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5.5 显示标号的汇编地址
处理器访问内存时，采用的是“段地址：偏移地址”的模式。对于任何一个内存段来说，段地址可以开始于任何16 字节对齐的地方，偏移地址则总是从0x0000 开始递增。
为了支持这种内存访问模式，在源程序的编译阶段，编译器会把源程序5-1 整体上作为一个独立的段来处理，并从0 开始计算和跟踪每一条指令的地址。因为该地址是在编译期间计算的，故称为 汇编地址 。汇编地址是在源程序编译期间，编译器为每条指令确定的汇编位置（Assembly Position），指示该指令相对于程序或者段起始处的距离，以字节计。当编译后的程序装入物理内存后，它又是该指令在内存段内的偏移地址。
如表5-3 所示，在用我们的配书工具Nasmide 书写并编译代码清单5-1 后，除了生成一个以“.bin”为扩展名的二进制文件，还会生成一个以“.lst”为扩展名的列表文件。这张表列出的，就是本章代码清单5-1 编译后生成的列表文件内容。
表5-3 共分五栏，从左到右依次是行号、指令的汇编地址、指令编译后的机器代码、源程序代码和注释。可以看出，第一条指令mov ax,0xb800 的汇编地址是0x00000000,对应的机器代码为B8 00 B8；第二条指令mov es,ax 的汇编地址是0x00000003，机器代码为8E C0。
表5-3 代码清单5-1 编译后的列表文件内容
从表5-3 中可以看出，在编译阶段，每条指令都被计算并赋予了一个汇编地址，就像它们已经被加载到内存中的某个段里一样。实际上，如图5-5 所示，当编译好的程序加载到物理内存后，它在段内的偏移地址和它在编译阶段的汇编地址是相同的。
图5-5 汇编地址和偏移地址的关系
正如图5-5 所示，编译后的程序是整体加载到内存中某个段的，交叉箭头用于指示它们之间的映射关系。之所以箭头是交叉的，是因为源程序的编译是从上往下的，而内存地址的增长是从下往上的（从低地址往高地址方向增长）。
图5-5 中假定程序是从内存物理地址0x60000 开始加载的。因为该物理地址也对应着逻辑地址0x6000:0x0000，因此我们可以说，该程序位于段0x6000 内。
在编译阶段，源程序的第一条指令mov ax,0xb800 的汇编地址是0x00000000，而它在整个程序装入内存后，在段内的偏移地址是0x0000，即逻辑地址0x6000:0000，两者的偏移地址是一致的。
再看源程序的第二条指令，是mov es,ax，它在编译阶段的汇编地址是0x00000003。在整个程序装入内存后，它在段内的偏移地址是0x0003，也没有变化。
这就很好地说明了汇编地址和偏移地址之间的对应关系。理解这一点，对后面的编程很重要。
在NASM 汇编语言里，每条指令的前面都可以拥有一个标号，以代表和指示该指令的汇编地址。毕竟，由我们自己来计算和跟踪每条指令所在的汇编地址是极其困难的。这里有一个很好的例子，比如源程序第98 行：
在这里，行首带冒号的是标号是“infi”。请看表5-3，这条指令的汇编地址是0x0000012B，故infi 就代表数值0x0000012B，或者说是0x0000012B 的符号化表示。
标号之后的冒号是可选的。所以下面的写法也是正确的：
标号并不是必需的，只有在我们需要引用某条指令的汇编地址时，才使用标号。正是因为这样，本章源程序中的绝大多数指令都没有标号。
标号可以单独占用一行的位置，像这样：
这种写法和第98 行相比，效果并没有什么不同，因为infi 所在的那一行没有指令，它的地址就是下一行的地址，换句话说，和下一行的地址是相同的。
标号可以由字母、数字、“_”、“$”、“#”、“@”、“～”、“.”、“？”组成，但必须以字母、“.”、“_”和“？”中的任意一个打头。
我们已经知道，标号代表并指示它所在位置处的汇编地址。现在，我们要编写指令，在屏幕上把这个地址的数值显示出来。为此，源程序的第37 行用于获取标号所代表的汇编地址：
