汇编程序与代码块装载..docVIP

PAGE PAGE 34 汇编程序与代码块装载 为了使用汇编语言，必须熟悉CPU和寄存器，还需要掌握CPU的寻址方式。 为了利用NASM进行PC机的汇编语言编程，需要熟悉x86的指令集和NASM汇编程序的若干附加指令。 在x86 CPU的实模式下，在使用汇编语言编写的低级代码中，所有的I/O操作（如显示字符和字符串、读入键盘按键、读写磁盘数据等）都是通过调用系统的BIOS（Basic Input Output System，基本输入输出系统）来完成的。 计算机在启动时，因为系统自动装入的引导模块太小（只有一个扇区，512个字节），一般只能包含装载操作系统启动程序的代码，而启动程序本身的代码，则必须放在磁盘的其他地方。至于操作系统的大量代码，一般用C语言和汇编语言混合编写，保存为磁盘文件后，再由启动程序装载入内存。 DOS和Windows的COM可执行文件简单小巧，可用于引导代码的运行测试。 为了调试我们编写的汇编语言程序，可以使用传统小巧的实模式调试工具debug。 这次实验，我们先介绍CPU及其寄存器和寻址方法；再给出常用的x86指令和NASM汇编程序的常用附加指令；接着列出几个常用的BIOS中断及其调用方法；然后编写一个读入按键并回显字符到屏幕的小汇编程序MY-OS，并将其作为简单的启动程序例，把其代码放到第二个物理扇区，再编写装载此代码块的汇编程序放到引导扇区；接着介绍COM可执行文件的生成和使用，最后简介实模式调试工具debug的基本使用方法。 1 CPU和指令 CPU（Central Processing Unit，中央处理器/单元/部件）为一种（用超大规模集成电路制造的）微处理器芯片，是计算机的核心硬件，其他的硬件都是直接或间接的由CPU操控的。操作系统与计算机硬件的接口就是CPU的指令集。每一种CPU都有自己的指令集，本节主要介绍x86 CPU及其常用指令。 1.1 x86和x64 CPU PC机和Mac机所使用的x86和x64系列CPU，由Intel/AMD公司制造，都属于CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）微处理器，指令数目多且复杂、各种指令的字长也不相等、寻址方式多且麻烦。而RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集）微处理器的指令数目少、寻址方式简单、更容易实现、指令并行执进程度更好、编译器的效率更高，常见的RISC微处理器有ARM（嵌入式设备[如智能手机和平板电脑]通用）、PowerPC（IBM/Apple）、SPARC（Sun）、PA-RISC（HP）、MIPS（龙芯）等。 Intel公司的x86和x64系列CPU的基础是16位的8086、32位的80386和64位的奔腾（Pentium），所有Intel的x86和x64 CPU都是向下兼容的，如酷睿（Core）兼容奔腾、奔腾兼容80486、80486兼容80386、80386兼容80286、80286又兼容8086。 Intel公司在HP的帮助下于2001年6月开发出了全新的64位CPU 安腾（Itanium），采用了与x86不兼容的IA-64架构，使用了比RISC更先进的一种VLIW（Very Long Instruction Word，超长指令字）技术——EPIC（Explicitly Parallel Instruction Computing，显式并行指令运算），允许处理器在一个周期内执行多条指令。虽然安腾（尤其是安腾2）性能优越，但是由于价格昂贵，应用软件缺乏（因为与x86不兼容），现在已经到了消亡的边缘。而AMD公司2003年4月推出的与x86兼容的AMD64（x86-64）架构的64位CPU却大获成功，Intel公司也只好于2004年6月开始推出（山寨的）类似架构Intel 64（IA-32e/EM64T）的64位CPU——奔腾和酷睿系列。现在一般把AMD64和Intel 64统称为x64，都与16位和32位的x86系列CPU兼容。 1.2 CPU的构成 8086 CPU的简化模块框图典型的CPU由（处理信息的）运算器、（控制各部件工作的）控制器、（存储数据的）寄存器等部件构成，这些部件由（连接各部件，并在它们之间传送数据和信息的）内部总线相连。 8086 CPU的简化模块框图 ALU：算术 ALU：算术 与逻辑部件 CU：控制部件 FLAGS：标志寄存器 EU：执行部件 BIU：总线接口部件 AH | AL BH | BL CH | CL DH | DL SP BP SI DI 程序控制 CS DS SS ES 通用寄存器 总线 控制部件 总线 IP：指令指针寄存器 指令队列 1 2 … n 段寄存器 8086