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汇编语言课件王爽 著清华大学出版社第9章 转移指令的原理n9.1 操作符offsetn9.2 jmp指令n9.3 依据位移进行转移的jmp指令n9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令n9.5 转移地址在寄存器中的jmp指令n9.6 转移地址在内存中的jmp指令n9.7 jcxz指令n9.8 loop指令n9.9 根据位移进行转移的意义n9.10 编译器对转移位移超界的检测引言n8086CPU的转移指令分为以下几类：无条件转移指令（如：jmp）条件转移指令 循环指令（如：loop）过程 中断9.1 操作符offsetn操作符offset在汇编语言中是由编译器处理的符号，它的功能是取得标号的偏移地址。比如下面的程序：assume cs:codesg codeseg segment start:mov ax,offset start;相当于 mov ax,0 s:mov ax,offset s ;相当于mov ax,3 codesg ends end start9.1 操作符offsetn问题9.1 有如下程序段，添写2条指令，使该程序在运行中将s处的一条指令复制到s0处。思考后看分析。assume cs:codesg codesg segment s:mov ax,bx ;（nop的机器码占一个字节）mov si,offset s mov di,offset s0 _ _ s0:nop ;（nop的机器码占一个字节）nop codesg endsends9.1 操作符offsetn问题9.1分析n（1）s和s0处的指令所在的内存单元的地址是多少？cs:offset s 和cs:offset s0。n（2）将s处的指令复制到s0处，就是将cs:offeet s 处的数据复制到cs:offset s0处；9.1 操作符offsetn问题9.1分析（续）n（3）段地址已知在cs中，偏移地址offset s和offset s0已经送入si和di中；n（4）要复制的数据有多长？mov ax,bx指令的长度为两个字节，即1个字。n完整程序9.1 操作符offset assume cs:codesg codesg segment s:mov ax,bx ;（mov ax,bx 的机器码占两个字节）mov si,offset s mov di,offset s0 mov ax,cs:si mov cs:di,ax s0:nop ;（nop的机器码占一个字节）nop codesg ends endsn问题9.1完整程序：9.2 jmp指令njmp为无条件转移，可以只修改IP，也可以同时修改CS和IP；njmp指令要给出两种信息：n转移的目的地址n转移的距离（段间转移、段内短转移，段内近转移）9.3 依据位移进行转移的jmp指令njmp short 标号（转到标号处执行指令）这种格式的 jmp 指令实现的是段内短转移，它对IP的修改范围为-128127，也就是说，它向前转移时可以最多越过128个字节，向后转移可以最多越过127个字节。9.3 依据位移进行转移的jmp指令比如：程序9.1assume cs:codesgcodesg segment start:mov ax,0 jmp short s add ax,1 s:inc axcodesg endsend startn左面的程序执行后，ax中的值为 1，因为执行 jmp short s 后，越过了add ax,1，IP 指向了标号 s处的 inc ax。也就是说，程序只进行了一次ax加1操作。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n汇编指令jmp short s 对应的机器指令应该是什么样的呢？n我们先看一下别的汇编指令和其对应的机器指令，（示例）n现在我们在Debug中将程序9.1翻译成为机器码，看看结果9.3 依据位移进行转移的jmp指令n对照汇编源程序，我们可以看到，Debug 将 jmp short s 中的 s 表示为inc ax 指令的偏移地址 8，并将jmp short s 表示为 jmp 0008，表示转移到cs:0008处。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n这一切似乎合理，可是当我们查看jmp short s或jmp 0008所对应的机器码，去发现了问题。9.3 依据位移进行转移的jmp指令njmp 0008（Debug 中的表示）或jmp short s（汇编语言中的表示）所对应的机器码为EB 03，注意，这个机器码中竟不包含转移的目的地址。