H
   52:       RET

    程式到此为止，下面还有一转换总表，可供各程式共用。
    1:;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
    2:; 转换表       ;
    3:;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
    4: BYTETB LABEL WORD
    5: DB     000H,000H,000H,003H,000H,00CH,000H,00FH
    6: DB     000H,030H,000H,033H,000H,03CH,000H,03FH
    7: DB     000H,0C0H,000H,0C3H,000H,0CCH,000H,0CFH
    8: DB     000H,0F0H,000H,0F3H,000H,0FCH,000H,0FFH
    9: DB     003H,000H,003H,003H,003H,00CH,003H,00FH
   10: DB     003H,030H,003H,033H,003H,03CH,003H,03FH
   11: DB     003H,0C0H,003H,0C3H,003H,0CCH,003H,0CFH
   12: DB     003H,0F0H,003H,0F3H,003H,0FCH,003H,0FFH
   13: DB     00CH,000H,00CH,003H,00CH,00CH,00CH,00FH
   14: DB     00CH,030H,00CH,033H,00CH,03CH,00CH,03FH
   15: DB     00CH,0C0H,00CH,0C3H,00CH,0CCH,00CH,0CFH
   16: DB     00CH,0F0H,00CH,0F3H,00CH,0FCH,00CH,0FFH
   17: DB     00FH,000H,00FH,003H,00FH,00CH,00FH,00FH
   18: DB     00FH,030H,00FH,033H,00FH,03CH,00FH,03FH
   19: DB     00FH,0C0H,00FH,0C3H,00FH,0CCH,00FH,0CFH
   20: DB     00FH,0F0H,00FH,0F3H,00FH,0FCH,00FH,0FFH
   21: DB     030H,000H,030H,003H,030H,00CH,030H,00FH
   22: DB     030H,030H,030H,033H,030H,03CH,030H,03FH
   23: DB     030H,0C0H,030H,0C3H,030H,0CCH,030H,0CFH
   24: DB     030H,0F0H,030H,0F3H,030H,0FCH,030H,0FFH
   25: DB     033H,000H,033H,003H,033H,00CH,033H,00FH
   26: DB     033H,030H,033H,033H,033H,03CH,033H,03FH
   27: DB     033H,0C0H,033H,0C3H,033H,0CCH,033H,0CFH
   28: DB     033H,0F0H,033H,0F3H,033H,0FCH,033H,0FFH
   29: DB     03CH,000H,03CH,003H,03CH,00CH,03CH,00FH
   30: DB     03CH,030H,03CH,033H,03CH,03CH,03CH,03FH
   31: DB     03CH,0C0H,03CH,0C3H,03CH,0CCH,03CH,0CFH
   32: DB     03CH,0F0H,03CH,0F3H,03CH,0FCH,03CH,0FFH
   33: DB     03FH,000H,03FH,003H,03FH,00CH,03FH,00FH
   34: DB     03FH,030H,03FH,033H,03FH,03CH,03FH,03FH
   35: DB     03FH,0C0H,03FH,0C3H,03FH,0CCH,03FH,0CFH
