組合語言的藝術（轉）

組合語言的藝術（組合語言的藝術）--準備工作： 第一節 系統

一、系統之選擇

只因真正瞭解電腦的人太少，迷信名氣的結果，使得 IBM PC/AT佔有了市場。為求電腦普及應用，我們唯有因陋就簡，針對 IBM PC/AT及其相容系統，作進一步的分析和說明。
儘管使用 80486 CPU的微電腦已問世，我個人認為以其造價及功能而言，並不符合效率法則。在從事藝術工作的立場，價值的高低，與所採用的材料沒有絕對的關係。更何況我們正要證明，利用組合語言的製作技巧，能夠使功能不高的微電腦發揮最大的邊際效益。故本書僅以8088 CPU指令為研討物件，至於程式應用在什麼機型，就不在本書的考慮範圍內了。

二、目錄及磁碟

假定讀者為有經驗的程式師，且電腦為 IBM PC/XT/AT。 則在著手製作程式之初，應該先將系統準備妥當。即所謂「工欲善其事，必先利其器」，如果未能注意到下面所提的細節，僅僅製作一、兩個程式尚可應付。待工作量一大，程式漸漸增多，不是某些程式找不到，就是找到了也不能一目瞭然。結果是心煩意躁，馬馬虎虎，另外再寫一個，勉強應付了事。
硬碟空間較大，應行注意的事相對的也較多。首先應妥善規劃好目錄及子目錄的分類及應用方式，否則每當要找一個檔案時，往往有大海撈針之嘆。再不然，在修改程式時，如果將不同的版本放在一起，一定會張冠李戴，錯誤百出。
每位程式師都應該有自己的目錄，而且每個不同的整套檔案都應有不同的子目錄，這樣方能明確的分辨以及應用。而最有效率的方法是，在每一子目錄中，檔案數不宜太多，且僅存放在同一工作專案下所需要的程式。
一旦硬碟壞了，所有貯存資料均將付諸流水。為了，一定要用軟盤備份。最好每天覆制一次，雖然每次複製，相當麻煩，但是萬一程式被毀壞，那種損失是無從估計的。
最好的方法，是製作一個專門複製的，一般用 .bat 應用程式，每天工作完畢，只要執行一次即可。

三、應用

程式寫作是為了控制電腦運作，應用則是將程式師的觀念和理解轉化為能夠連續執行的指令。因此，市面上的應用雖多，卻不見得對程式的寫作有所助益。下面列了幾種，只要運用純熟，絕對夠用了。

程式寫作：EDLIN ，PE II，WS等。

程式編譯：masm.exe
早期 (1.25) 版本容許較多的「外界標題」，即external label，但該版本僅限用於8088指令，較宜大型程式處理。
4.0 以前的版本，於檔案開始時，可用.xcref以產生標題及緩衝器的位址對照表。但後期的版本會發生錯誤，不能再用。

程式聯接：link.exe
早期的版本對 segment public 'xxxx' 有些規定，但 3.0以後，除了對code及 data 有效外，其他如 byte 及 word 等皆無作用。

程式偵錯：debug.exe 或 symdeb.exe 及 mapsym.exe
後兩者為套件，必須另購。其優點為在偵錯過程中，可以使用原程式中的標題名稱，且可設「斷點」等，偵錯方便，功能較強。

系統處理：pctools.exe 是 dos下很有用的，可以作檔案管理，也可用來直接修改程式機器碼。此外，連機時可以用ll.exe 或xtalk.exe等。尤其是系統程式的偵錯，經常需要用聯機的方式，以另一臺微電腦作為監視器。

