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一、Casl匯編語言語法介紹

學(xué)習(xí)一個匯編語言需要掌握3個要點：CPU 的可編程寄存器結(jié)構(gòu)、尋址方式及指令系統(tǒng)、偽指令。

1、COMETCPU 的可編程寄存器

COMETCPU 字長 16 位，采用從左到右的編號。bit0 在最左邊（最高位），bit15 在最右邊（最低位）

1）16 位通用寄存器五個：

GR0、GR1、GR2、GR3、GR4

通用功能：各種算術(shù)邏輯運算

特殊功能：除 GR0 外都可作變址寄存器（地址指針）XR，GR0 可看成累加器。

GR4 兼作堆棧指針（SP）

2）指令計數(shù)器 PC 一個（16位）

存放正在執(zhí)行的那條指令的第 1 個字的地址（一條指令占二個字），指令結(jié)束時，PC 中存放下一條指令的地址（一般為原指令地址 +2 ）。

3）狀態(tài)寄存器 FR 一個（二位）

　

可以把 FR0 看成 SF（符號位），F(xiàn)R1 看成 ZF（零位位）

除了算術(shù)邏輯運算指令（包括移位指令）外，LEA 指令也會影響 FR

2、符號指令寫法與尋址方式

OP GR，ADR[，XR]

其中 OP 為操作碼；GR 為五個通用寄存器 GR0～GR4 之一；ADR 為一個 16 位的地址碼；XR 為四個變址寄存器 GR1～GR4 之一，[ ]表示可以省略。

1）直接尋址：當 [，XR] 省略時，為直接尋址。

2）變址尋址：有效地址 E = ADR +（XR），當 ADR = 0 時，為寄存器間接尋址。

3）立即數(shù)尋址：Casl 沒有立即數(shù)尋址。但在 LEA 指令中，當 [，XR] 省略時，可作立即數(shù)傳送。沒有立即數(shù)運算指令。

4）寄存器尋址：Casl 也沒有寄存器尋址（對源操作數(shù)）。但 LEA 指令當 ADR = 0 時，可作寄存器尋址（只用于數(shù)據(jù)傳送）。

3、Casl指令系統(tǒng)

1）取數(shù)指令 LD：內(nèi)存→寄存器

LD GR，ADR[，XR]

2）存數(shù)指令 ST：寄存器→內(nèi)存

ST GR，ADR[，XR]

3）加法 ADD、減法 SUB、邏輯與 AND、邏輯或OR、邏輯異或 EOR指令：

內(nèi)存 OP 寄存器→寄存器

4）算術(shù)比較 CPA：

兩個帶符號數(shù)比較，結(jié)果不回送，只影響標志位。

CPA GR，ADR[，XR]

5）邏輯比較 CPL：兩個無符號數(shù)比較，結(jié)果不回送，只影響標志位。

CPL GR，ADR[，XR]

6）算術(shù)左移 SLA、算術(shù)右移 SRA：把操作數(shù)看成帶符號數(shù)。對寄存器操作數(shù)進行移位（GR 的第 0 位——符號位不變。右移時空出的其余位補與第 0 位相同的 1 或 0 ；左移時空出的位補 0 ），位數(shù)由有效地址 E 決定。

7）邏輯左移 SLL、邏輯右移 SRL：把操作數(shù)看成無符號數(shù)。對寄存器操作數(shù)進行移位（不管左右移，GR 空出的位補 0 ），位數(shù)由有效地址 E 決定。

8）取有效地址指令LEA：E→寄存器

LEA GR，ADR[，XR]

