7.9 循环控制指令和中断指令

7.9 循环控制指令和中断指令

一、LOOP 循环控制指令

上一页例 4.23 后面补了一句：

NEXT: LOOP CHECK HLT

这句的意思是：

CX ← CX - 1 如果 CX ≠ 0，就跳回 CHECK 如果 CX = 0，就继续向下执行 HLT

所以 LOOP CHECK 可以看成：

CX--; if (CX != 0) goto CHECK;

注意：LOOP 不影响标志位，它只看 CX。

LOOP / LOOPE / LOOPNE

LOOP label

条件：CX ← CX – 1，如果 CX ≠ 0，则跳转

LOOPE label LOOPZ label

条件：CX ← CX - 1 如果 CX ≠ 0 且 ZF = 1，则跳转

也就是：结果相等/为零，并且循环还没结束，就继续。

LOOPNE label LOOPNZ label

条件：CX ← CX - 1 如果 CX ≠ 0 且 ZF = 0，则跳转

也就是：结果不相等/不为零，并且循环还没结束，就继续。

例 4.24：比较两组输入端口数据是否一致

书上例子的大意是：

主端口 MAIN_PORT 有 NUMBER 个端口 冗余端口 REDUNDANT_PORT 也有 NUMBER 个端口 逐个读取两个端口的数据 如果都相等，继续比较下一个 如果有一个不相等，跳到 PORT_DISPUTE

程序里有一段：

MOV DX, MAIN_PORT MOV BX, REDUNDANT_PORT MOV CX, NUMBER

意思是：

DX 保存主端口地址 BX 保存冗余端口地址 CX 保存比较次数

然后：

CHECK: IN AX, DX XCHG AX, BP INC DX

解释：IN AX, DX从 DX 指定的端口读数据到 AX。

XCHG AX, BP把主端口读到的数据暂存到 BP。

INC DX主端口地址加 1，准备下次读下一个端口。

接着：

XCHG BX, DX IN AX, DX INC DX XCHG BX, DX

这一段稍微绕，其实是在做：把 DX 临时换成冗余端口地址 读取冗余端口数据 冗余端口地址加 1 再把 DX 换回主端口地址

所以 BX 里面保存的是冗余端口地址指针，DX 里面保存的是主端口地址指针。

然后：

CMP AX, BP LOOPE CHECK JNZ PORT_DISPUTE

意思是：

比较冗余端口数据 AX 和主端口数据 BP 如果相等，并且 CX 减 1 后不为 0，就继续 CHECK 如果不相等，就跳到 PORT_DISPUTE

这里用 LOOPE 很妙：它一边让 CX 减 1，一边检查 ZF 是否为 1。

二、过程调用指令 CALL / RET

这一节很重要。过程调用就像 C 语言里的函数调用。

比如：func();

汇编里大概就是：CALL func

被调用的过程执行完后，用：RET 返回。

CALL 的核心动作

CALL 不只是跳转，它还要保存返回地址。

因为过程执行完后要知道回哪里。

所以 CALL 做两件事：

1. 把返回地址压入堆栈 2. 跳到子程序入口

返回地址就是：CALL 指令下一条指令的地址

三、近过程调用 NEAR CALL

如果被调用过程和当前代码在同一个代码段里，叫近调用。

只需要保存 IP。CALL near_proc

执行过程：

SP ← SP - 2 把当前 IP 压入堆栈 IP ← 目标过程偏移地址

这里 CS 不变。所以近调用的返回地址只有一个字：IP

段内直接调用

CALL near_proc 目标过程地址直接写在指令中。

机器码里存的不是目标绝对地址，而是相对位移：目标地址 - 当前 IP

类似之前讲的段内直接 JMP。

段内间接调用

CALL BX CALL WORD PTR [BX]

区别是：CALL BX

表示：IP ← BX

而：CALL WORD PTR [BX]

表示：IP ← DS:[BX] 中存放的那个字

注意：WORD PTR [BX] 里面放的是过程入口偏移地址，不是指令本身。

四、远过程调用 FAR CALL

如果被调用过程在另一个代码段里，就叫远调用。

远调用要同时修改：CS 和 IP

所以返回的时候也必须恢复 CS 和 IP。

段间直接调用

CALL far_proc

执行过程：

先压入当前 CS 再压入当前 IP 然后 CS ← far_proc 的段地址 IP ← far_proc 的偏移地址

注意栈里保存的是返回用的 CS:IP。

段间间接调用

CALL DWORD PTR [BX]