這些應統一放在 dos 子目錄中，且須在系統之自動執行程式(autoexec.bat)裡，先設妥優先通道(path)如：

1：PATH=DOS；
是則，不論在哪一個子目錄中，前述之皆可使用。

四、簡化名稱

前述各種，在程式偵錯過程中使用頻繁，為了應用上的方便，如果能少輸入一些字元，不僅節省時間，且可避免錯誤。令用者在慣性反應下，得以集中精神，思考其他細節。
簡化名稱是最簡單的方法，最好只用一個字母，由於長度相等，其後面的檔案名稱，就可以利用系統所提供的“F3”「複製上行」功能，不必再行輸入。

是以：edlin.com 改為 e.com
masm.exe 改為 m.exe
link.exe 改為 l.exe
debug.exe 改為 d.exe
symdeb.exe 改為 s.exe
例如：在完成一個程式後，若要彙編，只要改第一個字母即可。
c:>e myfile.asm ( 原來在系統中輸入的字元 )
此時僅輸入“Ｍ”，再按“F3”鍵，立即變為：
c:>m myfile.asm
此外，如不需 .lst 等檔案，則再加一“;”即可。
c:>m myfile.asm;
“Ｌ”及“Ｄ”等同樣都可依循上面的方法，看來是雕蟲小技，但實際上所節省的時間及精力卻不同凡響。

五、參考資料

除專門性的資料外，程式師應該備妥各種有關輸出、入，各種周邊裝置的參考資料或手冊等，以便隨手查閱。
最重要的是軟體參考手冊 MS-DOS Software Reference，其中有各種中斷命令的使用規格。唯應注意的，是有一些中斷功能與IBM BIOS相同，我建議讀者不要使用這些中斷，因其呼叫過程中，要借道BIOS，會使速度減慢。
其次為 IBM Programmer's Manual 的BIOS中斷規格， 是處理所有周邊裝置必需的。
正因為它涉及周邊裝置，在設計中文系統時，輸出入、顯示及列印等功能都有待修改，這本手冊更須徹底瞭解。
此外還有鍵盤的輸入碼錶，也是程式設計必備的資料，本書附錄三即為簡要的碼錶介紹。
如果是編寫應用程式，上述的資料已足夠應付，但若涉及系統，則尚需瞭解系統的記憶空間安排，下表為 IBM微電腦的記憶區結構。各種廠牌設計理念雖有差別，但大同小異。
系統段 位 址 機 能 用 途
┌──────────────┐
0000 0000H │中斷呼叫表 │
├──────────────┤
0000 0500H │DOS 及系統操作區 │
├──────────────┤
0000 4C00H │周邊控制程式 │
├──────────────┤
0000 5400H │COMMAND 運用 │
├──────────────┤
0000 0E0A0H │使用者操作空間 │
├──────────────┤
000A 0000H │螢幕緩衝區(VGA) │
├──────────────┤
000B 0000H │螢幕緩衝區(CGA,EGA) │
├──────────────┤
000C 0000H │EMS 記憶體擴充區 │
├──────────────┤
000F 0000H │ROM BIOS 程式區 │
└──────────────┘
上述之系統段，調入段暫存器中時，原來的 000AH應該是0A00H，餘同。
又使用者操作空間的起始點，因各家設計而異。
第二節 應用的製作

一、聯接目標檔（OBJ Files）

程式完成以後，相互間的聯結，越大越難，有時是結構的改變，有時是檔名的變動。不論什麼因素，在在都需要加以維護，而且對工作效率關係重大。

因此，需先建立一個 do.bat 的執行檔，其內容為：
1：LINK/M @XXXX
此 XXXX 為一記錄檔，其中記載所有需聯結的目標檔名，如果有任何異動，直接更改此檔即可。
在聯結時，執行 DO 即可。

例如：要製作 draw.exe 檔，已有 dr1.obj .. drn.obj 以及dr-seg.obj 等檔，則此 xxxx 檔內容應為：
1: DR-SEG+
2: dr1+dr2+.. drn
3: DRAW,DRAW，,
在執行 do 後，如果沒有錯誤，所產生的 draw.exe 以及draw.sym 即可供測試。

