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汇编语言的艺术(组合语言的艺术)--基本认识(2)

作者:佚名 责任编辑:左决 点击数: 更新时间:2008-2-16 6:07:13

四、对指令的认识 

    指令就是「指挥」、「命令」,用以控制电脑,一步一步地实现程式的计划。 
    组合语言的格式为: 
    ( 下行中凡标“[ ] ”者,表有些指令可省略 ) 
    [前置元]   指令   [目的操作元,源始操作元] 
  1,「前置元」:以下诸例即为前置元的用法。 
    11段名:表后面的操作元应属于此临时前置段。如: 
          MOV     AX,CS:BUF1 
    12定义:表示其后缓冲器的临时定义。BYTE PTR表示以一个字元定义的资料; WORD PTR表双字元资料。 
          不论缓冲器的原定义为何,凡有前置元者,皆以临      时定义为准,如: 
          ADD     BYTE PTR BUF1,CL 
          前置元除了定义缓冲器长度外,亦可表示距离, 
          JMP     SHORT ABCD 

  2,指令: 
    11使用方法: 
      1-1 暂存器到暂存器,但限长度相同者。 
          MOV     AH,BL     ; 为字元 
          XCHG    AX,BX     ; 为二字元 
      1-2 暂存器到缓冲器,或缓冲器到暂存器。 
          OR      BUF1,AX   ; BUF1为缓冲器,WORD 
          ADD     CL,BYTE PTR BUF1 
      1-3 数值与暂存器或缓冲器之间。 
          TEST    DI,8000H 
          AND     SI,0FFH 
          SUB     BYTE PTR BUF1,3 
          ★数值绝不可作为「目的」操作元 
      1-4 将记忆区的地址放在暂存器中,以传送该地址的内容,或传送变数以便间接调用资料。本法限用于源存器(SI)、终存器(DI)、栈用器(BP)及兼用器(BX)。如: 
          MOV     AL,BYTE PTR [DI] 
          XOR     [BP],DL 
          MOV     AX,[DI][SI] 
          MOV     AX,BUF1[DI] 
          JMP     LAB1[BX] 
      1-5 执行指令本身,不需源始或目的操作元。 
          PUSH    CS 
          POP     DS 
          CALL    ABCD 
          JMP     ABCD 
          CLI 
          STD 
          LAHF 
          RET 
      1-6 执行计数者。 
          LOOP    ABCD 
          REP     MOVSB 
          SAL     DL,CL 
          ROR     AX,1 
          DEC     BX 
      1-7 暂存器专用指令。 
          OUT     DX,AL 
          MUL     BUF1 
          DIV     CX 
          STOSB 
          LODSW 
      1-8 条件执行者。 
          JNZ     ABCD 
          JA      ABCD 
          JCXZ    ABCD 
          INT     10H 
          IRET 
           
    12应用功能可分为下列八项: 
      2-1 资料转移:1-1,1-2,1-3,1-4皆有可能。 
      2-2 旗号控制:1-5 涉及旗号者。 
      2-3 段址处理:1-1,1-2 项可能。 
      2-4 数学计算:视指令而定,上述各项皆可。 
      2-5 字串处理:1-6,1-7 项功能。 
      2-6 控制转换:1-5。 
      2-7 条件执行:1-8。 
      2-8 中断处理:1-8。 

  3,操作元:可分成暂存器、缓冲器及数值(Immediate Data)。其书写方式与习惯的由前到后正好相反,使用时要小心,其余细节请参看有关组合语言手册。 

    第二节  工作环境 

一、系统空间 

    IBM PC的记忆区定址,是采用倒装方式 (Big Endian) ,即定址值系由大到小,不同于一般由小而大(LITtle Endian) 的定址常识。 
    不论当初如此设计的目的何在,这种与人的习惯相反的观念,给写作组合语言者带来极大的困扰。不仅初学者常莫明其妙,连我个人多年来一直与图形处理为伍,都感到汗颜。每次在处理图形时,一定要将原图画在纸上,对照参详,才能瞭解是怎么回事。 
    举例说,有个图形值在AX中,要写进 DI 所指记忆区位置中,写完以后,AX要向右移一位再继续写,直到CX=0。 
    这是一个非常简单,而且经常用到的动作,可是在使用「倒装定址」时,麻烦就来了。 
    假设AX值为4567H ,DI指向记忆区2000H ,倒装的放法,是先将AL的值放进2000H 的记忆单位中,再将AH放进2001H 的记忆单位里。如果从由小到大的定址观点来看,这就等于是在2000H 中放了一个十六位元的值6745H 。 
    这倒不打紧,因为再从记忆位址2000H 中放回 AX 时,仍然成为4567H 。问题是在作图时,一旦4567H 变成了6745H ,图形就左右颠倒了。补救的方法,是在放进记忆区之前,先将AH及AL交换,放完以后,再重新交换回来。说来不算大事,可是白白浪费了两个指令的时间及空间。对速度极关紧要的画图显示而言,要画几万个点,所累积的时间就不可小观了。 
    除此之外,在写程式时,对图形的效应要能掌握,才会有良好的成果,像这样每次转来转去,头都昏了,自然而然就失去了耐性。 
    现在,80386 CPU 问世了,且不谈效果,读者可以试想,把32位元的 12345678H转换成 78563412H要多少道手续? 
    这种痛苦的手续,也是美国人不愿意用组合语言的理由之一。在高阶语言中,有编译器代劳,问题好像不大。但对效率的要求而言,就得不偿失了。图形功能是当今及未来电脑的主流之一,由于当初设计者没有远见,导致无穷的后患。  
    问题尚不止于此,IBM PC/AT 的系统空间,在定址的理论上,可以有 1MB(暂时不必考虑记忆扩充及EMS 等问题),然而真正能提供作为程式执行的空间,却不足 600KB。 