标号“number”位于源程序的第100 行，只不过后面没有跟着冒号“:”。你当然可以加上冒号，但这无关紧要。注意，传送到寄存器AX 的值是在源程序编译时确定的，在编译阶段，编译器会将标号number 转换成立即数。如表5-3 所示，标号number 处的汇编地址是0x012E，因此，这条语句其实就是（等效于）
问题在于，如果不是借助于别的工具和手段，你不可能知道此处的汇编地址是0x012E。所以，在汇编语言中使用标号的好处是不必关心这些。
因此，当这条指令编译后，得到的机器指令为B8[2E01]，或者B8 2E 01。B8 是操作码，后面是字操作数0x012E，只不过采用的是低端字节序。
十六进制数0x012E 等于十进制数302，但是，通过前面对字符显示原理的介绍，我们应该清楚，直接把寄存器AX 中的内容传送到显示缓冲区，是不可能在屏幕上出现“302”的。
解决这个问题的办法是将它的每个数位单独拆分出来，这需要不停地除以10。
考虑到寄存器AX 是16 位的， 可以表示的数从二进制的0000000000000000 到1111111111111111，也就是十进制的0～65535，故它可以容纳最大5 个数位的十进制数，从个位到万位，比如61238。那么，假如你并不知道它是多少，只知道它是一个5 位数，那么，如何通过分解得到它的每个数位呢？
首先，用61238 除以10，商为6123，余8，本次相除的余数8 就是个位数字；
然后，把上一次的商数6123 作为被除数，再次除以10，商为612，余3，余数3 就是十位上的数字；
接着，再用上一次的商数612 除以10，商为61，余2，余数2 就是百位上的数字；
同上，再用61 除以10，商为6，余1，余数1 就是千位上的数字；
最后，用6 除以10，商为0，余6，余数6 就是万位上的数字。
很显然，只要把AX 的内容不停地除以10，只需要5 次，把每次的余数反向组合到一起，就是原来的数字。同样，如果反向把每次的余数显示到屏幕上，应该就能看见这个十进制数是多少了。
不过，即使是得到了单个的数位，也还是不能在屏幕上显示，因为它们是数字，而非ASCII代码。比如，数字0x05 和字符“5”是不同的，后者实际上是数字0x35。
观察表5-1，你会发现，字符“0”的ASCII 代码是0x30，字符“1”的ASCII 代码是0x31，字符“9”的ASCII 代码是0x39。这就是说，把每次相除得到的余数加上0x30，在屏幕上显示就没问题了。
可以用处理器提供的除法指令来分解一个数的各个数位，但是每次除法操作后得到的数位需要临时保存起来以备后用。使用寄存器不太现实，因为它的数量很少，且还要在后续的指令中使用。因此，最好的办法是在内存中专门留出一些空间来保存这些数位。
尽管我们的目的仅仅是分配一些空间，但是，要达到这个目的必须初始化一些初始数据来“占位”。这就好比是排队买火车票，你可以派任何无关的人去帮你占个位置，真正轮到你买的时候，你再出现。源程序的第100 行用于声明并初始化这些数据，而标号number 则代表了这些数据的起始汇编地址。
要放在程序中的数据是用DB 指令来声明（Declare）的，DB 的意思是声明字节（Declare Byte），所以，跟在它后面的操作数都占一个字节的长度（位置）。注意，如果要声明超过一个以上的数据，各个操作数之间必须以逗号隔开。
除此之外，DW（Declare Word）用于声明字数据，DD（Declare Double Word）用于声明双字（两个字）数据，DQ（Declare Quad Word）用于声明四字数据。DB、DW、DD 和DQ 并不是处理器指令，它只是编译器提供的汇编指令，所以称做伪指令（pseudo Instruction）。伪指令是汇编指令的一种，它没有对应的机器指令，所以它不是机器指令的助记符，仅仅在编译阶段由编译器执行，编译成功后，伪指令就消失了，所以在程序执行时，伪指令是得不到处理器光顾的，实际上，程序执行时，伪指令已不存在。
声明的数据可以是任何值，只要不超过伪指令所指示的大小。比如，用DB 声明的数据，不能超过一个字节所能表示的数的大小，即0xFF。我们在此声明了5 个字节，并将它们的值都初始化为0。
和指令不同，对于在程序中声明的数值，在编译阶段，编译器会在它们被声明的汇编地址处原样保留。
按照标准的做法，程序中用到的数据应当声明在一个独立的段，即数据段中。但是在这里，为方便起见，数据和指令代码是放在同一个段中的。不过，方便是方便了，但也带来了一个隐患，如果安排不当，处理器就有可能执行到那些非指令的数据上。尽管有些数碰巧和某些指令的机器码相同，也可以顺利执行，但毕竟不是我们想要的结果，违背了我们的初衷。
好在我们很小心，在本程序中把数据声明在所有指令之后，在这个地方，处理器的执行流程无法到达。
检测点5.2
找出下面代码片断中的错误。用nasmide 程序实际编译一下，看看结果如何。
data1 db 0x55,0xf000,0x0f
data2 dw 0x38,0x20,0x55aa
源程序第41、42 行，是把代码段寄存器CS 的内容传送到通用寄存器CX，然后再从CX 传送到数据段寄存器DS。在此之后，数据段和代码段都指向同一个段。之所以这么做，是因为我们刚才声明的数据是和指令代码混在一起的，可以认为是位于代码段中。尽管在指令中访问这些数据可以使用段超越前缀“CS:”，但习惯上，通过数据段来访问它们更自然一些。
前面已经说过，要分解一个数的各个数位，需要做除法。8086 处理器提供了除法指令div，它可以做两种类型的除法。
第一种类型是用16 位的二进制数除以8 位的二进制数。在这种情况下，被除数必须在寄存器AX 中，必须事先传送到AX 寄存器里。除数可以由8 位的通用寄存器或者内存单元提供。指令执行后，商在寄存器AL 中，余数在寄存器AH 中。比如：
前一条指令中，寄存器CL 用来提供8 位的除数。假如AX 中的内容是0x0005，CL 中的内容是0x02，指令执行后，CL 中的内容不变，AL 中的商是0x02，AH 中的余数是0x01。
后一条指令中，除数位于数据段内偏移地址为0x0023 的内存单元里。这条指令执行时，处理器将数据段寄存器DS 的内容左移4 位，加上偏移地址0x0023 以形成物理地址。然后，处理器再次访问内存，从那个物理地址处取得一个字节，作为除数同寄存器AX 做一次除法。
任何时候，只要是在指令中涉及内存地址的，都允许使用段超越前缀。比如：
话又说回来了，在一个源程序中，通常不可能知道汇编地址的具体数值，只能使用标号。所以，指令中的地址部分更常见的形式是使用标号。比如：
上面的程序很有意思，首先，声明了标号dividnd 并初始化了一个字0x3f0 作为被除数；然后，又声明了标号divisor 并初始化一个字节0x3f 作为除数。
在后面的mov 和div 指令中，是用标号dividnd 和divisor 来代替被除数和除数的汇编地址。在编译阶段，编译器用具体的数值取代括号中的标号dividnd 和divisor。现在，假设dividnd 和divisor 所代表的汇编地址分别是0xf000 和0xf002，那么，在编译阶段，编译器在生成这两条指令的机器码之前，会先将它们转换成以下的形式：
当第一条指令执行时，处理器用0xf000 作为偏移地址，去访问数据段（段地址在段寄存器DS 中），来取得内存中的一个字0x3F0，并把它传送到寄存器AX 中。
当第二条指令执行时，处理器采用同样的方法取得内存中的一个字节0x3F，用它来和寄存器AX 中的内容做除法。当然，除法指令div 的功能你是知道的。
说了这么多，其实是在强调标号和汇编地址的对应关系，以及如何在指令中使用符号化的偏移地址。
第二种类型是用32 位的二进制数除以16 位的二进制数。在这种情况下，因为16 位的处理器无法直接提供32 位的被除数，故要求 被除数的高16 位在DX 中，低16 位在AX 中 。
图5-6 用DX:AX 分解32 位二进制数示意图
这里有一个例子，如图5-6 所示，假如被除数是十进制数2218367590，那么，它对应着一个32 位的二进制数10000100001110011001101001100110。在做除法之前，先要分成两段进行“切割”，以分别装入寄存器DX 和AX 。为了方便， 我们通常用“DX:AX”来描述32 位的被除数。
同时，除数可以由16 位的通用寄存器或者内存单元提供，指令执行后，商在AX 中，余数在DX 中。比如下面的指令：
源程序第45 行把0 传送到DX 寄存器，这意味着，我们是想把DX:AX 作为被除数，即被除数的高16 位是全零。至于被除数的低16 位，已经在第37 行的代码中被置为标号number 的汇编地址。
回到前面的第38 行，该指令把10 作为除数传送到通用寄存器BX 中。
一切都准备好了，源程序第46 行，div 指令用DX:AX 作为被除数，除以BX 的内容，执行后得到的商在AX 中，余数在DX 中。因为除数是10，余数自然比10 小，我们可以从DL 中取得。
第1 次相除得到的余数是个位上的数字，我们要将它保存到声明好的数据区中。所以，源程序第47 行，我们又一次用到了传送指令，把寄存器DL 中的余数传送到数据段。
可以看到，指令中没有使用段超越前缀，所以处理器在执行时，默认地使用段寄存器DS 来访问内存。偏移地址是由标号number 提供的，它是数据区的首地址，也可以说是数据区中第一个数据的地址。因此，number 和number+0x00 是一样的，没有区别。
因为我们访问的是number 所指向的内存单元，故要用中括号围起来，表明这是一个地址。
令人不解的是， 第47 行中， 偏移地址并非理论上的number+0x00 ， 而是0x7c00+ number+0x00。这个0x7c00 是从哪里来的呢？
标号number 所代表的汇编地址，其数值是在源程序编译阶段确定的，而且是相对于整个程序的开头，从0 开始计算的。请看一下表5-3 的第37 行，这个在编译阶段计算出来的值是0x012E。在运行的时候，如果该程序被加载到某个段内偏移地址为0 的地方，这不会有什么问题，因为它们是一致的。
但是，事实上，如图5-7 所示，这里显示的是整个0x0000 段，其中深色部分为主引导扇区所处的位置。主引导扇区代码是被加载到0x0000:0x7C00 处的，而非0x0000:0x0000。对于程序的执行来说，这不会有什么问题，因为主引导扇区的内容被加载到内存中并开始执行时，CS=0x0000， IP=0x7C00。
图5-7 主引导程序加载到内存后的地址变化
加载位置的改变不会对处理器执行指令造成任何困扰，但会给数据访问带来麻烦。要知道，当前数据段寄存器DS 的内容是0x0000，因此，number 的偏移地址实际上是0x012E+0x7C00=0x7D2E。当正在执行的指令仍然用0x012E 来访问数据，灾难就发生了。
所以，在编写主引导扇区程序时，我们就要考虑到这一点，必须把代码写成
指令中的目的操作数是在编译阶段确定的，因此，在编译阶段，编译器同样会首先将它转换成以下的形式，再进一步生成机器码：
这样，如表5-3 的第47 行所示，在编译后，编译器就会将这条指令编译成88 16 2E 7D，其中前两个字节是操作码，后两个字节是低端字节序的0x7D2E。当这条指令执行时，处理器将段寄存器DS 的内容（和CS 一样，是0x0000）左移4 位，再加上指令中提供的偏移地址0x7D2E，就得到了实际的物理地址（0x07D2E）。
关于这条指令的另外一个问题是，虽然目的操作数也是一个内存单元地址，但并没有用关键字“byte”来修饰。这是因为源操作数是寄存器DL，编译器可以据此推断这是一个字节操作，不存在歧义。
现在已经得到并保存了个位上的数字，下一步是计算十位上的数字，方法是用上一次得到的商作为被除数，继续除以10。恰好，AX 已经是被除数的低16 位，现在只需要把DX 的内容清零即可。
为此，代码清单5-1 第50 行，用了一个新的指令xor 来将DX 寄存器的内容清零。
xor，在数字逻辑里是异或（eXclusive OR）的意思，或者叫互斥或、互斥的或运算。《在穿越计算机的迷雾》里，已经花了大量的篇幅讲解数字逻辑。在数字逻辑里，如果0 代表假，1 代表真，那么
xor 指令的目的操作数可以是通用寄存器和内存单元，源操作数可以是通用寄存器、内存单元和立即数（不允许两个操作数同时为内存单元）。而且，异或操作是在两个操作数相对应的比特之间单独进行的。
一般地，xor 指令的两个操作数应当具有相同的数据宽度。因此，其指令格式可以总结为以下几种情况：