也可在第三條後加入：
4: symdeb (或僅用 ｓ）draw.exe draw.sym
似此，在發展初期，立即可以測試。如果不需再次聯結，將第四條另外作一 .bat 檔，隨時執行亦可。

另外有一點需要注意的是，為了要讓可執行的程式由指定的起點開始，應在原始檔 .asm 的結束格式標記‘end ’後，加一起點的標題名稱。
此標記不論有多少，聯接目標檔時，會以第一個找到的標題為唯一的入口。如果程式很多，參與工作的程式師也多，在分開測試時，經常使用自己的入口，一旦聯接在一起，就可能發生錯誤。
解決的方法是由負責聯接的程式師，事先準備好前述XXXX記錄檔，將帶有入口標記的程式放在最前面即可。當然，將其他程式標記後的標題刪除亦可，但不如前法效率高。

二、目標檔偵錯及

在使用 debug時，因為名稱簡短，用法也簡單。若使用「標題偵錯」symdeb.exe則不然，因為首先要生成.map檔，測試時，輸入文字也較多。對不斷使用的人來說，難免嫌煩。簡化的方法，是先製作執行檔：s.bat 及 sm.bat

s.bat 是專供指定程式偵錯用，內容為：
1：symdeb %1.sym %1.exe
這是指已經有了原檔的 .map 時，如果程式剛聯接完畢，且在聯接檔中，沒有生成 .map 的語句，則應制作 sm.bat 如下：
1：mapsym %1.map
使用「標題偵錯」有很多優點，其功能較 DEBUG強得多。但是使用者必須注意，需要測試的標題，應該在程式中宣告PUBLIC，否則無法直接跳到該處。
尚有些特殊效果的程式，也應備妥測試的，甚至以利用「監視器」的方式，用另外一臺電腦來控制。有一些通訊軟體，如 xtalk加上symdeb.exe，透過序列埠（serial port ）可以聯機除錯，其手續如次：

1,先在待調程式的主機上輸入通訊指令：
C:>MODE COM1:9600,N,8,1
c:>symdeb myfile.exe

2,再於已與主機經序列埠聯接的副機上輸入：
C:>XTALK
進入指令輸入狀態，再輸入：
C:>SP
表示設定傳輸速度，一般多采用9600，但視主機而定。
C:>9600
最後，輸入操作指令：
C:>GO LO
表示用區域網路，即序列埠口。
這時等待聯機成功的訊號，見到螢幕上出現“－”，即可 開始偵錯。

3,在主機方面，尚要輸入：
C:>=COM1 ( 或COM2，端視雙方的通訊口而定 )

4,至於偵錯方式，與利用一臺電腦時相同，只是此時在主機上出現的是執行後的結果，而由副機控制偵錯步驟。
第三節 分類定義

一、段名（Segment Name）定義

對段名多於一個的程式，最好先有一個定義段的程式，以DRAW為例，假定程式為兩段，一為控制程式段，一為繪圖程式段。資料分為三段，一為應用資料，一為參考資料，以及製作資料。此外還有一資料索引段，合計有六個段。
茲建議，在通用的基礎上，簡化段名，將段分類如下：
程式段 (CODE SEGMENT) 定名為 CG
資料段 (DATA SEGMENT) 定名為 DG
索引段 (INDEX SEGMENT)定名為 IG
記憶段 (MEMORY SEGMENT) 名為 MG
特設段 (EXTRA SEGMENT)定名為 EG
堆疊段 (STACK SEGMENT)定名為 SG