    我们且看其系统空间的安排: 
  0000H 段 0000H-007FH 计 128字元,为32个基本中断。 
  0008H 段 0000H-0380H 计 896字元,供系统管理中断。 
  0040H 段 0000H-00FFH 计 256字元,为基本程式资料。 
  0054H 段 0000H-9C00H 约 34K字元,DOS 程式占用。 
    唯有在 00E1H段-09000H段的前半是使用者可以控制的空间,其后,又被系统占用: 
  09000H段由0A000H附近直到0FFFFH,为DOS 所用。 
  0A000H段,为 VGA图形显示区。 
  0A800H段,为 EGA图形显示区。 
  0B000H段,为文字态缓冲区,萤幕处理器6845自动管理。 
  0B800H段,为图形态显示区,萤幕处理器6845自动管理。 
  0C000H段,至0D000H段,各机种不定,供 EMS扩展记忆。 
  0C800H段,为唯读记忆体,其内为硬盘控制程式。 
  0E000H段,1MB 的主机此处为 RAM,否则此段不能使用。 
  0F000H段,为唯读记忆区,其内为基本输出/入程式。 

    由上可知,整个系统的规划不尽理想,尤其受限于8088的CPU 原先错误的设计理念(段暂存器现为定址的16倍,即每进一,相当于地址增加16。在最初,如果不考虑与8080兼容,原可轻易地定为 256或更高倍。)所以,当要扩充记忆容量时,便产生了 EMS这种无可奈何的高科技畸形儿。 

二、周边设备 

    所谓周边设备,率指须透过系统的输出/入汇流埠(I/O Port),及其管理程式所控制的外部各种设置。 
    在此定义下,键盘就是一种周边设备,除此之外,萤幕显示器、印表机、磁盘机等,均属周边设备。显然,程式师必须瞭解每一种周边设备的性质,否则无法下手。 
    由于周边设备种类繁多,且各有其使用规格,可以说毫无技巧可言,故本书不拟一一介绍。要之,把各种设备所定义的规格条件,抄录在记事簿中,以便随时查阅。 
    此外,为求程式能有效地应用于各种不同规格的周边设备上,千万不可在应用程式中统一处理,最好定妥各种介面,作为附属程式,由使用者自行设定。 
    这样规划的第一个原因,是无人能预知到底未来需要多少种不同的设备,挂一漏万,以后程式增改不易,可能导致功能不足,或程式松散的后果。 
    第二个原因在,使用者经常使用的设备是固定不变的,将一些永远用不到的程式放在一起,是无谓地浪费空间。 
    第三个原因为技术虽在进步,程式应用观念则难以改变,主导程式与周边设备之介面程式不应纠结在一起。一个没有渣滓、精心雕琢的程式才有永恒的价值。终有一天,当电脑技术成熟时,原应用程式无需改动,仅将处理周边设备的附属程式换成新的即可。 
    这就是生命,就是新陈代谢,有了这些认识,才能理解组合语言的精义。 