該指令有幾個特殊用途：

【例1】LEA GR0，41H 把立即數(shù) 41H 送給 GR0

【例2】LEA GR0，0，GR1 把寄存器 GR1 的內(nèi)容送給 GR0

【例3】LEA GR1，1，GR1 寄存器 GR1 的內(nèi)容加 1（相當于 8086 匯編中的 INC 指令）

【例4】LEA GR1，-1，GR1 寄存器 GR1 的內(nèi)容減 1（相當 8086 匯編中的 DEC 指令）

【例5】LEA GR1，N，GR1 寄存器 GR1 的內(nèi)容加 N（相當于立即數(shù)加法）

【例6】LEA GR1，-N，GR1 寄存器 GR1 的內(nèi)容減 N（相當于立即數(shù)減法）

9）無條件轉(zhuǎn)移指令JMP與條件轉(zhuǎn)移指令JPZ（不小于轉(zhuǎn)）、JMI（小于轉(zhuǎn)）、JNZ（不等于轉(zhuǎn)）、JZE（等于轉(zhuǎn)）

●當?shù)刂反a中缺 [XR] 時，所有轉(zhuǎn)移指令為直接轉(zhuǎn)移（ ADR 即為轉(zhuǎn)移地址）

     當?shù)刂反a中有 [XR] 時，所有轉(zhuǎn)移指令為間接相對接轉(zhuǎn)移

●JPZ 與 JMI 根據(jù)符號位 FR0 作為判斷條件

     JNZ 與 JZE 根據(jù)零位位 FR1 作為判斷條件

10）進棧 PUSH 與出棧 POP：

（1）進棧指令 PUSH：

(SP)-1→SP，E→(SP)

（2）出棧指令 POP：

((SP))→GR，(SP)+1→SP

注意：出棧指令的目的寄存器是 GR0～GR4，而進棧指令的源操作數(shù)不包括 GR0。 

11）子程序調(diào)用CALL與返回 RET指令

（1）子程序調(diào)用指令 CALL：

 (SP)-1→SP，(PC)+2→(SP)，E→(PC)

（2）子程序返回指令 RET：

RET

((SP))→PC，(SP)+1→SP

4、偽指令

1）START：程序開始

2）END：程序結(jié)尾

3）常量定義指令 DC：

此偽指令與其它匯編語言中的 DB 指令似。利用 DC 指令可定義：

（1）定義十進制常數(shù)：

其中 -32768 < n ≤65535

（2）定義字符串常數(shù)：

（3）定義十六進制常數(shù)：

其中 0000 ≤ h ≤FFFF

（4）定義地址：

其中 LABLE 是程序中的地址標號

因為 Casl 沒有立即數(shù)運算指令,所以需要與立即數(shù)進行算術(shù)邏輯運算時,都要將立即數(shù)定義為內(nèi)存常數(shù)進行運算。

4）變量定義指令 DS：用來保留指定字數(shù)的存儲區(qū)域

其中 n 是十進制常數(shù)（≥0），當 n=0 時，存儲區(qū)域不存在，但標號 LABLE 仍然有效，即代表下一字的地址。

5）宏指令：IN、OUT、EXIT

Casl 中有進行輸入、輸出及結(jié)束程序等宏指令，而沒有定義輸入、輸出符號指令，這類處理由操作系統(tǒng)完成。

程序中出現(xiàn)宏指令時，Casl 生成調(diào)用操作系統(tǒng)的指令串，但是，生成的指令串字數(shù)不定。

執(zhí)行宏指令時，GR 的內(nèi)容保持不變，而 FR 的內(nèi)容不確定。

（1）輸入宏指令 IN：

宏指令 IN 從輸入裝置上輸入一個記錄，紀錄中的信息（字符）依次按字符數(shù)據(jù)的形式存放在標號為 ALABLE 開始的區(qū)域內(nèi)，已輸入的字符個數(shù)以二進制數(shù)形式存放在標號為 NLABLE 的字中，紀錄之間的分隔符號不輸入。

（2）輸出宏指令 OUT：

宏指令 OUT 將存放在標號為 ALABLE 開始的區(qū)域中的字符數(shù)據(jù)作為一個記錄向輸出裝置輸出，輸出的字符個數(shù)由標號為 NLABLE 的字的內(nèi)容指定。輸出時，若要紀錄間的分隔符號，由操作系統(tǒng)自動插入輸出。