   36: DB     03FH,0F0H,03FH,0F3H,03FH,0FCH,03FH,0FFH
   37: DB     0C0H,000H,0C0H,003H,0C0H,00CH,0C0H,00FH
   38: DB     0C0H,030H,0C0H,033H,0C0H,03CH,0C0H,03FH
   39: DB     0C0H,0C0H,0C3H,0C0H,0CCH,0C0H,0CFH,0C0H
   40: DB     0C0H,0F0H,0C0H,0F3H,0C0H,0FCH,0C0H,0FFH
   41: DB     0C3H,000H,0CH3,003H,0C3H,00CH,0C3H,00FH
   42: DB     0C3H,030H,0C3H,033H,0C3H,03CH,0C3H,03FH
   43: DB     0C3H,0C0H,0C3H,0C3H,0C3H,0CCH,0C3H,0CFH
   44: DB     0C3H,0F0H,0C3H,0F3H,0C3H,0FCH,0C3H,0FFH
   45: DB     0CCH,000H,0CCH,003H,0CCH,00CH,0CCH,00FH
   46: DB     0CCH,030H,0CCH,033H,0CCH,03CH,0CCH,03FH
   47: DB     0CCH,0C0H,0CCH,0C3H,0CCH,0CCH,0CCH,0CFH
   48: DB     0CCH,0F0H,0CCH,0F3H,0CCH,0FCH,0CCH,0FFH
   49: DB     0CFH,000H,0CFH,003H,0CFH,00CH,0CFH,00FH
   50: DB     0CFH,030H,0CFH,033H,0CFH,03CH,0CFH,03FH
   51: DB     0CFH,0C0H,0CFH,0C3H,0CFH,0CCH,0CFH,0CFH
   52: DB     0CFH,0F0H,0CFH,0F3H,0CFH,0FCH,0CFH,0FFH
   53: DB     0F0H,000H,0F0H,003H,0F0H,00CH,0F0H,00FH
   54: DB     0F0H,030H,0F0H,033H,0F0H,03CH,0F0H,03FH
   55: DB     0F0H,0C0H,0F0H,0C3H,0F0H,0CCH,0F0H,0CFH
   56: DB     0F0H,0F0H,0F0H,0F3H,0F0H,0FCH,0F0H,0FFH
   57: DB     0F3H,000H,0F3H,003H,0F3H,00CH,0F3H,00FH
   58: DB     0F3H,030H,0F3H,033H,0F3H,03CH,0F3H,03FH
   59: DB     0F3H,0C0H,0F3H,0C3H,0F3H,0CCH,0F3H,0CFH
   60: DB     0F3H,0F0H,0F3H,0F3H,0F3H,0FCH,0F3H,0FFH
   61: DB     0FCH,000H,0FCH,003H,0FCH,00CH,0FCH,00FH
   62: DB     0FCH,030H,0FCH,033H,0FCH,03CH,0FCH,03FH
   63: DB     0FCH,0C0H,0FCH,0C3H,0FCH,0CCH,0FCH,0CFH
   64: DB     0FCH,0F0H,0FCH,0F3H,0FCH,0FCH,0FCH,0FFH
   65: DB     0FFH,000H,0FFH,003H,0FFH,00CH,0FFH,00FH
   66: DB     0FFH,030H,0FFH,033H,0FFH,03CH,0FFH,03FH
   67: DB     0FFH,0C0H,0FFH,0C3H,0FFH,0CCH,0FFH,0CFH
   68: DB     0FFH,0F0H,0FFH,0F3H,0FFH,0FCH,0FFH,0FFH
   69: CG     ENDS
   70: END    START
    本程式因为加了个转换表，空间增大为1471字元，但速度却加快为2.5 秒，这是空间换时间的最佳例证。