三、系统程式 

    在 ibm pc/at系统中,只有两种系统程式,一是磁盘作业系统程式 (ms-dos 或 pc-dos ),负责系统启动、记忆区管理以及部份输出/入处理等工作。此系统程式原贮存在系统磁盘中,开机时才调入系统中,所以容易修改。由最初推出的版本1.0 ,到现在已是4.01,其功能还在不断地改进中。 
    另一种为基本中断服务程式(BIOS),贮存在唯读记忆体中,除非机种易动,否则永远不会改变。基本中断程式的主要功能为便利程式师,把所有的周边设备所需要的参数,统一由暂存器代为传输。程式师可按照规定,把正确的值,放到规定的暂存器中,基本中断便会优先执行。 
    这两种系统程式,程式师必须熟悉,至少,应知道何种功能要用哪一个中断。 
    这两种系统程式,都因瞻前顾后,速度不够理想。因之有些程式师,根本不用这些中断,自行控制输出/入埠。这种做法确实能提高速度,自由控制。而相对的,程式的通用性也减低了。是否值得,设计前应先考虑清楚。 
    此外,这两种中断程式有些相互重复之处,如键盘输入及萤幕输出等,经常令人不知如何选用。有人建议用磁盘作业的中断,我则认为该用基本中断。 
    因为系统容许程式改变基本中断的入口值,所有利用基本中断的程式,都可修改入口,以增加其应用功能。磁盘作业系统则不然,虽然该程式在磁盘上,且在不断地改进中,但在改进之时,又必须兼顾过去的客户。时间一久,问题就发生了。且改进越大,越显得过去的作业方式落伍,兼容就是保留过去渣滓的代名词。兼容性越高,包袱就越重,空间浪费越大。 
    建筑在这种基础上的程式,必须冒种风险:是否有一天,磁盘作业系统会面临运转困难或遭解体的厄运?O/S2的问世已经表明了,此系统的大限业已到来。 
    基本中断可以改变,意思是说,除了一部份BIOS空间的浪费无可避免外,在PC系列中,系统中断的观念不会再改变。只要程式师能把握基本中断程式的技巧,则不论未来的系统变化到任何地步,一个具有实用价值的程式,理论上其生命期应该是很长的。 

四、配备程式 

    配备程式指的是一些非必要的基本程式,只因为特殊需要而调用。通常,它是由某些系统提供,配备给某些程式的。 
    配备程式包括各种计算的函数及绘图公式,特殊处理用的lib.等,在某些情况下,也可以将之视为环境,例如视窗管理ms-dos window,记忆扩充装置 ems等。 
    配备程式的产生,证明了电脑软体发展的迂回历程,同时也表示出软体的灵活性。在我个人的观念中,配备程式如果能有一定的设计方式,有统一的规格,很可能在大量的、不断发展下,成为一个个「公用模组」,并可专门提供模组,以供用户应用,使得软件的制作变得轻而易举。 
    写作或应用这些程式,别无其他法门,唯有熟记于胸,才能得心应手。 

五、公用模组 

    模组应是未来电脑软件发展的主流,每一类模组的功能,代表了各行各业的经验及诀窍。使用者无需瞭解模组的制作技巧,只要知道如何调用,就可以完成工作。 
    目前尚无厂商提供「公用模组」,但是随着观念的拓广,一旦有了理论,有人先行一步,这种潮流即将形成。我们即将推出的“聚珍整合模组”,第一阶段尚限于程式师使用,再下一步,当客户直接调用的介面完成后,程式的发展方向又将改弦易辙了。 
    第三节  处理对象 

一、数据资料 

    数据资料率指可以输入、处理及计算的二进位资料,在工作过程中,安全性为第一考虑因素,同时要兼顾精确以及完整性。此类资料一般说来数量都相当大,要妥善规划资料长度,否则存贮空间会成为执行程式时的主要课题。 
    写作此类程式时,各种进位制的转换,显示区的定位,计算公式的处理等都应该作为子程式,以便任意调用。 
    而真正关键问题却在于:数据的极限是否能够明确得知,在有限的范围中,绝对可以设计一种「结构化」的规格,符合效率的需求。否则也应根据其规则性,配合程式的特性,有效地加以处理。 