（3）宏指令 EXIT ：

宏指令 EXIT 表示程序執(zhí)行的終止，控制返回操作系統(tǒng)。

二、基本程序結(jié)構(gòu)

1、順序程序（略）

2、分枝程序

1）簡單分支程序

將比較指令（或其它能使標志位發(fā)生變化的指令）和條件轉(zhuǎn)移指令結(jié)合，可實現(xiàn)分支程序。簡單分支程序有兩種形式：

在匯編語言中，采用圖a的結(jié)構(gòu)容易出錯，例如把GB0中的十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成 ASCII 碼可分成兩段， 0～9 的 ASCII 碼是 30H～39H ，即加 30H ；A～F 的ASCII 碼是 41H～45H ，即加 37 H。兩種結(jié)構(gòu)的程序如下：

若采用圖a的結(jié)構(gòu)，很容易把JMP L2漏掉，變成A～F 的ASCII 碼加了67H。

2）多岔分支程序

可以用多條比較指令和條件轉(zhuǎn)移指令實現(xiàn)多岔分支。

但用散轉(zhuǎn)表實現(xiàn)多岔分支則程序更為簡練，其思路是在散轉(zhuǎn)表中存放各個分支程序的入口地址，用查表方法將入口地址放入變址寄存器，然后用JMP指令或CALL指令的間接尋址方式使程序轉(zhuǎn)到此入口。

【例1】根據(jù)鍵盤輸入命令轉(zhuǎn)入各命令處理程序

在散轉(zhuǎn)表中也可存放轉(zhuǎn)移到各個分支程序入口的轉(zhuǎn)移指令，然后用變址尋址方式的JMP指令或CALL指令使程序轉(zhuǎn)到此入口。
【例2】

3、循環(huán)程序

循環(huán)程序也是用轉(zhuǎn)移指令實現(xiàn)，循環(huán)的退出一般用循環(huán)計數(shù)器實現(xiàn)，也可用其它條件來控制退出。

1）用循環(huán)計數(shù)器控制

【例1】將SD處的100個數(shù)搬到TD處（搬家程序）

當源操作數(shù)和目的操作數(shù)有重迭時，若源操作數(shù)在目的操作數(shù)的前面，則必須采用從下往上的搬法，即先搬最后一個，再一個一個往前搬。
【例2】將 SD 處的 100 個數(shù)搬到 TD 處(有重迭)

2）循環(huán)次數(shù)可能為 0 的循環(huán)程序
前面的例子無法實現(xiàn)循環(huán)次數(shù)可能為0的循環(huán)程序（如用連加實現(xiàn)兩個數(shù)相乘的算法），因為循環(huán)計數(shù)器預(yù)置為0時，實際的循環(huán)次數(shù)是65536。

【例2】將 A 和 B 兩個整數(shù)相乘和放到 C 中（不考慮溢出）

3）循環(huán)次數(shù)不定的循環(huán)程序
不用循環(huán)計數(shù)器，而用其它方法控制循環(huán)的退出。
【例4】測試字符串STR的長度，并將它保存到L中

 4）多重循環(huán)

【例5】冒泡排序程序。

一組有符號數(shù)al（i=1，2，…，100），存放在Al開始的連續(xù)單元中。下面一程序?qū)⑦@組數(shù)在原來的內(nèi)存區(qū)中由大到小重新排序。

  這是一個二重循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序。程序中采用冒泡排序的方法，首先從第1個單元開始，依次把相鄰兩個元素比較，即第1個單元內(nèi)的數(shù)與第2個單元內(nèi)的數(shù)比較，第2個單元內(nèi)的數(shù)與第3個單元內(nèi)的數(shù)比較，…第99個單元與第100個單元的數(shù)相比較。每次把較大者放在前面單元，較小者放在后面單元。這樣第一次遍歷做了n-1次比較，最后最小的元素放在第100個單元。

