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一、Casl匯編語言語法介紹

學習一個匯編語言需要掌握3個要點：CPU 的可編程寄存器結構、尋址方式及指令系統、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）指令計數器 PC 一個（16位）

存放正在執行的那條指令的第 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）狀態寄存器 FR 一個（二位）

　

可以把 FR0 看成 SF（符號位），FR1 看成 ZF（零位位）

除了算術邏輯運算指令（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）立即數尋址：Casl 沒有立即數尋址。但在 LEA 指令中，當 [，XR] 省略時，可作立即數傳送。沒有立即數運算指令。

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

3、Casl指令系統

1）取數指令 LD：內存→寄存器

LD GR，ADR[，XR]

2）存數指令 ST：寄存器→內存

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：

內存 OP 寄存器→寄存器

4）算術比較 CPA：

兩個帶符號數比較，結果不回送，只影響標志位。

CPA GR，ADR[，XR]

5）邏輯比較 CPL：兩個無符號數比較，結果不回送，只影響標志位。

CPL GR，ADR[，XR]

6）算術左移 SLA、算術右移 SRA：把操作數看成帶符號數。對寄存器操作數進行移位（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 ），位數由有效地址 E 決定。

7）邏輯左移 SLL、邏輯右移 SRL：把操作數看成無符號數。對寄存器操作數進行移位（不管左右移，GR 空出的位補 0 ），位數由有效地址 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 41H 送給 GR0

【例2】LEA GR0，0，GR1 把寄存器 GR1 的內容送給 GR0

【例3】LEA GR1，1，GR1 寄存器 GR1 的內容加 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 的內容加 N（相當于立即數加法）

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

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

●當地址碼中缺 [XR] 時，所有轉移指令為直接轉移（ ADR 即為轉移地址）

     當地址碼中有 [XR] 時，所有轉移指令為間接相對接轉移

●JPZ 與 JMI 根據符號位 FR0 作為判斷條件

     JNZ 與 JZE 根據零位位 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不包括 GR0。 

11）子程序調用CALL與返回 RET指令

（1）子程序調用指令 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：

其中 -32768 < n ≤65535

（2）定義字符串常數：

（3）定義十六進制常數：

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 沒有立即數運算指令,所以需要與立即數進行算術邏輯運算時,都要將立即數定義為內存常數進行運算。

4）變量定義指令 DS：用來保留指定字數的存儲區域

其中 n 是十進制常數（≥0），當 n=0 時，存儲區域不存在，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完成。

程序中出現宏指令時，Casl 生成調用操作系統的指令串，但是，生成的指令串字數不定。

執行宏指令時，GR 的內容保持不變，而 FR 的內容不確定。

（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）依次按字符數據的形式存放在標號為 ALABLE 開始的區域內，已輸入的字符個數以二進制數形式存放在標號為 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 開始的區域中的字符數據作為一個記錄向輸出裝置輸出，輸出的字符個數由標號為 NLABLE 的字的內容指定。輸出時，若要紀錄間的分隔符號，由操作系統自動插入輸出。

（3）宏指令 EXIT ：

宏指令 EXIT 表示程序執行的終止，控制返回操作系統。

二、基本程序結構

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生變化的指令）和條件轉移指令結合，可實現分支程序。簡單分支程序有兩種形式：

在匯編語言中，采用圖a的結構容易出錯，例如把GB0中的十六進制數轉換成 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。兩種結構的程序如下：

若采用圖a的結構，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移指令實現多岔分支。

但用散轉表實現多岔分支則程序更為簡練，其思路是在散轉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到此入口。

【例1】根據鍵盤輸入命令轉入各命令處理程序

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

3、循環程序

循環程序也是用轉移指令實現，循環的退出一般用循環計數器實現，也可用其它條件來控制退出。

1）用循環計數器控制

【例1】將SD處的100個數搬到TD處（搬家程序）

當源操作數和目的操作數有重迭時，若源操作數在目的操作數的前面，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 個數搬到 TD 處(有重迭)