二、Ｃ

Ｃ近来极受美国各系统公司的推崇，我们特以之与组合语言作个比较，但不幸的是在指令的精简上，就显得力不从心，不像组合语言那样可以斤斤计较。
因此，我们只能就点阵移位、查小表及查总表的方式，测试其效率。首先，利用查大表的方式如下：

1: main()
2: {
3: unsigned char s[24][3];
4: unsigned short tab[256], d[48][3], count;
5: register short i,j,k;
6:
7: for (count = 0; count < 10000; count++)
8: {
9:      k = 0;
10:      for (i = 0; i < 24; i++)
11:      {
12:   for (j = 0; j < 3; j++)
13:      d[k][j] = d[k + 1][j] = tab[s[i][j]];
14:   k += 2;
15:      }
16: }
17: }

    程式制作时间10分钟，较组合语言稍快；占用空间4575字元，则大了三倍，至于执行速度为18秒，慢了七倍之多。
    再换个方法，试一试查小表如次：
1: main()
2: {
3: unsigned char i,j, s[24][3], d[48][6], tab[16];
4: unsigned short count;
5: register short k, l, x;
6:
7: for (count = 0; count < 10000; count++)
8: {
9:      k = 0;
10:      for (i = 0; i < 24; i++)
11:      {
12:   l = 0;
13   for (j = 0; j < 3; j++)
14:   {
15:       x = s[i][j];
16:       d[k][l] = d[k + 1][l] = tab[x & 0360 >> 4];
17:       d[k][l+1] = d[k + 1][l + 1] = tab[x & 017];
18:       l += 2;
19:   }
20:   k += 2;
21:      }
22: }
23: }
    占用空间为4,693 字元，比组合语言大了五倍；速度为30秒，则慢了四倍多。这证明了组合语言的灵活性，在空时效率交换的技术运用下，可以选择最有利的条件。再看利用位置的方式，结果如何？

1: main()
2: {
3: unsigned char    ss[24][3];
4: unsigned short    dd[48][3];
5: int     i, k, count;
6: register short    d, j;
7: register unsigned char   s;
8:
9: for (count = 0; count < 10000; count++)
10: {
11:      k = 0;
12:      for (i = 0; i < 24; i++)
13:      {
14:   for (j = 0; j < 3; j++)
15:   {
16:       s = ss[i][j];
17:       d = 0;
18:       if (s & 01)
19:    d |= 03;
20:       if (s & 02)
21:    d |= 014;
22:       if (s & 04)
23:    d |= 060;
24:       if (s & 010)
25:    d |= 0300;
26:       if (s & 020)
27:    d |= 01400;
28:       if (s & 040)
29:    d |= 06000;
30:       if (s & 0100)
31:    d |= 030000;
32:       if (s & 0200)
33:    d |= 0140000;
34:       dd[k + 1][j] = dd[k][j] = d;
35:   }
36:   k += 2;
37:      }
38: }
39:}

占用的空间为 4,727字元，较组合语言大四倍，执行时间29秒，差不多是四倍的差异。这种采用高阶指令的方式，拉近了Ｃ与组合语言的距离。足证纵然使用组合语言，若不采用精简指令的技巧，其效率不彰。一般程式师很少在组合语言的技巧上下功夫, 以致不能认识组合语言的真面目。

三、BASIC

10: DIM wd24(23,2),WD48(47,5),table(255),mask(7)
20: r1=0
30: r2=0
40: REM 用测试点的方式，每字元分八次处理。
50: mask(0)=0
60: mask(1)=2
70: FOR i=2 TO 7
80: mask(i)=mask(i-1)*2
90: NEXT i
100: INPUT A$
110: FOR count=1 TO 10
120: K=0
130: FOR i=O TO 23
140: T=0
150: FOR j=0 TO 2
160: FOR m=0 TO 7
170: temp=table(wd24(i,j))
180: temp=temp AND mask(m)
190: IF temp=128 THEN r1=192 AND r1
200: IF temp=64 THEN r1=48 AND r1
210: IF temp=32 THEN r1=12 AND r1
220: IF temp=16 THEN r1=3 AND r1
230: IF temp=8 THEN r2=192 AND r2
240: IF temp=128 THEN r2=48 AND r2
250: IF temp=64 THEN r2=12 AND r2
260: IF temp=32 THEN r2=3 AND r2
270: NEXT m
280: wd48(K,T)=r1
290: wd48(K,T+1)=r2
300: wd48(K+1,T)=r1
310: wd48(K+1,T+1)=r2
320: T=T+2
330: NEXT j
340: K=K+2
350: NEXT i
360: NEXT count
370: PRINT "FINISHED"
380: END

本程式制作时间为10分钟，执行程式共占12,764字元，执行时间为23,000秒！
足证BASIC 不适用于点阵处理，由于上述的处理方法是以移位为主，因BASIC 没有专用的指令，所以非常不利。现在改用查表方法，再看如何。

