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CPU简介
CPU是计算机的核心#xff0c;负责#xff1a;
执行机器指令#xff1a;解码并执行二进制指令
mov eax, 5 ; 将值5移动到EAX寄存器暂存少量数据#xff1a;通过内部寄存器快速存取访问存储器#xff1a;读写内存数据
mov [0x1000], eax ; 将EAX值…基础知识
CPU简介
CPU是计算机的核心负责
执行机器指令解码并执行二进制指令
mov eax, 5 ; 将值5移动到EAX寄存器暂存少量数据通过内部寄存器快速存取访问存储器读写内存数据
mov [0x1000], eax ; 将EAX值存入内存地址0x1000汇编语言概念
机器指令
二进制代码如B8 05 00 00 00对应mov eax, 5
汇编格式指令
add eax, ebx ; 操作码 操作数汇编语言的优缺点
优点缺点直接硬件控制学习曲线陡峭极致性能优化可移植性差小内存占用开发效率低实时性强调试困难
数据的表示和储存
数据表示
二进制01011010十六进制0x5AASCIIA 65
基本数据类型
类型大小范围声明示例字节8位0-255db 0x55字16位0-65535dw 0x1234双字32位0-4,294,967,295dd 0x12345678字符串可变ASCII序列db Hello, 0
数据存储
小端序低字节在低地址
dd 0x12345678 ; 内存: 78 56 34 12IA-32处理器基本功能
通用寄存器及其使用
寄存器主要用途子寄存器示例EAX累加器AX, AH, ALmov eax, 10EBX基址寄存器BX, BH, BLmov ebx, [mem]ECX计数器CX, CH, CLmov ecx, 100EDX数据寄存器DX, DH, DLmul edxESI源索引SIlodsbEDI目的索引DIstosbEBP基址指针BPmov ebp, espESP栈指针SPpush eax
标志寄存器EFLAGS
标志含义检查指令设置条件CF进位标志JC, JNC无符号溢出ZF零标志JZ, JNZ结果为零SF符号标志JS, JNS结果为负OF溢出标志JO, JNO有符号溢出PF奇偶标志JP, JNP低8位1的个数为偶AF辅助进位-BCD运算
cmp eax, ebx
jg greater ; 有符号大于跳转寻址方式
立即寻址mov eax, 5寄存器寻址mov ebx, eax直接寻址mov eax, [0x4000]寄存器间接mov eax, [ebx]基址变址mov eax, [ebxesi*4]相对寻址mov eax, [array4]
常用条件跳转指令
指令含义检查条件JE/JZ等于/零ZF1JNE/JNZ不等于/非零ZF0JC进位CF1JNC无进位CF0JA高于(无符号)CF0 ZF0JB低于(无符号)CF1JG大于(有符号)ZF0 SFOFJL小于(有符号)SF≠OF
cmp eax, 100
jae above_equal ; 无符号大于等于堆栈和堆栈操作
push eax ; ESP - 4, [ESP] EAX
pop ebx ; EBX [ESP], ESP 4程序设计初步
堆栈作用
过程调用和返回指令
call my_function ; 压入返回地址
; ...
my_function:ret ; 弹出返回地址参数传递
push 10 ; 参数2
push 20 ; 参数1
call addxy
add esp, 8 ; 清理栈局部变量
my_func:push ebpmov ebp, espsub esp, 8 ; 分配8字节局部变量mov [ebp-4], eax ; 使用局部变量; ...mov esp, ebp ; 清理局部变量pop ebpret乘法运算全解析
1. 8位乘法MUL/IMUL
无符号乘法MUL
mov al, 50 ; 被乘数 (8位)
mov bl, 10 ; 乘数 (8位)
mul bl ; AX AL * BL
; 结果AX 0x01F4 (500)有符号乘法IMUL
mov al, -5 ; 被乘数 (8位有符号)
mov bl, 10 ; 乘数 (8位有符号)
imul bl ; AX AL * BL
; 结果AX 0xFFCE (-50)特性对比
特性MULIMUL操作数位数8/16/328/16/32结果存储AX/DX:AX/EDX:EAX同MUL符号处理无符号有符号指令周期11-1810-21
2. 16位乘法
无符号乘法
mov ax, 5000 ; 被乘数
mov bx, 100 ; 乘数
mul bx ; DX:AX AX * BX
; 结果DX:AX 0x0007:0xA120 (500000)有符号乘法单操作数
mov ax, -2000
mov bx, 300
imul bx ; DX:AX AX * BX
; 结果DX:AX 0xFFF9:0xE700 (-600000)有符号乘法双操作数
mov ax, 200
imul ax, 30 ; AX 200 * 30
; 结果AX 60003. 32位乘法
标准形式
mov eax, 500000
mov ebx, 1000
mul ebx ; EDX:EAX EAX * EBX
; 结果EDX:EAX 0x0001DCD6:0x50000000 (500000000)高效形式IMUL三操作数
mov ebx, 1234
imul eax, ebx, 56 ; EAX 1234 * 56
; 比等效的 movimul 快30%除法运算深度剖析
