本實驗為《組合語言》（王爽著，第3版）第133頁 實驗 5

1. 將下面的程式編譯、連線，用 debug 載入、跟蹤。

   assume cs:code, ds:data, ss:stack
   data segment
     dw 0123h, 0456h, 0789h, 0abch, 0defh, 0fedh, 0cbah, 0987h
   data ends
   
   stack segment
     dw 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0
   stack ends
   
   code segment
   start:  mov ax,stack
           mov ss, ax
           mov sp,16
   
           mov ax, data
           mov ds, ax
   
           push ds:[0]
           push ds:[2]
           pop ds:[2]
           pop ds:[0]
   
           mov ax,4c00h
           int 21h
   
   code ends
   end start
    
   

   編譯和連線的步驟略。

   • 由 r 命令檢視 cx 的值得知，該程式總共佔用 42H 個位元組。現在扣除資料段和棧段的 16 個字資料 (共佔用 20H 個位元組) 可知程式碼段佔用 22H 個位元組。對 cs:ip 及其以後的 22H 個記憶體單元反彙編即可得知返回指令的地址，如下圖所示:

   

   • 使用 g 命令執行到返回指令之前，如下圖所示:

   

   • 使用 d 命令檢視資料段的值，如下圖所示:

   

   • 資料段的值是和執行前一樣的，該程式並沒有資料段的值。

   • 程式返回前 cs、ss 和 ds 的值如下圖所示:

   

   • 由以上實驗推斷，程式載入後，設程式碼段的段地址為 \(x\)
     ，則資料段的段地址為 \(x-2\)，棧段的段地址為 \(x-1\)。

2. 將下面的程式編譯、連線，用 debug 載入、跟蹤。

   assume cs:code, ds:data, ss:stack
   data segment
     dw 0123h, 0456h
   data ends
   
   stack segment
     dw 0, 0
   stack ends
   
   code segment
   start:  mov ax,stack
           mov ss, ax
           mov sp,16
   
           mov ax, data
           mov ds, ax
   
           push ds:[0]
           push ds:[2]
           pop ds:[2]
           pop ds:[0]
   
           mov ax,4c00h
           int 21h
   
   code ends
   end start
    
   

   編譯和連線的步驟略。

   • 按照上一個實驗的經驗，這次資料段和棧段應該佔用 8 個位元組，但事實並沒有這麼簡單。檢視 cx 的值可見和先前的實驗是一樣的，都是 32H。如下圖所示:

   

   • 由於程式碼段的大小不會發生改變，可以推測資料段和棧段分別佔 10H 個位元組，且 10H 個位元組是系統為資料段和棧段分配的單位最小空間。
   • 現在用 debug 檢視資料段和棧段中的資料，如下圖所示 (反彙編步驟略):

   

   • 使用 g 命令執行到返回指令之前，如下圖所示:

   

   • 資料段和預期的那樣，沒有發生改變。但棧段的未使用部分發生了改變，依據 ss:a 到 ss:d 的資料推測，這裡儲存了 cs:ip 的歷史值 (cs:(ip - 1))。
   • 程式返回前 cs、ss 和 ds 的值和上一個實驗一樣，cs、ss 和 ds 的關係也一樣，截圖略。
   • 如果 10H 個位元組是系統為資料段和棧段分配的單位最小空間，設段中的資料佔 \(N\) 個位元組，則程式載入後，該段實際佔有空間為 $ \lfloor \dfrac{N+15} {16} \rfloor$。

3. 將下面的程式編譯、連線，用 debug 載入、跟蹤。

   assume cs:code, ds:data, ss:stack
   
   code segment
   start:  mov ax,stack
           mov ss, ax
           mov sp,16
   
           mov ax, data
           mov ds, ax
   
           push ds:[0]
           push ds:[2]
           pop ds:[2]
           pop ds:[0]
   
           mov ax,4c00h
           int 21h
   
   code ends
   data segment
     dw 0123h, 0456h
   data ends
   
   stack segment
     dw 0,0
   stack ends
   end start

   編譯和連線的步驟略。

   • 理論上程式大小應該和前兩個一樣，但檢視 cx 的值發現又不同了，如下圖所示:

   

   • 這裡猜測系統通過某種方式為程式碼段分配了 10H 的整數倍位元組的空間，如下圖所示:

   

   紅框、黃框和藍框分別對應程式碼段、資料段和棧段
   • 可見程式碼段佔用了 30H 個位元組，但是這與實際的大小矛盾，根據該程式比之前的大了 2 個位元組，我的猜測是一個位元組存放了補全的數 (這裡是 0)，另一個位元組是補全的位數 (這裡是 14)。至於為什麼資料段和棧段沒有使用這種補全機制，大概是因為其中的資料是多變的，直接將空間確定下來可以便於後期對資料的增減，以及減小因越界產生的安全隱患；還有一種可能只是與資料段和棧段保持統一。
   • 資料段中的資料保持不變，截圖略。
   • 程式返回前 cs、ss 和 ds 的值如下圖所示:

   

   • 程式載入後，設程式碼段的段地址為 \(x\)，則資料段的段地址為 \(x+3\)，棧段的段地址為 \(x+4\)。

4. 如果將 1. 、2. 、3. 題中的最後一條偽指令 end start 改為 end，3 個程式理論都能執行，但資料會被誤認為機器碼，可能因為非法語句導致系統報錯。沒有 end start 也就沒有 start 使得程式從頭執行，也就是說只有 3. 中的程式才能正確執行，因為程式碼段寫在了前面。

5. 編寫程式碼段中的程式碼，將 a 段和 b 段中的資料依次相加，將結果存到 c 段中。

   • 以下為示例程式:

   assume cs:code
   a segment
     db 1,2,3,4,5,6,7,8
   a ends
   
   b segment
     db 1,2,3,4,5,6,7,8
   b ends
   
   c segment   
     db 8 dup(0)
   c ends     
   code segment
   start:   mov ax, a
            mov ds, ax
   
            mov ax, b
            mov es, ax
   
            mov cx, 8
            mov bx, 0
   
   s:       mov dl, ds:[bx]     ; ds 可以省略不寫
            add dl, es:[bx]
            mov ax, c
            push ds             ; 使用棧的特性來 "保護現場"
            mov ds, ax
            mov [bx], dl
            pop ds
            inc bx
            loop s
   
            mov ax, 4c00h
            int 21h
   code ends
   end start

   • 檢視 cx 得程式所佔空間，程式碼段的大小為 56H - 3 * 10H =26H，反彙編得 a 、b 和 c 的段地址，如下圖所示:

   

   • 檢視執行前 a 段、b 段和 c 段的資料，如下圖所示:

   

   • 返回前的資料如下圖所示:

   

6. 編寫程式碼段中的程式碼，用 push 指令將 a 段中的前 8 個字型資料，逆序儲存到 b 段中。

   assume cs:code
   a segment
     dw 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0ah, 0bh, 0ch, 0dh, 0eh, 0fh, 0ffh
   a ends
   
   b segment
     dw 8 dup(0)
   b ends
   
   code segment
   start:  mov ax, a 
           mov ds, ax
   
           mov ax, b
           mov ss, ax       ; 利用棧先入後出的特性逆序存放到 b
           mov sp, 16
   
           mov bx, 0
           mov cx, 8
   
   s:      push ds:[bx]
           add bx, 2
           loop s
   
           mov ax, 4c00h
           int 21h
   code ends
   end start
   

   • 檢視 cx 得程式所佔空間，程式碼段的大小為 4FH - 20H - 10H =16H，反彙編得 a 和 b 的段地址，如下圖所示:

   

   • 執行前和返回前的資料如下圖所示: