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80386 ASM程序设计基础,呵呵,这是最近一段时间我的业余爱好。本期将连续推出若干篇有关80386ASM程序设计的基础,主要介绍80386ASM指令的详细用法及如何在80386实模式下,保护模式下及虚拟8086模式编程以及我会详细介绍80386下的段页管理机制,我会将80386下的指令与8086下的相同指令进行比较。在你去看罗云彬的ASM编程之前,不妨先看看我的基础篇,希望有志于从事汇编语言的朋友,多提意见。
80386处理器是Intel公司80x86发展史上的里程碑,它不但兼容先前的8086/8088,80186,80286处理器,而且也为后来的486,Pentium(586),Pentium Pro(686)的发展打下了坚实的基础,对于我们程序员来讲更重要的是:我们关心80386在指令上到底有哪些扩展呢?80386有哪些寻址方式呢?毫无疑问,它不但兼容了8086的所有指令,而且还对它们进行增强.
呵呵,我知道有很多人问我CPU已经发展到PentiumIIII,没有必要学习80386的汇编。其实不然,80386处理器中的保护模式,虚拟8086模式以及地址的段页管理机制,虚拟内存这些都是以后处理器的核心。所以说80386是后续发展处理器的基础,比如说80486实质上80386+80387协处理,这块协处理器主要用于处理浮点运算,Pentium处理器在80386指令的基础上增加了57条指令,8个数据类型,8个64位的寄存器来处理多媒体。从这一点来看,完全有必要了解80386ASM,这就好像学习80386,必须先要熟练掌握8086。
1.80386的的寄存器:
80386的寄存器可以分为8组:通用寄存器,段寄存器,指令指针寄存器,标志寄存器,系统地址寄存器,控制寄存器,调试寄存器,测试寄存器,它们的宽度都是32位的。本篇主要介绍80386的寄存器。
A1.General Register(通用寄存器)
EAX,EBX,ECX,EDX,ESI,EDI,ESP,EBP,它们的低16位就是8086的AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP,BP,它们的含义如下:
EAX:累加器
EBX:基址寄存器
ECX:计数器
EDX:数据寄存器
ESI:源地址指针寄存器
EDI:目的地址指针寄存器
EBP:基址指针寄存器
ESP:堆栈指针寄存器
这些寄存器可以将低16位单独存取,也就是8086的AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP,BP,在存取这些寄存器的低16位(AX,BX,CX,DX,SI,DI,SP,BP),它
们的高16位不受影响,同时和8086一样对于AX,BX,CX,DX这四个寄存器来讲,可以单独存取它们的高8位和低8位(AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL)
A2:Segment Register(段寄存器)
除了8086的4个段外(CS,DS,ES,SS),80386还增加了两个段FS,GS,这些段寄存器都是16位的,它们的含义如下:
CS:代码段(Code Segment)
DS:数据段(Data Segment)
ES:附加数据段(Extra Segment)
SS:堆栈段(Stack Segment)
FS:附加段
GS 附加段
A3:Instruction Pointer(指令指针寄存器)
EIP,它的低16位就是8086的IP,它存储的是下一条要执行指令的地址。
A4:Flag Register(标志寄存器)
EFLAGS,和8086的16位标志寄存器相比,增加了4个控制位,不过这4个控制位它们在实模下不起作,这四个控制位分别是:
a.IOPL(I/O Privilege Level),I/O特权级字段,它的宽度为2bit,它指定了I/O指令的特权级。如果当前的特权级别在数值上小于或等于IOPL,那么I/O指令可执行。否则,将发生一个保护性异常。
b.NT(Nested Task):控制中断返回指令IRET,它宽度为1位。NT=0,用堆栈中保存的值恢复EFLAGS,CS和EIP从而实现中断返回;NT=1,则通过任务切换实现中断返回。
c.RF(Restart Flag):重启标志,它的宽度是1位。它主要控制是否接受调试故障。RF=0接受,RF=1忽略。如果你的程序每一条指令都被成功执行,那么RF会被清0。而当接受到一个非调试故障时,处理器置RF=1。
d.VM(Virtual Machine):虚拟8086模式(用软件来模拟8086的模式,所以也称虚拟机)。VM=0,处理器工作在一般的保护模式下;VM=1,工作在V8086模式下。
其它16个标志位的含义和8086一样,在这里也重温一遍:
e.CF(Carry Flag):进位标志位,由CLC,STC两标志位来控制
f.PF(Parity Flag):奇偶标志位
g.AF(Assistant Flag):辅助进位标志位
h.ZF(Zero Flag):零标志位
i.SF(Singal Flag):符号标志位
j.IF(Interrupt Flag):中断允许标志位,由CLI,STI两条指令来控制
k.DF(Direction Flag):向量标志位,由CLD,STD两条指令来控制
l.OF(Overflow Flag):溢出标志位。
控制寄存器,系统地址的寄存器,调试寄存器,测试寄存器将在介绍完80386分段,分页管理机制后介绍,请继续关注第二篇“80386存储器的寻址方式”。
80386处理器的寻址方式
在实式模式下,80386处理器的最大寻址空间仍然为1M,和8086/8088相似。即段地址*10H+段内偏移地址,从而形成20位地址。此种模式下,段基址是16的倍数,长度最大不超过64K。