它从内存里取 4 个字节作为目标地址：

[BX] 和 [BX+1] → IP [BX+2] 和 [BX+3] → CS

所以它调用的是一个远过程。这也是为什么书上强调：

CALL WORD PTR [BX]只能调用近过程。

CALL DWORD PTR [BX]才能调用远过程。

五、RET 返回指令

过程最后一般写：RET

RET 的任务是从堆栈中弹出返回地址。

近过程返回

如果是近过程：

从栈顶弹出 IP SP ← SP + 2

也就是回到原来 CALL 后面的那条指令。

远过程返回

如果是远过程：

先弹出 IP 再弹出 CS

然后程序回到原来的调用处。

所以：近调用 CALL 配近返回 RET，远调用 CALL 配远返回 RET

这两个必须匹配，否则返回地址会乱。

RET imm16

书上还提到：RET 4

意思是：先正常返回 再让 SP 额外加 4

这通常用于丢弃调用前压入栈中的参数。

可以理解成：返回时顺便清理参数

例如过程调用前压了两个字参数，共 4 字节，RET 4 就可以把它们从栈中丢掉。

六、中断指令 INT / IRET

中断可以理解成：CPU 当前程序先暂停，去执行一个中断服务程序，执行完后再回来。

有两种：

外部中断：外设请求 CPU 处理 内部中断：CPU 执行指令或发生异常时产生

INT n

INT n

意思是产生一个类型号为 n 的中断。

执行时，CPU 会自动做这些事：

1. 把 FLAGS 压入堆栈 2. 把 CS 压入堆栈 3. 把 IP 压入堆栈 4. 清除 TF 和 IF 5. 根据中断类型号 n 找到中断服务程序入口 6. 转去执行中断服务程序