n这意味着，CPU 在执行EB 03的时候，并不知道转移目的地址。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n那么，CPU根据什么进行转移呢？n没有了目的地址，CPU如何知道转移到哪里呢？9.3 依据位移进行转移的jmp指令n令人奇怪的是，汇编指令jmp short s中，明明是带有转移的目的地址（由标号 s 表示）的，可翻译成机器指令后，怎么目的地址就没了呢？9.3 依据位移进行转移的jmp指令n没有了目的地址，CPU如何知道转移到哪里？n我们把程序9.1改写一下，变成这样：程序9.29.3 依据位移进行转移的jmp指令程序9.2assume cs:codesgcodesg segment start:mov ax,0 mov bx,0 jmp short s add ax,1 s:inc axcodesg endsend start我们在Debug中将程序9.2翻译为机器码，看看结果9.3 依据位移进行转移的jmp指令n比较一下程序1和2用Debug查看的结果9.3 依据位移进行转移的jmp指令n注意，两个程序中的 jmp指令都要使IP 指向 inc ax 指令，但是程序 1 的 inc ax 指令的偏移地址为 0008，而程序 2 的 inc ax 指令的偏移地址为000BH。n我们再来看两个程序中的jmp指令所对应的机器码，都是EB 03。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n这说明CPU在指令jmp指令的时候并不需要转移的目的地址。两个程序中的jmp指令的转移目的地址并不一样，一个是cs:0008，另一个是cs:000B。如果机器指令中包含了转移的目的地址的话，那么它们对应的机器码应该是不同的。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n可是它们对应的机器码都是 EB 03，这说明在机器指令中并不包含转移 的目的地址。如果机器指令中不包含目的地址的话，那么，也就是说 CPU不需要这个目的地址就可以实现对IP的修改。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n这种信息是什么呢？我们一步步地分析。n我们先简单回忆一下CPU执行指令的过程（如果你需要更多地回忆，可以复习一下2.10节的内容）。9.3 依据位移进行转移的jmp指令nCPU执行指令的过程：n（1）从CS:IP指向内存单元读取指令，读取的指令进入指令缓冲区；n（2）(IP)=(IP)+所读取指令的长度，从而指向下一条指令；n（3）执行指令。转到1，重复这个过程。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n按照这个步骤，我们参照程序9.2的图看一下：jmp short s指令的读取和执行过程9.3 依据位移进行转移的jmp指令njmp short s指令的读取和执行过程：n（1）(CS)=0BBDH，(IP)=0006，CS:IP指向EB 03（jmp short s的机器码）；n（2）读取指令码EB 03进入指令缓冲器；n（3）(IP)=(IP)+所读取指令的长度=(IP)+2=0008，CS:IP指向add ax,1；n（4）CPU指行指令缓冲器中的指令EB 03；n（5）指令EB 03执行后，(IP)=000BH，CS:IP指向inc ax。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n从上面的过程中我们看到，CPU 将指令EB 03 读入后，IP 指向了下一条指令，即 CS:0008 处的add ax,1，接着执行EB 03。n如果 EB 03 没有对 IP 进行修改的话，那么，接下来 CPU将执行 add ax,1。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n可是，CPU 执行的 EB 03确是一条修改IP的转移指令，执行后(IP)=000BH，CS:IP指向inc ax，CS:0008处的add ax,1没有被执行。nCPU在执行EB 03的时候是根据什么修改的 IP，使其指向目标指令呢？就是根据指令码中的03。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n注意，要转移的目的地址是CS:000B，而CPU 执行 EB 03时，当前的(IP)=0008，如果将当前的IP值加3，使(IP)=000BH，CS:IP就可以指向目标指令。n在转移指令EB 03中并没有告诉CPU要转移的目的地址，却告诉了 CPU 要转移的位移，即将当前的IP向后移动3个字节。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n因为程序1、2中的jmp 指令转移的位移相同，都是向后 3 个字节，所以它们的机器码都是EB 03。n原来如此，在“jmp short 标号”指令所对应的机器码中，并不包含转移的目的地址，而包含的是转移的位移。n这个位移，使编译器根据汇编指令中的“标号”计算出来的，9.3 依据位移进行转移的jmp指令n转移位移具体的计算方法如下图：9.3 依据位移进行转移的jmp指令n结论：CPU执行 jmp short 标号 指令时并不需要转移的目的地址，只需要知道转移的位移就行了。n具体过程演示9.3 依据位移进行转移的jmp指令n实际上，指令“jmp short 标号”的功能为(IP)=(IP)+8位位移。n（1）8位位移=“标号”处的地址-jmp指令后的第一个字节的地址；n（2）short指明此处的位移为8位位移；n（3）8位位移的范围为-128127，用补码表示 （如果你对补码还不了解，请阅读附注2）n（4）8位位移由编译程序在编译时算出。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n还有一种和指令“jmp short 标号”功能相近的指令格式：jmp near ptr 标号 它实现的时段内近转移。n指令“jmp near ptr 标号”的功能为：(IP)=(IP)+16位位移。9.3 依据位移进行转移的jmp指令n指令“jmp near ptr 标号”的说明：n（1）16位位移=“标号”处的地址-jmp指令后的第一个字节的地址；n（2）near ptr指明此处的位移为16位位移，进行的是段内近转移；n（3）16位位移的范围为 -3276932767，用补码表示；n（4）16位位移由编译程序在编译时算出。9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令n前面讲的jmp指令，其对应的机器码中并没有转移的目的地址，而是相对于当前IP的转移位移。n指令“jmp far ptr 标号”实现的是段间转移，又称为远转移。9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令n指令“jmp far ptr 标号”功能如下：n(CS)=标号所在段的段地址；n(IP)=标号所在段中的偏移地址。nfar ptr指明了指令用标号的段地址和偏移地址修改CS和IP。n我们看下面的程序 9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令n程序9.3：assume cs:codesg codesg segment start:mov ax,0 mov bx,0 jmp far ptr s db 256 dup(0)s:add ax,1 inc ax codesg ends end start9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令n我们在Debug中将程序9.3翻译成为机器码，看到的结果如图：n如图中所示：源程序中的db 256 dup(0)，被Debug解释为相应的若干条汇编指令。这不是关键，关键是，我们要注意一下jmp far ptr s所对应的机器码：EA 0B 01 BD 0B，其中包含转移的目的地址。9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令n“0B 01 BD 0B”是目的地址在指令中的存储顺序，高地址的“BD 0B”是转移的段地址：0BBDH，低地址的“0B 01”是偏移地址：010BH。n对于“jmp X 标号”格式的指令的深入分析请参看附注3。9.4 转移的目的地址在指令中的jmp指令9.5 转移地址在寄存器中的jmp指令n指令格式：jmp 16位寄存器n功能：IP=（16位寄存器）n这种指令我们在前面的课程（参见2.11节）中已经讲过，这里就不再详述。9.6 转移地址在内存中的jmp指令n转移地址在内存中的jmp指令有两种格式：（1）jmp word ptr 内存单元地址（段内转移）功能：从内存单元地址处开始存放着一个字，是转移的目的偏移地址。内存单元地址可用寻址方式的任一格式给出。示例9.6 转移地址在内存中的jmp指令n（1）jmp word ptr 内存单元地址（段内转移）示例：mov ax,0123Hmov bx,axjmp word ptr bx执行后，(IP)=0123Hmov ax,0123Hmov ds:0,axjmp word ptr ds:0执行后，(IP)=0123H9.6 转移地址在内存中的jmp指令n转移地址在内存中的jmp指令的第二种格式：（2）jmp dword ptr 内存单元地址（段间转移）功能：从内存单元地址处开始存放着两个字，高地址处的字是转移的目的段地址，低地址处是转移的目的偏移地址。(CS)=(内存单元地址+2)(IP)=(内存单元地址)内存单元地址可用寻址方式的任一格式给出。示例9.6 转移地址在内存中的jmp指令n（2）jmp dword ptr 内存单元地址（段间转移）示例：mov ax,0123Hmov bx,axmov word ptr bx+2,0jmp dword ptr bx执行后，(CS)=0(IP)=0123HCS:IP指向0000：0123。mov ax,0123Hmov ds:0,axmov word ptr ds:2,0jmp dword ptr ds:0执行后，(CS)=0(IP)=0123HCS:IP指向0000：0123。特别提示n检测点9.1（p170）n没有完成此检测点，请不要向下进行。9.7 jcxz指令n jcxz指令为有条件转移指令，所有的有条件转移指令都是短转移，在对应的机器码中包含转移的位移，而不是目的地址。对IP的修改范围都为-128127。n指令格式：jcxz 标号 （如果(cx)=0，则转移到标号处执行。）n操作9.7 jcxz指令njcxz 标号 指令操作：n当(cx)=0时，(IP)=(IP)+8位位移）n8位位移=“标号”处的地址-jcxz指令后的第一个字节的地址；n8位位移的范围为-128127，用补码表示；n8位位移由编译程序在编译时算出。n当(cx)=0时，什么也不做（程序向下执行）。9.7 jcxz指令n我们从 jcxz的功能中可以看出，指令“jcxz 标号”的功能相当于：if(cx)=0)jmp short 标号；（这种用C语言和汇编语言进行的综合描述，或许能使你对有条件指令理解得更加清楚。）特别提示n检测点9.2（p171）n没有完成此检测点，请不要向下进行。9.8 loop指令nloop指令为循环指令，所有的循环指令都是短转移，在对应的机器码中包含转移的位移，而不是目的地址。对IP的修改范围都为-128127。n指令格式：loop 标号 (cx)=(cx)-1，如果(cx)0，转移到标号处执行。n操作9.8 loop指令nloop 标号 指令操作：n（1）(cx)=(cx)-1;n（2）如果(cx)0，(IP)=(IP)+8位位移。n8位位移=“标号”处的地址-loop指令后的第一个字节的地址；n8位位移的范围为-128127，用补码表示；n8位位移由编译程序在编译时算出。n当(cx)=0，什么也不做（程序向下执行）。9.8 loop指令n我们从loop的功能中可以看出，指令“loop 标号”的功能相当于：(cx)-;if(cx)0)jmpshort 标号特别提示n检测点9.3（p172）n没有完成此检测点，请不要向下进行。9.9 根据位移进行转移的意义n前面我们讲到：jmp short 标号 jmp near ptr 标号 jcxz 标号 loop 标号 等几种汇编指令，它们对 IP的修改是根据转移目的地址和转移起始地址之间的位移来进行的。在它们对应的机器码中不包含转移的目的地址，而包含的食道目的地址的位移。n这样设计，方便了程序段在内存中的浮动装配。9.9 根据位移进行转移的意义n例如：n这段程序装在内存中的不同位置都可正确执行，因为 loop s 在执行时只涉及到 s的位移（-4，前移 4个字节，补码表示为FCH），而不是s的地址。9.9 根据位移进行转移的意义n如果loop s的机器码中包含的是s的地址，则就对程序段在内存中的偏移地址有了严格的限制；n因为机器码中包含的是 s 的地址，如果 s 处的指令不在目的地址处，程序的执行就会出错。9.9 根据位移进行转移的意义n而loop s的机器码中包含的是转移的位移，就不存在这个问题了；n因为，无论 s处的指令的实际地址是多少，loop指令的转移位移是不变的。9.10 编译器对转移位移超界的检测n注意，根据位移进行转移的指令，它们的转移范围受到转移位移的限制，如果在源程序中出现了转移范围超界的问题，在编译的时候，编译器将报错。n示例9.10 编译器对转移位移超界的检测n示例 下面的程序将引起编译错误：jmp short s的转移范围是-128127，IP最多向后移动127个字节。assume cs:code code segment start:jmp short s db 128 dup(0)s:mov ax,0ffffh code ends end start9.10 编译器对转移位移超界的检测n注意：我们在第2章中讲到的形如 “jmp 2000:0100”的转移指令，是在 Debug 中使用的汇编指令，汇编编译器并不认识。如果在源程序中使用，编译时也会报错。小结