當各段超過一組時，則再加數字以區分之。
如在 dr-seg.asm 中，可設為：
1: TITLE SEGMENT DEFINITION OF PROGRAM ‘DRAW’
2: CG1 SEGMENT PUBLIC
3: CG1 ENDS
4: CG2 SEGMENT PUBLIC
5: CG2 ENDS
6: DG1 SEGMENT PUBLIC
7: DG1 ENDS
8: DG2 SEGMENT PUBLIC
9: DG2 ENDS
10: DG3 SEGMENT PUBLIC
11: DG3 ENDS
12: IG SEGMENT PUBLIC
13: IG ENDS
14: END
在 SEGMENT PUBLIC 之後，有多種表示方式：
SEGMENT PUBLIC XXXX
XXXX=CODE 表示為程式段，在聯接時，屬程式的段與段前後銜接。兩段程式之間，以 000H 填充至「節」( 每十六個字元為一「節」 )之首位。
XXXX=DATA 表示資料段，在聯接時同上。
如果程式師為了某種原因，必須嚴格控制程式之位置及長度時，不宜使用上述兩種方式。
最簡單之陳述方式，即在 SEGMENT PUBLIC之後，保持空白。
XXXX=BYTE 表示程式聯接後，各程式之間緊密接合，不留空位。這種方法，有利於程式精簡。
XXXX=WORD 表示程式聯接後，各程式之間緊密接合，但在後面的程式必然由雙數位起。

又如在 XXXX 前後加以引號如：
SEGMENT PUBLIC 'XXXX'
此一宣告，用以通知彙編程式各段的順序及定義。因此在編寫程式時，只要使用的段名及定義與本檔相符，不管將各段安排在程式任一位置，都不致發生錯誤。
‘XXXX’與本段程式的排列順序有關，在聯接時，先將引號中的字串排序妥當，各程式即依此順序排列之。
也就是說，凡是使用了引號，則程式聯接的順序，即以在引號中字串，於聯接時出現先後為順序。
單一程式檔的錯誤不難測知，但若各段之間發生錯誤，對經驗不足的程式師，將有無從下手之虞，不得不慎！
一般說來，在聯接時，最令人頭痛的錯誤訊息為：
'fixup overflow at nnnn..'
不論其錯誤提示內容如何，此種錯誤的發生，多半是因為段與段之間的標題、緩衝器或是暫存器的使用發生了混淆，聯接程式得不到正確的資訊所致。
解決方法是在第一個錯誤訊息出現時，立刻以‘Ctrl_C’停止彙編，記下第一個訊息，再在原程式中，找到該位置，（多半為一標題位置）在此標題之前，一定會發現與「段」有關的錯誤。

二、原始檔（Source File）檔名定義

在共同設計大型模組時，程式師間的默契，全賴事先相互約定。否則程式越大，所面臨的困難將越多，經常耗時費事，甚至最後功敗垂成。
因此，在設計之初，必須妥善規劃，將一應有關的檔案、名稱、功能等，皆明確地加以定義。參與設計的程式師，更必須嚴格遵守，方能得心應手。
原始檔名的定義，其目的有三：
1,代表程式設計者：當製作的程式甚多時，一見檔名，就應能分辨出各個程式的設計人。再如某程式師所程式設計式在一 個以上，則應在其本人程式碼之後，加一數字編號。這樣，遇有任何問題，立即可以找到來處，進行追蹤。

2,代表程式功能：每當聯結後發生問題時，應能由檔名查知問題所在，故每種功能宜給予適當的名稱。

3,代表聯結的關係：除了功能外，有時尚須表示各程式之間的聯結關係。如某一程式必須安排在另一程式之前或後，亦應在檔名最後，以數字表示順序。
若參與的程式師不超過廿人，則以一字元為限，各人事先選定一個字母，作為檔案名稱的第一字元。第二字元則視該程式師是否編寫一個以上的程式而定，是則取一數字代表之，若無則免。
功能以三到六字元為宜，能統一長度將更為方便，餘下一字元留供數序用。
例：程式師代號為‘Ｃ’，本程式之編號為3，功能為‘DRAWS’，此外並無聯結關係，則其名應為：
cdraws3.asm

