8086汇编

环境搭建

这次我使用的环境为vscode+MASM/TASM插件。

如果你想完全自己来的话，需要下载一个dosbox和以下几个8086开发程序以用于编译和链接。

• debug.exe：调试
• MASM.exe：编译
• LINK.exe：链接

然后在dosbox的dosbox.conf中添加以下配置：

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[autoexec]
# 挂载MASM开发工具所在目录
mount c "path\to\MASM-v6.11""
# 设置环境变量
set PATH=C:\MASM

• 不嫌难用的话，可以在dosbox中使用edit命令编辑源文件。

寄存器

寄存器一览

ax, bx, cx, dx, si, di, bp, sp, IP, cs, ss, ds, es

通用寄存器

ax：十分通用，特殊：作为除法指令的被除数或被除数的低16位并存放指令执行后的结果（高位存余数，低位存商），作为乘法指令的乘数或执行后结果的低位

bx：除通用外还可以做内存地址的偏移地址，比如mov ax, [bx]

cx：loop指令的隐式判断对象，还可以作为移位指令的参数

dx：特殊：作为除法指令的高16位并存放指令执行后的余数，并作为乘法指令结果的高位

• 这些通用寄存器在很多指令中往往都有隐含的作用，上面的说明只是很小的一部分。

段寄存器

cs：代码段，配合IP使用

ss：栈段，配合sp使用

ds：数据段，配合bx/bp/si/di或立即数使用

es：扩展段(movsb/movsw会用到)

si/di

source/destination

si和di不能分成两个8位寄存器使用，si和di也能提供bx的能力（即做内存地址的偏移地址），并且可以与bx/bp共同使用，如[bx+si]或写成[bx][si]

但这四个寄存器只能以bx和si或bx和di或bp和si或bp和di的组合出现

bp/bx

bp的使用类似于bx，只要在[…]中使用寄存器bp，而指令中没有显式的给出段地址，段地址默认为ss，反之，如果使用bx，则默认段地址为ds。

标志寄存器(flag)

zf：零标志位，它记录相关指令执行后，其结果是否为0，如果为0，则zf=1

pf：奇偶标志位，它记录相关指令执行后，其结果的所有位中1的个数是否为偶数，如果为偶数，则pf=1

sf：符号标志位，它记录相关指令执行后，其结果是否为负，如果为负，sf=1

cf：进位标志位，它记录相关指令执行后，其结果是否进位，如果进位，cf=1（无符号）

of：溢出标志位，进行有符号运算时，如果溢出，结果将不正确（有符号）

df：方向标志位，df=0，每次操作后si、di递增；反之递减

tf：单步中断标志位，它记录相关指令执行后，tf是否为1，如果为1，则单步中断

if：为0不响应可屏蔽中断，可通过sti（设为1）和cli指令设置值

算术运算指令

加法

减法

乘法

| MUL | 无符号数乘法 | AX = AL * 源 || (DX,AX) = AX * 源 | 源操作数不能是立即数，当源操作数是存储单元时，必须在操作数前加BYTE或WORD |
| — | — | — | — |
| IMUL | 整数乘法(Integer multiply) | | |
| AAM | 乘法的ASCII调整 | | |

除法

逻辑运算和移位指令

逻辑运算

算术逻辑移位

循环移位

数据传送指令

通用数据传送指令

输入输出指令

地址目标传送指令

标志传送指令

字符串处理指令

movsb/movsw

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; movsb
mov es:[di], byte ptr ds:[si]
if df = 0: inc si, inc di
else dec si, dec di
; movsw
mov es:[di], word ptr ds:[si]
if df = 0: add si, 2, add di, 2
else add si, 2, add di, 2

movsb/movsw 一般和 rep 配合使用，语法为 rep/repe/repz/repne/repnz movsb/movsw

cld指令可以将df设置为0

std指令可以将df设置为1

控制转移指令

可以修改IP，或同时修改CS和IP的指令称为转移指令。

无条件转移和过程调用指令

• 段内转移，如jmp ax
  • 短转移（-128-127），如jmp short 标号
  • 近转移（2B补码），如jmp near ptr 标号
• 段间转移，如jmp 1000:0，如jmp far ptr 标号