10: REM 本程式将24*2４的点阵以查表方式转为48*48
20: REM 本程式用QuickBasic Version 4.00 Microsoft inc.
30: DIM WD24(23,2),WD48(47,2).TABLE(255)
40: FOR K=1 TO 100
50:      T=0
60:      FOR I=0 TO 23
70:   FOR J=0 TO 2
80:       A=TABLE(WD24(I,J))
90:       WD48(T,J)=A
100:       WD48(T+1,J)=A
110:   NEXT J
120:      NEXT I
130: NEXT K
140: END

本程式所用对照表与一、同，执行程式占11,642字元，执行时间共计1,800 秒。
其他的改进方法当然还有，可是看来已接近极限。

四、PASCAL

PASCAL仅适用于查总表的方式，在我们没有发展出「制表法」以前，几乎要放弃这个试验。现在，且沿用组合语言所用的总表，看其效率如何吧！

1: PROGRAM PASTABLE;
2: VAR
3: SOURCE :PACKED ARRAY[1…24,1…3] OF -128…127;
4: OBJCT :ARRAY[1…48,1…3] OF INTEGER;
5: TABLE :ARRAY[0255] OF INTEGER;
6: I,J,K,N:INTEGER;
7: BEGIN
8: FOR N:=1 TO 10000 DO
9: BEGIN
10:      K:=O;
11:      FOR I:=1 TO 24 DO
12:      BEGIN
13:   FOR J:=1 TO 3 DO
14:   BEGIN
15:       OBJCT[K,J]=TABLE[SOURCE[I,J];
16:       OBJCT[K+1,J]=OBJCT[K,J]
17:   END;
18:   K:=K+2
19:      END
20: END
21: END.

本程式制作需时10分钟，空间占11,650字元，执行时间为17秒，较BASIC 为佳。
显然 PASCAL 的效率较Ｃ及组合语言为差，但若不计总表，程式仅21条，差强人意。

五、FORTRAN

同样的，FORTRAN 也只能用查表的方法，程式如下：

1: DIMENSION IT1(24,3(,IT2(48,6),IT3(256)
2: DO 40 II=1,10000
3: DO 30 I=1,24
4: M=I+I
5: DO 30 J=1,3
6: K=IT3(IT1(I,J))
7: IT2(M-1,J)=K
8: 30 IT2(M,J)=K
9: 40 CONTINUE
10: END
    这段程式也是用查表的方式，制作时间７分钟，执行程式 9,959字元，比Ｃ稍大，执行速度也较慢，为20秒。另外，在 FORTRAN中也没有找到适合的位元控制指令，因此很难再加改进。
    从上述的试验中，可以看出这几种语言的效率差异。不论用什么方法，组合语言明显地遥遥领先。
    就制作时间而言，因为程式简单，看不出很大分别。事实上，组合语言的确比较复杂，只是我们习惯成自然，有了经验，所以制作时显得轻松。
    以下为上述测试的统计表：
┌────┬────┬────┬──────┬─────┬──────┐
│处理方式│程式语言│制作时间│ 程式空间 │执行速度 │ 备    注 │
│        │        │（分钟）│ （字元） │ （秒） │            │
├────┼────┼────┼──────┼─────┼──────┤
│点阵位移│组合语言│   15   │      970   │      7.1 │            │
│        │C       │   10   │    4,727   │     29.0 │            │
│        │BASIC□│   10   │   12,764   │ 23,000.0 │            │
├────┼────┼────┼──────┼─────┼──────┤
│查小表法│组合语言│   15   │      949   │      3.2 │边际效益最高│
│        │C       │   10   │    4,693   │     30.0 │            │
├────┼────┼────┼──────┼─────┼──────┤
│查总表法│组合语言│   15   │    1,441   │      2.5 │速度效益最高│
│        │C       │   10   │    4,575   │     18.0 │            │
│        │PASCAL │   10   │   11,650   │     17.0 │            │
│        │FORTRCN │□7   │    9,959   │     20.0 │            │
│        │BASIC │   10   │   11,692   │ 1,800.0 │            │
└────┴────┴────┴──────┴─────┴──────┘