三、標題定義

程式在整理或測試時，最大的困擾，是尋找某一個標題的出處或功能。如果在同一檔中，尚可利用cref.exe，列印出一份對照表來；如果不知道出自哪一個檔案，在眾多的程式中，就只有望洋興嘆了。
至於功能，如名稱定得太長，不僅輸入、修改不便，而且會使得程式看來雜亂無章，令人眼花撩亂。如果定得太簡單，或各人任意定名，則難以理解。
所以，標題定名之重要性，不下於程式之寫作。尤其是在參與人數眾多時，標題不僅要統一，而且要能代表所有必備的訊息。
標題所代表的訊息有：
A x x x x x x x x
│└┬┘└┬┘└── 分支代號
│ │ └──── 延伸定義
│ └─────── 功能名稱
└───────── 程式出處

1,程式出處：如果很多人同時參加一個計劃，而某程式師僅寫了一個程式，此定義即為該程式師之程式碼。否則尚要附 加編號，以便隨時可查到。即使只有一個人寫作程式，程式可能不斷擴大，為了製作的方便，或為了模組的分割，常有必要將程式分到其他檔中。因此，一段程式究竟出自於哪一個檔案，全賴標題表明，以便能迅速地找到。
程式出處一般用一個字母即可，如前述第一個字母Ａ代表此段程式來自編號為Ａ的原始檔；或屬於以Ａ為代號程式師的程式。

2,功能名稱：除若干已知會用到的功能可以事先定義外，其餘的多半是在發展過程中，針對需要而產生。對功能定義千萬不要掉以輕心，一個程式的再利用價值，常與其功能定義息息相關，明確的定義，可以令人對其功能及應用方式一目瞭然。
功能名稱長度以三個字母為宜，太長則輸入費時，尤其是國人不見得個個英文了得，與其寫錯，不如藏拙。
如：DSP 表示螢幕顯示功能
PRN 表示列印功能
KIN 表示鍵盤輸入功能

3,延伸定義：若功能相同的程式過多，2,中的定義方式難以分辨，則可再加一延伸定義。
如：DSPDOT表示顯示點陣
PRNCHI表示列印中文
KINASC表示輸入 ASCII 字元

4,分支代號：在程式中常有分支，分支代號最理想是由小而大，依序安排。但由於寫作時常難以預知後情，故宜先留空號，以便擴充。
如：DSPDOT10
PRNCHI06
KINASC24

四、緩衝器定義

B x x x x x x x
││└┬┘└┬┘
││ │ └─── 延伸定義
││ └────── 功能名稱
│└──────── 型別
└───────── 緩衝器保留字

第一個字母規定用‘Ｂ’，為緩衝器保留字。
第二個字母定義其型別:
Q=QWORD 如:BQxxxx 緩衝器長度為８字元。
D=DWORD 如:BDxxxx 長度為４字元。
W=WORD 如:BWxxxx 長度為２字元。
B=BYTE 如:BBxxxx 長度為１字元。
S=STRING 如:BSxxxx 不限長度，但限BYTE型。
O=ORIGINAL 如:BOxxxx 表不可破壞的原始資料。
F=FLAG 如:BFxxxx 用作旗號。
第二字母以後所採用功能或延伸定義，與三、2，3相同。此外，所有緩衝器皆應統一設在緩衝器專用程式中，若系臨時使用，或尚未正式聯接，亦應設在各程式之首，以便於查閱、修改。

第四節 統一格式

一、格式統一之優點

不論採用何種程式語言，凡是共同工作、須相互研討，或者在同一部門中，分擔成敗責任者，應該有統一的程式寫作方式。這樣不僅便於溝通，提高程式的品質，且可避免因某一程式師之離職或出缺所造成的後遺症。
良好的程式，應如一篇美妙的文學作品，其中有技巧，有意境。其功能不僅表現在執行的效率上，也可以作為同行間學習、欣賞的媒介，這些都必須透過統一的格式達成。
尤其是把組合程式寫作當作一種藝術創作，就必須經常相互觀摩，如果沒有共通的格式規定，則這樣的程式和「天書」可以說沒有多大的分別。不論註釋寫得再好，一般程式師自己都怕看自己的程式，更何況參閱他人的? 但若有統一的格式，養成習慣後，不僅易看易懂，而且尋找、修改方便，寫作也輕鬆省事。