在保护模式下,80386处理器可以使用所有的物理内存。段基址可以是32位,也可以不是16的倍数,同时它的最大长度为4G,这与8086完全不同,在形成逻辑地址时用段基址直接加上段内偏移地址,而并不将段基址左移4位(乘以16)。通常情况下,除了访问堆栈外,默认的段都为DS,有跨段前缀就另当别论了。在以BP,EBP,ESP作为基址寄存器时,这时默认的段寄存器应该是SS,举几个简单的例子:
MOV EAX,[SI];这里的段寄存器是DS
MOV EAX,FS:[ESI];这里的段寄存器是FS,因为指令中使用跨段前缀显示指定了
MOV EAX,[BP];这里的段寄存器是SS,因为指令中使用了BP作为基址寄存器
MOV EAX,GS:[BP];这里段寄存器是GS,因为指令中使用跨段前缀显示指定了
80386中32位数的操作的顺序是“高高低低”,即是说高16-》高16,高8-》高8,低16-》低16,低8-》低8,这和8086相似。同时80386微处理器兼容所有8086的寻址方式,而且对8086的寻址方式有很大的改进和扩展。在8086下,只允许BP,BX,SI,DI作为寻址寄存器,但在80386下,8个通用寄存器都可以作为寻址寄存器。不过有一点要注意的是在基址变址寄存器寻址方式或相对基址变址寻址方式中,段寄存器由基址寄存器来确定,而不是由变址寄存器来确定,同时除ESP外其它的7个通用寄存器都可以作为变址寄存器,用代码来表示就是:
MOV EAX,[EBP+ESP+2];这条指令是错误的,因为不可以用ESP作为变址寄存器
MOV EAX,[EBP+ESI+10H];这里的段寄存器应该有基址寄存器来决定。基址寄存器是BP,那么这里的段寄存就是SS
MOV EAX,GS:[EBP+EDI+100H];不用看了,这里的段寄存器应该是GS,因为指令通过跨段前缀显示指定了
80386支持的基地址+变址+位移量寻址进一步满足了高级语言支持的数据类型。对于C语言来讲,普通变量,数组,结构体,结构体的数组,数组的构体我们既可存放在栈中(静态定义-static definition),也可以存放在堆中(动态定义-dynamic definition),用ASM也一样可以实现。基址变址寄存器提供了两个可以改变的部分,而位移量则是静态的。看下面的例子:
//Variables in C Programming-Language,the corresponding ASM will list below
void main()
{
int a;//普通的变量,用ASM寻址时直接用DS:[一位移量],如DS:[2000],属于直接寻址方式
int array[24];//数组,用ASM寻址时用DS:[BX+SI*4],4表示整型的长度,属于基址变址寻址方式
struct abc
{
int a,b,c;
float d;
};
struct abc aa;//结构体,用ASM寻址时DS:[BX+Shift],Shift代表位移量,属于寄存器相对寻址方式
struct abc aa[100];//结构体数组,用ASM寻址时用DS:[BX+SI*sizeof(abc)+Shift],属于相对基址变址寻址方式
struct cde
{
int array[100];
float e,f,g;
};
struct cde ccc;//数组结构体,用ASM寻址时用DS:[BX+SI*4+Shift],属于相对基址变址寻址方式
}
80386与8086的寻址方式差不多完全一样,只不过80386的寻址方式更灵活,它的操作数有32位,16位,8位。
让我们再重温一下8086的寻址方式:
a.立即寻址,所谓立即寻址就是操作数就在指令中,比如说:MOV AX,5678H
b.直接寻址,即直接包含操作数的有效地址EA,比如说MOV AX,[1234]
c.寄存器间址寻址,用寄存器的内容来作为操作数的有效地址,比如说SI=1234,MOV AX,[SI],8086下可用的寄存器只有4个:BX,BP,SI,DI,80386下8个通用的寄存器都可以使用。
d.寄存器相对寻址,即在寄存器间址寻址方式的基础上再加一个位移量,位移量可以是8位也可以是16位,比如说MOV AX,[BX+90H]。
e.基址变址寻址,即操作数的有效地址由一基址寄存器和一变址寄存器产生,如MOV AX,[BX+SI]。那么在8086下,只有SI,DI可以作为变址寄存器,在80386下除ESP外的其它7个通用寄存器都可以作为变址寄存器,比如说MOV AX,[BX+SI]。
f.相对基址变址寻址,在e寻址方式的基础上加上一位移量,比如说MOV AX,[BX+SI+100H]。
在8086下,我们如进行字节或字操作,往往要加上伪指令WORD PTR或BYTE PTR。在80386下不用显示指定,处理器会自动处理,当发现目的操作为8位时,处理器就会进行8位操作,同理当发现目的操作为16位,处理器就会进行16位操作,80386下以目的操作数的长度为准,以下几条简单的传送指令:
MOV AL,CS:[EAX];8位操作,段寄存器是CS,寻址方式是寄存器间址寻址
MOV AL,ES:[BX];8位操作,段寄存器是ES,寻址方式是寄存器间址寻址
MOV EDX,[EDX+EBX+1234H];32位操作,段寄存器是DS,寻址方式是相对基址变址寻址
MOV AX,[EBX+ESI*4];16位操作,段寄存器是DS,寻址方式是基址变址寻址
MOV BH,ES:[EBX+EDI+900H];8位操作,段寄存器是ES,寻址方式是相对基址变址寻址
MOV DL,[EBP+ESI+1900H];8位操作,段寄存是SS,因为用了EBP作为基址寄存器。寻址方式是相对基址变址寻址
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