1. 8位除法DIV/IDIV
无符号除法DIV
mov ax, 100 ; 被除数 (16位)
mov bl, 3 ; 除数 (8位)
div bl ; AL商, AH余数
; 结果AL33(0x21), AH1有符号除法IDIV
mov ax, -100 ; 被除数
mov bl, 3 ; 除数
idiv bl ; AL-33, AH-12. 16位除法
标准形式
mov dx, 0 ; 清零高位
mov ax, 10000 ; 被除数低16位
mov bx, 300 ; 除数
div bx ; AX商, DX余数
; 结果AX33(0x21), DX100有符号扩展CDQ前身
mov ax, -10000
cwd ; 将AX符号扩展到DX
mov bx, 300
idiv bx ; AX-33, DX-1003. 32位除法
无符号除法
mov edx, 0 ; 清零高位
mov eax, 100000 ; 被除数低32位
mov ebx, 3000 ; 除数
div ebx ; EAX商, EDX余数
; 结果EAX33, EDX1000有符号扩展CDQ
mov eax, -100000
cdq ; 将EAX符号扩展到EDX
mov ebx, 3000
idiv ebx ; EAX-33, EDX-1000分支程序设计
cmp eax, ebx
je equal
jl less
jg greaterequal:; 相等处理jmp endless:; 小于处理jmp endgreater:; 大于处理end:; 继续执行循环程序设计
mov ecx, 10 ; 循环计数器
loop_start:; 循环体dec ecxjnz loop_start; 或使用LOOP指令
mov ecx, 10
loop_label:; 循环体loop loop_label子程序设计
; 计算两数之和
addxy PROC x:DWORD, y:DWORDmov eax, xadd eax, yret
addxy ENDP; 调用
push 20
push 10
call addxy
add esp, 8字符串操作
基本字符串指令
指令功能操作MOVSB移动字节[ESI] → [EDI], ESI±1, EDI±1STOSB存储字节AL → [EDI], EDI±1LODSB加载字节[ESI] → AL, ESI±1CMPSB比较字节[ESI] - [EDI], 设置标志SCASB扫描字节AL - [EDI], 设置标志
方向标志控制
cld ; 清除方向标志 (向前)
std ; 设置方向标志 (向后)字符串复制示例
mov esi, source_str
mov edi, dest_str
mov ecx, len
cld ; 正向移动
rep movsb ; 重复复制直到ECX0字符串比较示例
mov esi, str1
mov edi, str2
mov ecx, len
cld
repe cmpsb ; 相等时继续比较
jne different字符串搜索示例
mov edi, buffer
mov ecx, buflen
mov al, A ; 搜索字符A
cld
repne scasb ; 不相等时继续
je found高级字符串操作
; 计算字符串长度
strlen PROC str_ptr:DWORDmov edi, str_ptrxor eax, eaxmov ecx, -1repne scasb ; 搜索0字节not ecxdec ecx ; ECX 长度mov eax, ecxret
strlen ENDP; 字符串转换大写
toupper PROC str_ptr:DWORDmov esi, str_ptr
upper_loop:lodsbcmp al, 0je donecmp al, ajb skipcmp al, zja skipsub al, 32 ; 转大写mov [esi-1], al
skip:jmp upper_loop
done:ret
toupper ENDP性能优化技巧
1. 循环展开
mov ecx, 100/4 ; 每次迭代处理4个元素
loop_start:; 处理元素1; 处理元素2; 处理元素3; 处理元素4loop loop_start2. 避免内存访问瓶颈
; 不好多次内存访问
add [var1], eax
add [var2], ebx; 更好使用寄存器
mov ecx, [var1]
add ecx, eax
mov [var1], ecxmov edx, [var2]
add edx, ebx
mov [var2], edx3. 使用条件移动避免分支
; 传统分支
cmp eax, ebx
jg greater
mov ecx, eax
jmp end
greater:mov ecx, ebx
end:; 使用条件移动
cmp eax, ebx
cmovg ecx, eax ; 若大于则ECXEAX
cmovle ecx, ebx ; 否则ECXEBX调试技巧
1. 使用调试器
int 3 ; 设置断点2. 寄存器检查
; 在关键点插入空操作
nop3. 内存查看
; 标记关键内存区域
important_data db DEBUG, 0结语
汇编语言作为最接近硬件的编程语言提供了无与伦比的控制能力和性能优势。通过掌握
CPU工作原理和寄存器使用寻址方式和指令集过程调用和堆栈管理分支和循环结构字符串操作优化
开发者能够编写出高效、紧凑的底层代码。虽然现代高级语言在开发效率上更有优势但在性能关键领域如操作系统内核、嵌入式系统、高性能计算等汇编语言仍然不可替代。