为什么要保存 FLAGS、CS、IP？

因为中断服务程序执行完后要恢复原来的程序现场。

中断向量表

每个中断向量占 4 个字节 最多 256 个中断

每个中断向量保存的是：中断服务程序的 IP 和 CS

因为：256 × 4 = 1024 字节 = 1KB

8086 的中断向量表就在内存最低的 1KB 区域。

INTO

INTO这是溢出中断指令。

它等价于：

如果 OF = 1，则执行 INT 4 如果 OF = 0，则不产生中断

所以 INTO 专门用来检查溢出。

IRET

中断服务程序最后用：

IRET它和 RET 很像，但恢复的东西更多。

IRET 会从栈中弹出：

IP CS FLAGS

所以 IRET 不只是返回地址，还恢复原来的标志寄存器状态。

对比一下：

RET：恢复 IP，或者恢复 CS:IP IRET：恢复 IP、CS、FLAGS

七、处理器控制类指令

这一节主要是一些控制 CPU 状态的指令。

1. 标志位操作指令

这些指令直接修改标志位。

CF 进位标志

STC ;CF ← 1 CLC ;CF ← 0 CMC ;CF ← NOT CF

其中：CMC

是把 CF 取反。

如果原来 CF = 1，执行后 CF = 0。

如果原来 CF = 0，执行后 CF = 1。

DF 方向标志

STD ;DF ← 1 CLD ;DF ← 0

这个和串操作关系很大。

CLD：串操作地址递增 STD：串操作地址递减

所以我们前面经常看到：

CLD REP MOV SB

就是让字符串从低地址往高地址复制。

IF 中断允许标志

STI ;IF ← 1 CLI ;IF ← 0

含义：

IF = 1：允许可屏蔽中断 IF = 0：禁止可屏蔽中断

注意：NMI 非屏蔽中断不受 IF 控制。

2. 外同步类指令

HLT让 CPU 进入暂停状态。

CPU 会停止执行，直到出现：

RESET NMI 或者 IF=1 时的 INTR才会继续。

注意：HLT 后如果被中断唤醒，中断返回后会回到 HLT 的下一条指令。

WAIT

它用于等待外部硬件，特别是以前和 8087 协处理器配合时用。

大意是：

如果 TEST 引脚无效，CPU 等待 如果 TEST 引脚有效，CPU 继续执行

它不影响标志位。

ESC

这是给协处理器用的“逃逸指令”。8086 自己不真正执行协处理器运算，而是把相关操作数放到总线上，让 8087 这类协处理器去执行。

ESC 是早期 CPU 和协处理器配合用的指令

LOCK

这是一个前缀，不是单独普通指令。

它的作用是：

在当前指令执行期间锁住总线 防止其他总线主设备访问总线

用于多处理器或 DMA 相关场景，保证某些内存操作的原子性。

3. NOP 空操作

NOP

意思是 CPU 执行一次空操作。

它不改变寄存器、不改变内存、不改变标志位。

但是它会占用时间，并且 IP 会前进。

所以 NOP 常用来：

短延时 占位 对齐代码 调试时临时替换指令

注意和 HLT 区别很大：

NOP：什么也不做，然后继续执行下一条 HLT：CPU 暂停，等待外部事件唤醒

八、80x86/Pentium 指令格式

从 4.4 开始，书进入 80x86/Pentium 指令格式和寻址方式。

这部分是在 8086 基础上扩展。

一条 80x86/Pentium 指令的一般格式

Prefix | OP code | mod r/m | s-i-b | disp | data

也就是：

前缀字段 操作码字段 mod r/m 寻址字段 SIB 字段 位移量字段 立即数字段

每条指令不一定都有全部字段。

1. Prefix 前缀字段

前缀用于修改指令属性，常见有 5 类：

段超越前缀 操作数宽度前缀 地址宽度前缀 重复前缀 LOCK 总线锁定前缀

比如：ES:就是段超越前缀。

REP就是重复前缀。

LOCK就是总线锁定前缀。

2. OP code 操作码字段

操作码说明 CPU 要做什么。

比如：

MOV ADD SUB JMP CALL

机器码里都要靠 OP code 来区分。

3. mod r/m 字段

这个字段用来说明：

操作数在寄存器中 还是在内存中 如果在内存中，有效地址怎么计算

8086 里也有 mod、reg、r/m。

80x86/Pentium 仍然保留这种思想。

4. SIB 字段

SIB 是 32 位寻址新增的重要字段。

SIB 可以理解成：Scale + Index + Base 比例因子 + 变址寄存器 + 基址寄存器

它用于更灵活地计算地址，比如：

MOV EAX, [EBX + ESI*4 + 8]

这里：

EBX 是基址 ESI 是变址 4 是比例因子 8 是位移量

这种寻址方式在数组访问里特别常见。

5. disp 位移量字段

disp 是地址中的偏移补充量。

比如：MOV AX, [BX + SI + 20H]

其中：20H 就是 disp

在 80x86/Pentium 中，disp 可以是：

0、1、2、4 字节

6. data 立即数字段

data 是指令中直接给出的常数。

例如：

MOV AX, 1234H ADD AL, 05H

其中：

1234H，05H 就是立即数。

九、80x86/Pentium 寻址方式

书上说，实际地址仍然由两部分组成：

段基地址 + 段内偏移地址

段内偏移地址也叫：有效地址 EA

有效地址 EA 的一般公式

EA = 基址寄存器 + 变址寄存器 × 比例因子 + 位移量

这个是 32 位寻址的核心。

比如：MOV EAX, [EBX + ESI*4 + 20H]

那么：EA = EBX + ESI × 4 + 20H

32 位寻址中的 4 个分量

基址寄存器：任意 32 位通用寄存器 变址寄存器：除 ESP 外的任意 32 位通用寄存器 比例因子：1、2、4、8 位移量：0、8、32 位

这里特别注意：ESP 不能作为变址寄存器

也就是说：[EAX + ESP*4]这种形式不合法。

但 ESP 可以作为基址寄存器，比如：[ESP + 4]这是合法的。

十、32 位寻址相比 8086 增加了什么？

8086 常见地址形式是：

[BX + SI] [BX + DI] [BP + SI] [BP + DI] [SI] [DI] [BX] [BP]

到了 32 位 80x86/Pentium，地址形式更灵活，可以写：

[EAX] [EBX + 8] [EBX + ESI] [EBX + ESI*4] [EBX + ESI*4 + 20H]

所以它特别适合数组。比如 C 语言里：a[i]

如果一个元素是 4 字节，那么地址可以写成：[EBX + ESI*4]

其中：EBX = 数组首地址，ESI = 下标 i，4 = 每个元素 4 字节

这就是比例变址寻址的意义。

十一、这几页最重要的脉络

LOOP：CX 减 1，不为 0 就跳 CALL：保存返回地址，然后跳到过程 RET：从栈中取返回地址回来 INT：保存 FLAGS、CS、IP，然后进入中断服务程序 IRET：恢复 IP、CS、FLAGS HLT：停机等待 NOP：空操作继续 LOCK：锁总线

然后 80x86/Pentium 指令格式重点是：Prefix | OP code | mod r/m | SIB | disp | data

32 位寻址重点是：EA = Base + Index × Scale + Displacement

过程调用靠堆栈保存返回地址 32 位寻址靠 基址 + 变址×比例 + 位移 计算有效地址