实验三 子程序、宏与中断程序设计

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实验三 子程序、宏与中断程序设计

实验目的

  1. 掌握子程序、宏和中断程序的设计方法。
  2. 熟悉在 PC 机上建立、汇编、连接、调试和运行 8086/8088 汇编语言程序的过程。

实验内容

  1. 编写一个子程序计算 z = f (x, y) = x / y + x - y（x, y, z 有符号数内存字数）。要求通过堆栈传送输入参数，输出参数通过 AX 传递。(要求有输入和输出，且有提示)。
  2. 编写一个宏，求三个数的最大数，原型为：MAX3 x, y, z, min，最大值要求输出。
  3. 挂接 1CH 中断，正计时 90 秒后退出。要求屏幕显示 0 ~ 89 的秒数。

实验过程和程序

任务一

编写一个子程序计算 z = f (x, y) = x / y + x - y（x, y, z 有符号数内存字数）。要求通过堆栈传送输入参数，输出参数通过 AX 传递。(要求有输入和输出，且有提示)。

折叠/展开代码
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; function.asm
stack   segment stack
        db 1024 dup(?)
stack   ends

data    segment
        xMsg    db  'enter x:', '$'
        yMsg    db  'enter y:', '$'
        zMsg    db  'f(x, y) = x / y + x - y = $'
        xStr    db  20, ?, 20  dup('$')
        yStr    db  20, ?, 20  dup('$')
        zStr    db  20  dup('$')
        x       dw  0
        y       dw  0
        z       dw  0
data    ends

code    segment 'code'
        assume cs:code, ds:data, ss:stack
start:
        ; init segment register
        mov     ax, data
        mov     ds, ax

        ; 提示输入 x
        lea     dx, xMsg
        mov     ah, 09H
        int     21H
        call    newLine

        ; 读取 x
        lea     dx, xStr
        mov     ah, 0aH
        int     21H
        call    newLine

        ; 提示输入 y
        lea     dx, yMsg
        mov     ah, 09H
        int     21H
        call    newLine

        ; 读取 y
        lea     dx, yStr
        mov     ah, 0aH
        int     21H
        call    newLine

        ; 转换 xStr
        lea     ax, xStr
        adc     ax, 02H     ; 获取字符串首地址
        push    ax
        xor     ax, ax
        mov     al, xStr[1] ; 获取字符串位数
        push    ax
        call    far ptr    strToNumber
        add     sp, 4       ; 平衡堆栈
        mov     x, ax

        ; 转换 yStr
        lea     ax, yStr
        adc     ax, 02H     ; 获取字符串首地址
        push    ax
        xor     ax, ax
        mov     al, yStr[1] ; 获取字符串位数
        push    ax
        call    far ptr    strToNumber
        add     sp, 4       ; 平衡堆栈
        mov     y, ax

        ; 计算 f(x, y)
        mov     ax, x
        push    ax
        mov     ax, y
        push    ax
        call    far ptr     cal     ; 调用计算子过程
        add     sp, 4               ; 平衡堆栈

        ; 将结果转换为 str
        push    ax
        lea     ax, zStr
        push    ax
        call    far ptr    numberToStr
        add     sp, 4               ; 平衡堆栈

        ; 显示结果
        lea     dx, zMsg
        mov     ah, 09H
        int     21H
        lea     dx, zStr
        mov     ah, 09H
        int     21H


        ; Exit
        mov     ax, 4c00H
        int     21H

        ; 计算 (x / y + x - y) 的通用过程
        ; 入口参数：调用子程序前按顺序压入 x, y
        ; 出口参数：AX = 计算结果
cal     proc far
        push    bp
        mov     bp, sp
        push    bx
        push    cx

        mov     bx, [bp + 6]
        mov     cx, [bp + 8]
        mov     ax, cx
        xor     dx, dx
        div     bx
        add     ax, cx
        sub     ax, bx

        pop     cx
        pop     bx
        pop     bp
        ret
cal     endp

        ; 字符串转数值的通用过程
        ; 入口参数：调用前按顺序压入字符串首地址，字符个数
        ; 出口参数：转换结果保存在 AX 中
strToNumber proc far
        push    bp
        mov     bp, sp

        push    bx
        push    cx
        push    dx
        push    si
        ; ax 不需要压入

        mov     cx, [bp + 6]    ; 字符个数
        mov     si, [bp + 8]    ; 字符串首地址
        mov     ch, 0
        ; dec     cl

        ; 打印该字符串
        ; mov     dx, si
        ; mov     ah, 09H
        ; int     21H
        ; call    newLine

        ; 显示字符串位数
        ; mov     dl, cl
        ; mov     ah, 02H
        ; adc     dl, '0'
        ; int     21H
        ; call    newLine

        xor     ax, ax      ; 将 ax 清零，用于保存转换结果
        xor     dx, dx      ; dx 用于暂存每一位字符
        xor     bx, bx      ; bx 用于存放乘数 10
        mov     bl, 0aH

    convertNum:
        mul     bx          ; 将 ax 乘以 10
        mov     dl, [si]
        sub     dl, '0'     ; dh 为 0
        add     ax, dx
        inc     si
        loop    convertNum

        pop     si
        pop     dx
        pop     cx
        pop     bx
        pop     bp
        ret
strToNumber endp

