本人微信公众号"aeolian"~

汇编语言-09转移指令的原理

定义

可以修改IP,或同时修改CS和IP的指令统称为转移指令。概括地讲,转移指令就是可以控制CPU执行内存中某处代码的指令。

分类

8086CPU转移行为分类

  • 只修改IP时,称为段内转移,比如:jmp ax。
  • 同时修改CS和IP时,称为段间转移,比如:jmp 1000:0。

转移指令对IP的修改范围

  • 短转移IP的修改范围为-128~127。
  • 近转移IP的修改范围为-32768~32767。

8086CPU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

操作符offset

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(段地址为CS)

assume cs:codesg

codesg segment
    start:mov ax,offset start
    s: mov ax,offset s
codesg ends

end start

在上面的程序中,offset操作符取得了标号start和s的偏移地址0和3,所以指令:mov ax,offset start相当于指令mov ax,0,因为start是代码段中的标号,它所标记的指令是代码段中的第一条指令,偏移地址为0;mov ax,offset s相当于指令mov ax,3,因为s是代码段中的标号,它所标记的指令是代码段中的第二条指令,第一条指令长度为3个字节,则s的偏移地址为3。

让该程序在运行中将s处的一条指令复制到s0处。

分析

《汇编语言-09转移指令的原理》

 实现

《汇编语言-09转移指令的原理》

命令占用字节大小可以通过u指令查看,例如

《汇编语言-09转移指令的原理》

在一般的汇编指令中,汇编指令中的idata(立即数),不论它是表示一个数据还是内存单元的偏移地址,都会在对应的机器指令中出现,因为CPU执行的是机器指令,它必须要处理这些数据或地址。

jmp指令

jmp为无条件转移指令,可以只修改IP,也可以同时修改CS和IP

jmp 指令要给出两种信息:

(1)转移的目的地址。
(2)转移的距离(段间转移、段内短转移,段内近转移)。

不同的给出目的地址的方法,和不同的转移位置,对应有不同格式的jmp指令。

依据位移进行转移的jmp指令

jmp 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-l28~l27,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。jmp指令中的”short”符号,说明指令进行的是短转移。jmp指令中的“标号”是代码段中的标号,指明了指令要转移的目的地,转移指令结束后,CS:IP应该指向标号处的指令。

assume cs:codesg

codesg segment
    start:mov ax,0
    mov bx,0
    jmp short s
    add ax,1
    s:inc ax
codesg ends

end start

查看机器码

《汇编语言-09转移指令的原理》

多次试验发现jmp指令所对应的机器码,都是EB 03 。这说明CPU在执行jmp指令的时候并不需要转移的目的地址

CPU执行指令的过程

《汇编语言-09转移指令的原理》

 

解析jmp short s指令的读取和执行

《汇编语言-09转移指令的原理》

 

 总结: 

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。这个位移,是编译器根据汇编指令中的“标号”计算出来的。

《汇编语言-09转移指令的原理》

“jmp short 标号”的功能为:(IP)=(IP)+8 位位移。

  1. 8位位移=标号处的地址-jmp 指令后的第一个字节的地址。
  2. short指明此处的位移为8位位移;
  3. 8位位移的范围为- 128~127 ,用补码表示。
  4. 8位位移由编译程序在编译时算出。

jmp near ptr 标号,它实现的是段内近转移。
“jmp near ptr 标号”的功能为:(IP)=(IP) + 16位位移。

  1. 16位位移 = 标号处的地址-jmp指令后的第一个字节的地址;
  2. near ptr 指明此处的位移为16 位位移,进行的是段内近转移;
  3. 16位位移的范围为-32768 ~ 32767, 用补码表示;
  4. 16 位位移由编译程序在编译时算出。

转移的目的地址在指令中的jmp指令

“jmp far ptr 标号“实现的是段间转移,又称为远转移。

(CS)=标号所在段的段地址; (IP)=标号在段中的偏移地址。

far ptr指明了指令用标号的段地址和偏移地址修改CS 和IP 。

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 start

《汇编语言-09转移指令的原理》

 

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。“0B 01 BD 0B” 是目的地址在指令中的存储顺序,高地址的”BDOB”是转移的段地址:0BBDH, 低地址的”OB 01″是偏移地址:010BH。

jmp s

《汇编语言-09转移指令的原理》

编译器中有一个地址计数器(AC),编译器在编译程序过程中,每读到一个字节AC就加1。当编译器遇到一些伪操作的时候,也会根据具体情况使AC增加,如db、dw等。在向前转移时,编译器可以在读到标号s后记下AC的值as,在读到jmp…s后记下AC的值aj。编译器可以用as-aj算出位移董disp。
如果disp属于[-128,127] ,则不管汇编指令格式是:
jmp s
jmp shorts
jmp near ptr s
jmp far ptr s
中的哪一种,都将它转变为jmp short s所对应的机器码。jmp short s所对应的机器码格式为:EB disp( 占两个字节).

如果disp属于[-32768,32767] ,则:
对于jmp shorts 将产生编译错误;
对于jmp s 、jmp near ptr s 将产生jmp near ptr s 所对应的机器码, jmp near ptr s所对应的机器码格式为: E9 disp(占3 个字节);
对于jmp far ptr s 将产生相应的编码, jmp far ptr s 所对应的机器码格式为: EA 偏移地址 段地址(占5 个字节)。

转移地址在寄存器中的jmp 指令

指令格式: jmp 16 位reg
功能:(IP)=(16位reg)

用寄存器中的值修改IP。

转移地址在内存中的jmp指令

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。

《汇编语言-09转移指令的原理》

或者

《汇编语言-09转移指令的原理》

 执行后,(IP)=0123H

(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。

《汇编语言-09转移指令的原理》

 

 或者

《汇编语言-09转移指令的原理》

jcxz 指令

jcxz(jump when cx is zero)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:-128~127。

指令格式:jcxz 标号(如果(cx)=0,转移到标号处执行。)

《汇编语言-09转移指令的原理》

loop指令

loop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:-128~127。

指令格式: loop 标号 ((cx)=(cx)-1, 如果(cx)!=0, 转移到标号处执行。)

《汇编语言-09转移指令的原理》

《汇编语言-09转移指令的原理》

根据位移进行转移的意义

《汇编语言-09转移指令的原理》 

《汇编语言-09转移指令的原理》

编译器对转移位移超界的检测

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。

assume cs:code

code segment
    start: jmp short s
      db 128 dup (0)
    s:mov ax,0ffffh
code ends

end start

jmp shorts的转移范围是-128~127,IP最多向后移动127个字节。
注意,“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。

 

点赞

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *