兵器入门

该篇章将帮助我们理解数据在内存中是如何组织的。

首先复习 底层心法 章节的知识点：

我们常称 AX、BX、CX、DX 为通用寄存器，但它们实际上是“斜杠青年”，担任隐形的兼职，如：

在 8086CPU 的时代，寄存器是非常昂贵的硬件资源，因此采取了这种硬件的高效率(不需要额外解码要操作的元器件)和低成本策略。随着时代发展，为了向下兼容以及执行效率，这些经典的“兼职”规则依然刻在 CPU 的电路板和编译器的逻辑里。

从现代角度看，这种设计略显捉襟见肘，所以 64位的 CPU 增加了更多的通用寄存器，如 R8-R15

1 指令介绍

接下来，我们将学习更多的指令工具，丰富程序处理数据的手段。

1.1 loop 指令

如果程序需要计算 $2^2$ 的结果，可以通过mov ax,2; add ax,ax来实现，但如果需要计算 $2^9$ 的结果，我们显然不希望重复的执行add ax,ax指令，这里介绍一个新的指令：使用loop来简化我们的程序。

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

当 CPU 执行loop s的时候，需要进行两步操作：

1. (CX) = (CX) - 1
2. 判断 CX 中的值，如果值为 0则执行下一条指令，否则转至标号 s 标识的地址处执行。

① 符号(..)表示取单元..的值/数据 ② 这段程序里 CX 担任“计数器的兼职”

1.2 inc 指令

如果我们需要计算ffff:0到ffff:b单元中所有数据的和，并将结果存储到DX中，应当如何执行？

首先需要分析明确：

1. 内存按照字节(Byte)寻址，求和取 0 到 11(十六进制b)这 12个独立内存单元的数据累加。
2. 由于 DX是 16位，而内存单元的数据是 8位，命令add dx,ds:[0]是非法的，而利用 DL进行累加，则计算结果可能超界。

assume cs:code
code segment
    mov ax,0ffffh
    mov ds,ax
    mov bx,0
    mov dx,0    ;初始化累加寄存器
    mov cx,12   ;初始化循环计数器
s:  add al,[bx]
    mov ah,0    ;清零高位，确保ax高位没有垃圾数据
    add dx,ax   ;间接向dx中加上((ds)*16+(bx))单元的数值
    inc bx      ;ds:bx指向下一个单元
    loop s
    
    mov ax,4c00h
    int 21h
code ends
end

这个案例中，利用 AX的低位寄存器 AL充当“中转站”，顺利解决了类型不匹配的问题。

同时，能看到有两个新的用法可以学习：

1. 指令inc的本质是原位加1，相反的dec表示自减

   • 最常见的是针对寄存器的操作，通常用于修改偏移地址(如 inc bx 指向下一个内存单元)或循环计数。

   • 它还能直接操作内存地址，当对内存地址操作时，需要使用操作符来明确宽度，如：

     inc byte ptr [bx]将ds:bx指向的内存单元(8位)数值自增1；

     inc word ptr [bx]将ds:bx指向的连续两个内存单元(16位)数值自增1。

2. 命令add al,[bx]相比以往的add al,[0]更加灵活，利用了寄存器间接寻址，访问特定的内存位置

   在 8086 汇编中，DS 是内存寻址的缺省段寄存器。如，ds:[bx]常被简写为[bx]，此时，DS充当段前缀，而 BX负责提供偏移地址。

   这种缺省关系并非固定，也可以通过显式声明，使用其他寄存器作为段前缀（如 cs:、ss:、es:），从而强制 CPU 跨越默认规则去访问特定的段空间。

1.3 and 和 or 指令

前文我们使用[0]、[bx]等方法来定位内存单元的地址。接下来介绍两条更灵活的指令：and 和 or，它们主要用于对定位好的内存单元数据进行逻辑修改：

1. and 指令：逻辑与，按位进行与运算

   assembly

   mov al,01100011B
   and al,00111011B
   ;结果 al=00100011B

   指令将操作对象相应位设置为0，其他位不变。

2. or 指令：逻辑或，按位进行或运算

   assembly

   mov al,01100011B
   or  al,00111011B
   ;结果 al=01111011B

   指令将操作对象相应位设置为1，其他位不变。

1.4 div 指令

这是一个除法指令，但使用div做除法的时候应该注意以下问题(以 8086CPU为例)：

1. 除数：有 8位和 16位，在一个寄存器或内存单元中
2. 被除数：默认放在 AX 或 DX和 AX 中
   • 如果除数为 8位，被除数则为 16位，默认在 AX中存放；
   • 如果除数为 16位，被除数则为 32位，在 DX和 AX中存放，DX存放高 16位，AX存放低 16位。
3. 结果：如果除数为8位，则 AL存储除法操作的商，AH存储除法操作的余数。