第二次遍歷再從頭開始，依次將相鄰兩個元素進行比較，把n-1個元素遍歷一次需做n-2次比較，這樣，第99個單元存放全部元素中次小元素。

如此反復(fù)，小的元素往下，大的元素向上猶如汽泡上浮，因此這種排序的方法給它一個形象的名字，叫做冒泡算法。在程序中還設(shè)GR3為交換標志，若本次內(nèi)循環(huán)結(jié)束交換標志為0，說明沒有交換。即所有的Ai≥Ai+1，排序結(jié)束。
4、子程序

所謂子程序是指完成一定功能的指令序列，在主程序的若干地方可以用CALL指令對它調(diào)用，子程序結(jié)束時通過RET指令返回主程序。在子程序中，如果沒有特別說明，則子程序中所要使用到的寄存器要保護。在子程序的開始用PUSH指令將子程序中要使用的寄存器保護，在返回前用POP指令恢復(fù)。主程序與子程序可以處在同一個程序中，此時，主程序?qū)ψ映绦虻恼{(diào)用稱為程序內(nèi)的調(diào)用，CASL中也允許主程序與子程序不在同一個程序中，這樣的調(diào)用就稱為程序間凋用。

在子程序中一般不將GR4作為通用寄存器使用，因為GR4作為棧頂指針。如果其它通用寄存器不夠用，要使用GR4，則先將GR4中的棧頂指針值保存，然后使用GR4，GR4使用完后，立即恢復(fù)棧指針的值。

1）參數(shù)傳遞

主程序調(diào)用子程序時，通常要向子程序傳遞參數(shù)（入口參數(shù)）。子程序結(jié)束，也會有數(shù)據(jù)送回主程序（返回參數(shù)）。當參數(shù)較少時，主程序?qū)�參�?shù)存于寄存器（GR0～GR3）傳遞給子程序；也可放于內(nèi)存給子程序；當傳遞參數(shù)較多時，通常存于內(nèi)存（參數(shù)表），并將參數(shù)表的首地址存于寄存器傳遞給子程序；也可以通過堆棧傳遞參數(shù)值。

【例1】寄存器傳遞參數(shù)

【例2】內(nèi)存?zhèn)鬟f參數(shù)

【例3】參數(shù)表傳遞參

【例4】堆棧傳遞參數(shù)

2）子程序的返回

子程序通過RET指令返回主程序。RET指令的功能是將棧頂?shù)姆祷氐刂分萌隤C。一般情況，應(yīng)該保證返回時的堆棧指針SP（GR4）與調(diào)用時一致。以保證正確返回。但CASL中，GR4兼作通用寄存器，變址器和棧頂指針，因此在子程序中可以通過GR4修改返回地址，這樣子程序返回時，就不一定返回到主程序的調(diào)用點下面的一條指令。在早期的程序員CASL試題中常常利用這一技巧。

3）現(xiàn)場保護

通常情況下，子程序都應(yīng)該保護它所使用過的寄存器。因PUSH指令不能保護GR0，所以GR0用ST指令保護，用LD指令恢復(fù)。

【例4】無符號乘法。

有兩個無符號數(shù)N1，N2，下面一子程序?qū)崿F(xiàn)N1×N2返回。調(diào)用子程序時GR1存放參數(shù)N1、N2和相乘結(jié)果的存放區(qū)域的首地址，如下圖所示。設(shè)相乘過程不會產(chǎn)生溢出。

象手算乘法一樣，由于兩個數(shù)是二進制數(shù)，所以唯一的問題是乘0還是乘1；顯然，乘0結(jié)果為0，而乘1則結(jié)果與開始的數(shù)(被乘數(shù))相同。因此在二進制乘法中每一步都可以簡化成下列運算：
如果乘數(shù)中現(xiàn)有位為1，則將被乘數(shù)加到部分積上，為0則不加。剩下的問題是部分積和被乘數(shù)每次相加要進行移位，保證每次相加都正確對準。乘法過程可分成以下幾步：