2）循環次數可能為 0 的循環程序
前面的例子無法實現循環次數可能為0的循環程序（如用連加實現兩個數相乘的算法），因為循環計數器預置為0時，實際的循環次數是65536。

【例2】將 A 和 B 兩個整數相乘和放到 C 中（不考慮溢出）

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

 4）多重循環

【例5】冒泡排序程序。

一組有符號數al（i=1，2，…，100），存放在Al開始的連續單元中。下面一程序將這組數在原來的內存區中由大到小重新排序。

  這是一個二重循環結構的程序。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個單元內的數與第2個單元內的數比較，第2個單元內的數與第3個單元內的數比較，…第99個單元與第100個單元的數相比較。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，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GR3為交換標志，若本次內循環結束交換標志為0，說明沒有交換。即所有的Ai≥Ai+1，排序結束。
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指令對它調用，子程序結束時通過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。主程序與子程序可以處在同一個程序中，此時，主程序對子程序的調用稱為程序內的調用，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，立即恢復棧指針的值。

1）參數傳遞

主程序調用子程序時，通常要向子程序傳遞參數（入口參數）。子程序結束，也會有數據送回主程序（返回參數）。當參數較少時，主程序將參數存于寄存器（GR0～GR3）傳遞給子程序；也可放于內存給子程序；當傳遞參數較多時，通常存于內存（參數表），并將參數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值。

【例1】寄存器傳遞參數

【例2】內存傳遞參數

【例3】參數表傳遞參

【例4】堆棧傳遞參數

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的返回地址置入PC。一般情況，應該保證返回時的堆棧指針SP（GR4）與調用時一致。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）現場保護

通常情況下，子程序都應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。

【例4】無符號乘法。

有兩個無符號數N1，N2，下面一子程序實現N1×N2返回。調用子程序時GR1存放參數N1、N2和相乘結果的存放區域的首地址，如下圖所示。設相乘過程不會產生溢出。

象手算乘法一樣，由于兩個數是二進制數，所以唯一的問題是乘0還是乘1；顯然，乘0結果為0，而乘1則結果與開始的數(被乘數)相同。因此在二進制乘法中每一步都可以簡化成下列運算：
如果乘數中現有位為1，則將被乘數加到部分積上，為0則不加。剩下的問題是部分積和被乘數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，設置計數器初值16。

(2)積左移1位。

(3)乘數最高位是否為1。

(4)若為1，則被乘數加積。

(5)乘數左移1位，計數器減1，若不為0轉(2)。

程序中GR0存乘數，GR2存積，GR3為計數器

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 所指的四個內存單元中。

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

2、數字與 ASCII 碼之間的相互轉換：

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

十六進制數轉換成 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 位二進制數化成四位十六進制數 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的 ASCII 碼化成 16 位二進制數放到 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乘 2 的整數次方（2、4、8、16）；右移指令可將操作數除以 2 的整數次方。

若操作數是無符號數，用邏輯移位指令；若操作數是有符號數，用算術移位指令。

【例1】將 GR0 中的二進制數乘以 8。

【例2】將 GR0 中的帶符號二進制數除以 4。

2）將移位指令和加減法結合起來可完成乘數不是 2 的整數次方的乘法運算。

【例1】將 GR0 中的二進制數乘以 10。

【例2】將 GR0 中的二進制數乘以 7。

4、二進制數與十進制數的轉換

1）二化十：

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

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

【例1】將 GR0 中的二進制數轉換為十進制數的ASCII 碼放入字符串 STR 中。

1）十化二：

將十進制數轉換為二進制數的算法基礎是下面公式：

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

可以用循環程序實現此公式，*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（<65536）的 ASCII 碼轉換成二進制數放到 GR0 中 。

5、求累加和

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

【例2】將自然數1～16累加后放入變量 SUM 中。

LEA GR1,0
LEA GR0,0 ;累加和(被加數)
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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