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

 实现

命令占用字节大小可以通过u指令查看，例如

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

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

解析jmp short s指令的读取和执行

 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。

“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

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

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。

或者

 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。

 或者

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。）

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。）

根据位移进行转移的意义

 

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。