(1)積清0，設(shè)置計數(shù)器初值16。

(2)積左移1位。

(3)乘數(shù)最高位是否為1。

(4)若為1，則被乘數(shù)加積。

(5)乘數(shù)左移1位，計數(shù)器減1，若不為0轉(zhuǎn)(2)。

程序中GR0存乘數(shù)，GR2存積，GR3為計數(shù)器

二、匯編語言常用子程序

1、拆字與拼字：

【例1】將 GR0 中的四位 BCD 碼從高到低依次存放到 GR2 所指的四個內(nèi)存單元中。

【例2】將存放在 GR2 所指的四個內(nèi)存單元中的四位 BCD 碼依從高到低順序壓縮到 GR0 中 。

2、數(shù)字與 ASCII 碼之間的相互轉(zhuǎn)換：

十進制數(shù)字 0～9 的 ASCII 碼是 30H～39H ，所以只要將十進制數(shù)（BCD 碼）加 30H 就是對應(yīng)的 ASCII 碼。

十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成 ASCII 碼可分成兩段， 0～9 的 ASCII 碼是 30H～39H ，即加 30H ；A～F 的ASCII 碼是 41H～45H ，即加 37 H。

【例1】將 GR0 中的四位 BCD 碼化成 ASCII 碼從高到低依次存放到字符串變量 STR 中。

【例2】將 GR0 中的 16 位二進制數(shù)化成四位十六進制數(shù) ASCII 碼從高到低依次存放到字符串變量 STR 中。

【例3】將字符串 STR 中的四位十六進制數(shù)的 ASCII 碼化成 16 位二進制數(shù)放到 GR0 中 。

3、利用加減法及移位指令做乘法：

1）左移指令可將操作數(shù)乘 2 的整數(shù)次方（2、4、8、16）；右移指令可將操作數(shù)除以 2 的整數(shù)次方。

若操作數(shù)是無符號數(shù)，用邏輯移位指令；若操作數(shù)是有符號數(shù)，用算術(shù)移位指令。

【例1】將 GR0 中的二進制數(shù)乘以 8。

【例2】將 GR0 中的帶符號二進制數(shù)除以 4。

2）將移位指令和加減法結(jié)合起來可完成乘數(shù)不是 2 的整數(shù)次方的乘法運算。

【例1】將 GR0 中的二進制數(shù)乘以 10。

【例2】將 GR0 中的二進制數(shù)乘以 7。

4、二進制數(shù)與十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換

1）二化十：

將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的一種常用算法是將被轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)依次被 10ⁱ（ 對 16 位二進制數(shù)，i為 4、3、2、1、0）除，所得的商即為該十進制數(shù)位的值，其余數(shù)再被下一個 10ⁱ 除。一般用減法代替除法，即一邊減 10ⁱ，一邊計數(shù)器加 1，直到不夠減再進行下一位 10^i-1。以求得十進制數(shù)的各位數(shù)。

例如：一個相當于十進制數(shù) 34635 的二進制數(shù)，可先用 10000 去減，可減 3 次，得萬位數(shù)是 3；再用 1000 去減，得千位數(shù)是 4；……

【例1】將 GR0 中的二進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)的ASCII 碼放入字符串 STR 中。

1）十化二：

將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)的算法基礎(chǔ)是下面公式：

N = (D_n-1*10^n-1+D_n-2*10^n-2+……+D₁*10¹+D₀*10⁰

  = ((…((D_n-1*10+D_n-2)*10+……+D₁)*10+D₀)*10

可以用循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)此公式，*10 可用移位及加法指令完成。

【例2】將存放在字符串 STR 中的五位十進制數(shù)（<65536）的 ASCII 碼轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)放到 GR0 中 。

5、求累加和

【例1】將變量 NUMBER 中的 5 個二進制數(shù)累加后放入變量 SUM 中。

【例2】將自然數(shù)1～16累加后放入變量 SUM 中。

LEA GR1,0
LEA GR0,0 ;累加和(被加數(shù))
CF LEA GR1,1,GR1
 ;
ADD GR0,C
 
JNZ CF
ST GR0,B
EXIT
A DC 16

6、利用遞歸方法求5的階乘

　

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