我们以 16位除法为例子进行分析，看案例：100001 / 100。

• 除数：100，放在 16位寄存器 BX中

• 被除数：100001 超过 16位，必须放在 DX和 AX中

  100001 的十六进制为186A1H，那么高 16位0001H放入 DX，低 16位86A1H放入 AX中

mov dx, 1      ; 被除数高位
mov ax, 86A1h  ; 被除数低位 (DX:AX = 186A1h = 100001)
mov bx, 100    ; 除数
div bx         ; 执行除法：(DX*10000H + AX) / BX

最后，结果的商和余数，也会自动存入对应的寄存器：

• 商：1000（十六进制03E8H）自动存入 AX中
• 余数：1（十六进制0001H）自动存入 DX中

Tips：当被除数很小，不足 16 位时，也要记得先把 dx 归零噢 ~

2 数据处理

计算机中，所有的信息都是二进制的，人能理解的信息是已经具有约定意义的字符。世界上有很多编码方案，其中ASCII 编码在计算机系统中被广泛采用。

在汇编程序中，可以用 '...' 的方式指明数据是以字符的形式给出的，编译器将把他们转化成相对应的 ASCII码存储在内存的制定空间中。

2.1 多段程序

在 段与段寄存器 小节中，我们了解了段的基本概念。在实际的应用场景中，一个应用程序通常包含多个段。我们可以将它们定义出来：

assume cs:code, ds:data

data segment
    db 'unIx'         ; 偏移 0, 1, 2, 3 (4个字节)
    db 'foRK'         ; 偏移 4, 5, 6, 7 (紧随其后)
    dw 0              ; 偏移 8 (预留一个字存结果或间隙)
data ends

code segment
start:
    ; --- 第一步：激活段地址 ---
    mov ax, data
    mov ds, ax        ; 核心！让 DS 指向仓库 'data'

    ; --- 第二步：定位与读取 ---
    mov al, [0]       ; 读取的是 'u' (75H)
    mov bl, [4]       ; 读取的是 'f' (66H)

    ; --- 第三步：逻辑修改 (以此前学的 and/or 为例) ---
    ; 假设我们要把 'u' 变成大写 'U'
    and al, 11011111B ; 对定位好的数据进行位运算
    mov [0], al       ; 写回内存，现在内存里是 'UnIx'

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

上述代码中，我们不在把所有东西挤在一起，而是通过 segment 关键字进行"逻辑分区"：

• assume 是一个条编译器指令，用来建立逻辑上的映射关系。

  assume cs:code：告诉编译器，code 段里的内容要按“指令”来解析，并关联到 CS。

  assume ds:data：告诉编译器，当我使用 [bx] 这种内存寻址时，默认去 data 段找，并关联到 DS。

• 物理上的绑定

  然而 assume 是伪指令，真正进行物理绑定”激活“的，仍然是汇编代码mov ax, data ; mov ds, ax。

2.1.1 数据定义

代码中除了进行内存空间的分段，我们还根据数据的大小，选择了不同宽度的”容器“来定义数据：

2.2 伪指令和操作符

在逐渐学习中，我们接触了汇编指令，如 mov、div 等，这些指令有一一对应的机器码，CPU 的执行单元能直接识别并处理它们。

2.2.1 伪指令

而伪指令是给编译器（如MASM/TASM）看的，它们的作用是”占位“和”初始化内容“。上个小节中的 db, dw, dd, segment 等，都属于伪指令，它们通常占据一整行的主导地位，它告诉编译器“我要做什么样的内存规划”。

2.2.2 操作符

抛开伪指令，还有一些指令被称为操作符，它们通常嵌套在伪指令或硬指令之中，它负责“对数据进行加工或修饰”。

• dup：该操作符和 db、dw 等数据定义伪指令配合使用，用来进行数据的重复定义。

  如：db 3 dup(0) 表示定义 3个 值为 0的字节型数据。

2.3 寻址方式

在 8086CPU中，只有 BX、SI、DI和 BP这 4个寄存器可以用在[..]中来进行内存单元的寻址。寄存器 SI和 DI是和 BX功能相近的寄存器，但 SI和 DI不能够分成两个 8位寄存器来使用。

我们可以将寻址方式总结为以下几种类型：

只要在 [..] 中使用寄存器 BP，而指令中没有显性地给出段地址，段地址默认在 SS中。