二、文字资料 

    文字资料多为字符态,拼音文字所应该注意的是,字与字间的空间调整,齐头、齐尾、齐中等变化,行末断字的规定,以及字体、字形、字号等。 
    中文尚有输入码、内码等处理问题。原则上,如果要考虑中、英文兼容,则应注意萤幕上的字形显示与字码记忆区的位置,应占相同的比例。 
    目前,由于英文字、码不分,皆占一字元,萤幕上标准格式为25行80字,即采用所谓「文字状态」。而中文字形至少要有16x 16点阵,且需用图形方式(也有采用文字态,再加特殊硬体者,但成本偏高,有碍中文电脑未来发展)。因此,当采用640x 400或近似规格时,中文字形与英文之比,约为2:1。 
    在此基础上,以二字元为中文的内码长度,是最常用的结构。但是随着技术及观念的进步,有些英文系统已在使用二字元码,是则,中文有使用四字元的必要。 
    从另一方面来看,大陆所用的「国标码」,系抄自日本五十年代的 JIS CODE -日本工业标准,最多仅能容纳8836个符号,其中「汉字」尚不足八千。而国标码更为精简,收字6763个。中文源自中国,现在却借镜东洋的「工业标准」,且摇身一变,竟成为十余亿人口的「国家标准」,真可谓每下愈况。无独有偶,台湾也有所谓的标准,BIG-5 的13,053字,虽然是国标码的两倍,二者终究是五十与百步之差而已。 
    为什么要订定这种「辱及先祖」的文字标准呢?谁又够资格订定中文标准呢?从事电脑工作者不过是些「技术专家」,连电脑这一行所有的技术尚未必精通,更何况隔行如隔山,竟然捞过界,捞到文字界这个相离十万八千里的领域去了。 
    文字是人类思想、文化的载具,先贤先圣们殚精竭虑所创造的文字,就是用来传达他们对宇宙、人生的认知。我们后代子孙不肖,不能领悟其微言大义倒也罢了。对电脑技术瞭解不足,没有能力令电脑应用中文,这也可以理解。但自以为是,依权仗势,妄想偷天换日,仅用少数认识的文字,定为整个国家的「文字标准」,并强制国人接受,这种颟顸就难以令人苟同了。 
    在运用中文时,由于各家发展的系统观念不一,有的甚至违法盗袭国外软件,为了兼容起见,必须「削足适履」。原则上,中文内码将第一字元中第八位位元设为一,得以与「美国工业标准码」的ASCII (American Standard Code for Infor-mation Interchange)有别。 
    文字资料处理上最重要的工作,是排序的技术问题,国标码仅六千多字,却分为二集,把常用字放在前集,次常用字在后部。但是这种顺序与使用人的观念毫无关连。除了统计这种使用频率的学者专家外,不可能有几个人理解何字是常用字,何字不是。 
    于是,当我们要利用电脑的高速效率,将输入的中文加以排序整理时,国标码完全起不了作用。也就是说,编码原为提高效率,而我们的编码只为了编码,与效率毫不相干。 
    唯一的补救办法是,再建一个排序表,与国标码一一对照使用。 
    高科技界因为利润高、地位高,故而高论、高见特多,只是动起手来就难免「眼高手低」,再不然则是「高论调、低效率」。 
    相信人人都有查字典或电话簿的经验,对用英文来说,是轻而易举,中文则麻烦多多。国人只知抱残守缺,自卑自怜,而不求瞭解其因果原理。一般人如此倒也罢了,高科技界倘如此,就有点说不通,甚至令人怀疑是否别具用心。 
    英文所以方便无他,因其字母具有直接索引的功能!中文则有前人订定了一套「部首、笔画」的索引观念。这在过去资讯不发达的时代,的确是个创见,也足敷应用,但是现代与字母的直接索引相较,在效率上究竟差了一大截。 
    也有人认为,我们要维护中华文化,就应该死抱着古人所定的索引观念。这种说法只有一点不足,就是忘了把大汉衣冠也穿得整整齐齐,甚至用文房四宝取代现代化事务工具! 
    麻烦的是,「部首、笔画」是两种不同的索引观念,当没有时间因素介入时,孰先孰后关系不大。可是用到电脑上,就必须定先后次序,否则碍难执行。 
    对姓氏笔画少的人,当然主张「笔画」优先,姓氏部首明显的,则主张先排「部首」。这点不难理解,出席一个重要的庆典,或在报上亮相,人数一多,排名先后所涉及的利益,至关重大,不能不争!问题在于,除了私利外,部首笔画这种没有效率的索引观念,还有什么实用的价值?如果一定要保存,作为一种特例,当然可以。可是电脑所追求的是效率,每个中文的部首和笔画,都需要建对照表,才能应用,字集越大,空间需求越大,时间消耗也越长。 
    这还不说,索引不仅是提供给电脑用的,人更需要。仅以查电话本为例,「张伟雄」这个名字,我们凭什么知道其前后的「定位」关系呢?表面上看来,只要查三次部首及其笔画、以及数三次这三个字的笔画。而事实上,在查找的过程中,每遇到一个名字,都要重覆前述的手续,才能加以比较。 
    有人振振有词说,有些字一眼看过去就知道是几画!至少我个人没有这种本事。而且根据统计,中文平均以十四画的居多,由九至十八画,就很难靠视觉分辨!再若人名一多,视觉就很容易疲劳。 
    又有人说话了,现在是给电脑排序,与人不相干!殊不知字母排序可以立即执行,而部首、笔画排序要多作三至六次动作,兹以先部首后笔画为例: 

    1,查本字之部首序值。 
    2,查对照字之部首序值。 
    3,比较两者之大小,决定是否需要再比。 
    4,再比时,查本字笔画数。 
    5,查对照字之笔画数。 
    6,比较两者之大小,以决定序位。 
    把这些步骤写成程式,以中文两个字元的内码计,(意思是说中文收字在两万以下)如果用对照表的方式,空间当在64KB以上,速度则较英文慢约50倍。再若采用公式计算,空间或能节省,但速度将慢上千、百倍之多。 
    这还是指两万字以下的情况,若采用汉字全字集,后果将不堪设想。所以「专家」们一致认为,为了效率,字收得越少越好! 

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