条件转移

所有的条件转移均为段内短转移

条件循环控制

中断

处理器控制指令

数据定义指令

db：define byte

dw

dd：define double word

dq: define quardword(4 word)

dt: 10 byte

可以配合dup操作符使用减少冗余。如db 3 dup (0, 1, 2)表示定义了九个字节，分别为0,1,2,0,…

传送长度

• 有寄存器依据名字判断
• 没有寄存器使用X ptr显式声明，如mov word ptr ds:[0], 1或inc byte ptr [bx]
• push/pop命令只进行字操作

标号

后面带有:的标号只能在cs段中使用

同时描述内存地址和单元长度(数据标号)

1
2
3

code segment
	a db 1 2 3 4 5 6 7 8
	b dw 0

如果想在代码段中直接用数据标号访问数据，则需要用伪指令assume将标号所在的段和一个段寄存器联系起来，否则编译器在编译的时候无法确定标号的段地址在哪一个寄存器中。

类似于offset操作符，还存在seg操作符，功能为取得某一标号的段地址。

Debug

需要有debug.exe程序。

• R：查看、改变CPU寄存器的内容

  R查看

  R r_n：修改r_n寄存器

• D：查看内存内容

  D cs:ip：查看从cs:ip开始的128个字节

  D cs:ip1 ip2：查看从ip1到ip2的内存

  D：查看预设内容或继续上一次

• E：改写内存内容

  e cs:ip d1 d2 d3 …（可以直接写入字符，但是字符需要使用单引号包裹，也可以直接写入字符串，但是需使用双引号包裹）

  e cs:ip：空格表示不修改，回车表示修改完成

• U：将内存中的机器指令翻译成汇编指令

  u cs:ip

• T：执行cs:ip处的机器指令

  如果执行了修改ss的指令，则紧接其后的下一条指令也会得到执行。因为ss指令后一般紧接着设置sp的指令，此时是不允许可屏蔽中断的。

• A：以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令

  a cs:ip

• G：执行到指定的地址后停止，类似于gdb中的断点执行

  G ip

• P：遇到int指令使用p而不是t执行

  也可以用p跳出循环，类似于gdb中的until

• Q：退出程序

执行R指令后右下角字符含义如下：

内中断

内部中断不需要硬件支持，不受IF标志控制，不执行中断总线周期，除单步中断可通过TF标志允许或禁止外，其余都是不可屏蔽中断。

• 除法错误（0）
• 单步执行（1）
• 执行into指令且OF=1时触发溢出中断（4）
• 执行int n指令触发软中断
• 断点中断（3）

8086用称为中断类型码的数据来标识中断信息的来源，中断类型码为一个字节。

cpu用中断类型码通过中断向量表找到对应中断处理程序的入口地址

在8086中，中断向量表存放在内存地址0处。从内存0000:0000到0000:03FF的1024个单元中存放着中断向量表。每个表项大小为两个字，高地址存放段地址，低地址存放偏移地址

中断过程

1. 从中断信息中取得中断类型码
2. 标志寄存器的值入栈（pushf）
3. 设置标志寄存器的TF和IP值为0
4. CS入栈
5. IP入栈
6. 读取中断向量表，获取中断处理程序入口地址同时设置CS和IP