因为异或操作是在两个操作数相对应的比特之间单独进行，故，以下指令执行后，AX 寄存器中的内容为0xF0F3。
注意，这两条指令的源操作数都采用了二进制数的写法，NASM 编译器允许使用下画线来分开它们，好处是可以更清楚地观察到那些感兴趣的比特。
回到当前程序中，因为指令xor dx,dx 中的目的操作数和源操作数相同，那么，不管DX 中的内容是什么，两个相同的数字异或，其结果必定为0，故这相当于将DX 清零。
值得一提的是，尽管都可以用于将寄存器清零，但是编译后，mov dx,0 的机器码是BA 00 00；而xor dx,dx 的机器码则是31 D2，不但较短，而且，因为xor dx,dx 的两个操作数都是通用寄存器，所以执行速度最快。
第二次相除的结果可以求得十位上的数字，源程序第52 行用来将十位上的数字保存到从number 开始的第2 个存储单元里，即number+0x01。
从源程序第55 行开始，一直到第67 行，做的都是和前面相同的事情，即，分解各位上的数字，并予以保存，这里不再赘述。
经过5 次除法操作，可以将寄存器AX 中的数分解成单独的数位，下面的任务是将这些数位显示出来，方法是从DS 指向的数据段依次取出这些数位，并写入ES 指向的附加段（显示缓冲区）。
因为在分解并保存各个数位的时候，顺序是“个、十、百、千、万”位，当在屏幕上显示时，却要反过来，先显示万位，再显示千位，等等，因为屏幕显示是从左往右进行的。所以，源程序第70 行，先从数据段中，偏移地址为number+0x04 处取得万位上的数字，传送到AL 寄存器。当然，因为程序是加载到0x0000:0x7C00 处的，所以正确的偏移地址是0x7C00+number+0x04。
然后，源程序第71 行，将AL 中的内容加上0x30，以得到与该数字对应的ASCII 代码。在这里，add 是加法指令，用于将一个数与另一个数相加。
add 指令需要两个操作数，目的操作数可以是8 位或者16 位的通用寄存器，或者指向8 位或者16 位实际操作数的内存地址；源操作数可以是相同数据宽度的8 位或者16 位通用寄存器、指向8 位或者16 位实际操作数的内存地址，或者立即数，但不允许两个操作数同时为内存单元。相加后，结果保存在目的操作数中。比如：
源程序第72 行，将要显示的ASCII 代码传送到显示缓冲区偏移地址为0x1A 的位置，该位置紧接着前面的字符串“Label offset:”。显示缓冲区是由段寄存器ES 指向的，因此使用了段超越前缀。
源程序第73 行，将该字符的显示属性写入下一个内存位置0x1B。属性值0x04 的意思是黑底红字，无闪烁，无加亮。
从源程序的第75 行开始，到第93 行，用于显示其他4 个数位。
源程序第95、96 行，用于以黑底白字显示字符“D”，意思是所显示的数字是十进制的。
检测点5.3
1． INTEL x86 处理器访问内存时，是按低端字节序进行的。那么，以下程序片断执行后，寄存器AX 中的内容是多少？
mov word [data],0x2008
xor byte [data],0x05
add word [data],0x0101
mov ax,[data]
data db 0,0
2． 对于以上程序片断，如果标号data 在编译时的汇编地址是0x0030，那么，当该程序加载到内存后，该程序片断所在段的段地址为0x9020 时，该标号处的段内偏移地址和物理内存地址各是多少？
3． 对于以下指令的写法，说出哪些是正确的，哪些是错误的，错误的原因是什么。
A.mov ax,[data1] B.div [data1] C.xor ax,dx
D.div byte [data2] E.xor al,[data3] F.add [data4],0x05
G.xor 0xff,0x55 H.add 0x06,al I.div 0xf0
J.add ax,cl
4． 如果寄存器AX、BX 和DX 的内容分别为0xA000、0x9000 和0x0001，那么，执行div bh 后，这三个寄存器的内容各是多少？执行div bx 后呢？