二、規格

1,統一用大寫字母，以利於閱讀。
2,空格處應採用 TAB，齊頭等距，一目瞭然。
3,標題之後立即改行輸入，以便閱讀。
4,每行不得超過70個字母，以免長度不等，畫面紊亂。
5,註記位於指令後，在第五個 TAB的起點，空間不足時，可換行，但位置齊一。
6,所有緩衝器統一定義在程式之前，不可夾雜在程式中間。
7,除了需要作超過程式段的FAR CALL使用‘PROC FAR’外，切勿使用‘PROC NEAR ’形式，因這種寫法毫無意義。
8,程式開始時，應有註記說明使用要點。

以下舉例說明統一格式：
1: PAGE 60,132
2: TITLE [程式名],[程式師代號],[編號],[功能說明]
3:
4: DG SEGMENT PUBLIC
5: extrn bwsca1:word,..
6: DG ENDS
7:
8: ..
9: ..
10: ..
11:
12: CG SEGMENT PUBLIC
13: extrn mmmm:near,..
14: ..
15: public xxxx,yyyy,..
16: ASSUME CS:CG,DS:DG,ES:DG
17: ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
18: ; REM ………… ;
19: ; …………………. ;
20: ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
21: START:
22: CLD
23: MOV AX,DG
24: MOV DS,AX
25: ..
26: ..
27: ..
28:
29:CG ENDS
30: END START

第一條的 PAGE 是供列印用的「保留指令」，表示每頁所印的行數及列數。其後之 60,132 即為60行， 132個字元。
第二條的 TITLE 為供查閱之「保留指令」。
前述REM 註記欄中，應說明該段程式的功能、應用條件，以便其他程式師共同使用。

三、註記

註記的目的在於日後自己或他人能很容易地做程式修改、維護。因此所做描述當力求詳盡。不幸的是，不論多麼精彩的文句，總有不足之處。因此，註記時需把握重點，大體說來，程式需加以說明的，不外：

1,功能：做什麼工作，需要何種先決條件。
2,引數：設些什麼資料，以供本段程式處理。
3,緩衝器：用什麼緩衝器，其工作特性如何。
4,結果：執行後所產生的結果。
5,子程式呼叫：在本段程式中，所需呼叫的子程式名。
6,重要宣告：如暫存器是否被破壞，或其他注意的事項。
如：
【功能】：讀鍵盤緩衝區輸入碼，依性質返回ASCII＋掃
瞄碼或中文內碼
【引數】: AH = 00H
【返回】: 11AL< 80H，AH = 掃瞄碼，AL = ASCII
12AL≧80H，AL = 四字元中文內碼之一
【破壞暫存器】：AX
【備註】：以本功能取中文內碼，須連取４次，依序得
到一中文４字元內碼。
當然，如果時間充足，最好能有程式的全部說明，以及製作、修改的細部記錄。
問題在於任何程式發展之初，一定乏善可陳。再加上不斷的修改、增補，其間變化複雜無比。程式師又要全神貫注，解決問題，又要考慮如何註記，一心兩用，必然談不到效率。
那麼怎樣做才對呢？我建議先讓程式師自由發揮，在初期有無註記無關緊要。待程式完成了，大致上沒有錯誤，這時，就應該停下來，從頭到尾，將程式徹底整理一番。
這樣不僅加註記容易，而且程式師有機會重新「欣賞」自己的心血結晶，該改的改，該合併的合併，該刪的刪。最後，程式師經過反思，研究，技術將會大幅度進步，程式更精簡，註記也正確無誤，工作也達到最高效率。[@more@]