中断处理程序

编写的常规步骤为：

1. 保存用到的寄存器
2. 处理中断
3. 回复用到的寄存器
4. 用iret指令返回

iret用汇编语法描述为：

1
2
3

pop IP
pop CS
popf

中断优先级和中断嵌套

中断嵌套仅用于可屏蔽中断中。

单步中断

cpu在执行完一条指令后，如果检测到标志寄存器的tf为1，则产生单步中断，引发终端过程，单步中断的中断类型码为1

cpu在执行完设置ss的指令后，不响应中断，以防栈破坏。

int中断

int n，引发n号中断

BIOS

bios中主要包含以下内容：

• 硬件系统的检测和初始化程序
• 外部中断和内部中断的中断例程
• 用于对硬件设备进行I/O操作的中断例程
• 其他和硬件系统相关的中断例程

和硬件设备相关的dos中断例程中，一般都调用了bios的中断例程

bios和dos中断例程的安装过程

• 开机后，一加电，初始化cs=0ffffh，ip=0，自动从ffff:0单元开始执行程序。ffff:0处有一条跳转指令，cpu执行该指令转去执行bios中的硬件系统检测和初始化程序。
• 初始化程序将建立bios所支持的中断向量，即将bios提供的中断例程的入口地址登记在中断向量表中，其中入口地址是固定的，因为固化到ROM中的程序一直在内存中存在。
• 硬件系统检测和初始化完成后，调用 int 19h 进行操作系统的引导。从此将计算机交由操作系统控制。
• DOS启动后，除完成其他工作外，还将它所提供的中断例程装入内存，并建立相应的中断向量

端口

cpu可以直接读写以下3个地方的数据

• cpu内部的寄存器
• 内存单元
• 端口

在pc系统中，cpu最多可以定位64kb个不同的端口。则端口地址范围为一个字，如in 60h

在in/out指令中，只能使用ax或al来存放从端口中读入的数据或要发送到端口中的数据

对255~65535的端口进行读写时，端口号放在dx中，如

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3

mov dx, 3f8h
in al, dx
out dx, al

外中断

• 可屏蔽中断

  当CPU检测到可屏蔽中断信息时，如果IF=1，则CPU在执行完当前指令后响应中断；否则不响应可屏蔽中断。

  中断类型码是通过数据总线送入CPU的

  几乎所有由外设引起的中断都是可屏蔽中断

• 不可屏蔽中断

  当cpu检测到不可屏蔽中断信息时，则在执行完当前指令后，立即响应引发中断

  在8086cpu中，不可屏蔽中断的中断类型码固定为2

pc机键盘的处理过程

键盘上的每一个键相当于一个开关，键盘中有一个芯片对键盘上的每一个键的开关状态进行扫描。

按下一个键时，开关接通，该芯片就产生一个扫描码，扫描码说明了按下的键在键盘上的位置。

扫描码被送入主板上的相关接口芯片的寄存器中，该寄存器的端口地址为60h 。

松开按下的键时，也产生一个扫描码，松开按键时产生的扫描码也被送入 60h 端口中。

一般将按下一个键时产生的扫描码称为通码，松开一个键产生的扫描码称为断码。

扫描码长度为一个字节，通码的第 7 位为 0 ，断码的第 7 位为 1。即：断码=通码+ 80h比如， g 键的通码为 22h ，断码为 a2h 。

键盘的输入到达 60h 端口时，相关的芯片就会向 CPU 发出中断类型码为 9 的可屏蔽中断信息。 CPU 检测到该中断信息后，如果 IF=I ，则响应中断，引发中断过程，转去执行 9 中断例程。

BIOS 提供了 int 9 中断例程，用来进行基本的键盘输入处理，主要的工作如下：

1. 读出 60h 端口中的扫描码；
2. 如果是字符键的扫描码，将该扫描码和它所对应的字符码（即 ASCII 码）送入内存中的 BIOS 键盘缓冲区：如果是控制键（比如 C 旧）和切换键（比如 CapsLock) 的扫描码，则将其转变为状态字节（用二进制位记录控制键和切换键状态的字节）写入内存中存储状态字节的单元
3. 对键盘系统进行相关的控制，比如说，向相关芯片发出应答信息。

BIOS 键盘缓冲区是系统启动后用于存放 int 9 中断例程所接收的键盘输入的内存区。该内存区可以存储15个键盘输入，因为 int 9 中断例程除了接收扫描码外，还要产生和扫描码对应的字符码，所以在 BIOS 键盘缓冲区中，一个键盘输入用一个字单元存放，高位字节存放扫描码，低位字节存放字符码。

总线