        ; 将数值转换为字符串的通用方法
        ; 入口参数： 按顺序压入数值、目的字符串首地址
        ; 出口参数： 无
numberToStr proc far
        push    bp
        mov     bp, sp

        push    ax
        push    bx
        push    cx
        push    dx
        push    si

        mov     ax, [bp + 8]    ; 取出数值
        mov     si, [bp + 6]    ; 取出目的地址
        mov     bx, 0aH         ; 用于保存 10

        mov     dx, ax          ; 保存 ax
        xor     cx, cx          ; 用于保存字符串的长度
    getLength:
        inc     cx
        div     bl
        xor     ah, ah
        cmp     ax, 0
        jnz     getLength

        mov     ax, dx          ; 恢复 ax

        dec     cx
        add     si, cx          ; 将 si 指向字符串的末尾

    convertStr:
        xor     dx, dx
        div     bx              ; dx.ax / bx   余数在 dx， 商在 ax
        add     dx, '0'
        mov     [si], dl
        dec     si
        cmp     ax, 0
        jnz     convertStr
        
        pop     si
        pop     dx
        pop     cx
        pop     bx
        pop     ax
        pop     bp
        ret
numberToStr endp

        ; 换行的通用过程
newLine proc
        push    ax
        push    dx

        mov     ah, 02H
        mov     dl, 0dH
        int     21H
        mov     ah, 02H
        mov     dl, 0aH
        int     21H

        pop     dx
        pop     ax
        ret
newLine endp

code    ends
end start

任务二

编写一个宏，求三个数的最大数，原型为：MAX3 x, y, z, min，最大值要求输出。

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; max3.asm

        ; 获取两个数中较大的数的宏
        ; 入口参数： num1, num2
        ; 出口参数： AX = max(num1, num2)
max2    macro       num1, num2
        local   bigFlag, endFlag
        push    dx
        mov     dx, num1
        cmp     dx, num2
        jnb     bigFlag
        mov     ax, num2
        jmp     endFlag
bigFlag:
        mov     ax, dx
endFlag:
        pop     dx
endm

        ; 获取三个数中较大的数的宏
        ; 入口参数： num1, num2, num3
        ; 出口参数： AX = max(num1, num2, num3)
max3    macro       mnum1, mnum2, mnum3
        max2    mnum1, mnum2

        max2    ax, mnum3
endm

stack   segment stack
        db 1024 dup(?)
stack   ends

data    segment
        x       dw      0
        y       dw      0
        z       dw      0
        xMsg    db      'enter x:$'
        yMsg    db      'enter y:$'
        zMsg    db      'enter z:$'
        rMsg    db      'the bigest num is $'
        xStr    db      20, ?, 20 dup('$')
        yStr    db      20, ?, 20 dup('$')
        zStr    db      20, ?, 20 dup('$')
        result  db      20 dup('$')
data    ends

code    segment 'code'
        assume cs:code, ds:data, ss:stack
start:
        ; init segment register
        mov     ax, data
        mov     ds, ax

        ; 提示输入 x
        lea     dx, xMsg
        mov     ah, 09H
        int     21H
        call    newLine

        ; 读取 x
        lea     dx, xStr
        mov     ah, 0aH
        int     21H
        call    newLine

        ; 提示输入 y
        lea     dx, yMsg
        mov     ah, 09H
        int     21H
        call    newLine

        ; 读取 y
        lea     dx, yStr
        mov     ah, 0aH
        int     21H
        call    newLine

        ; 提示输入 z
        lea     dx, zMsg
        mov     ah, 09H
        int     21H
        call    newLine

        ; 读取 z
        lea     dx, zStr
        mov     ah, 0aH
        int     21H
        call    newLine

        ; 转换 xStr
        lea     ax, xStr
        adc     ax, 02H     ; 获取字符串首地址
        push    ax
        xor     ax, ax
        mov     al, xStr[1] ; 获取字符串位数
        push    ax
        call    far ptr    strToNumber
        add     sp, 4       ; 平衡堆栈
        mov     x, ax

        ; 转换 yStr
        lea     ax, yStr
        adc     ax, 02H     ; 获取字符串首地址
        push    ax
        xor     ax, ax
        mov     al, yStr[1] ; 获取字符串位数
        push    ax
        call    far ptr    strToNumber
        add     sp, 4       ; 平衡堆栈
        mov     y, ax

        ; 转换 zStr
        lea     ax, zStr
        adc     ax, 02H     ; 获取字符串首地址
        push    ax
        xor     ax, ax
        mov     al, zStr[1] ; 获取字符串位数
        push    ax
        call    far ptr    strToNumber
        add     sp, 4       ; 平衡堆栈
        mov     z, ax

        max3    x, y, z

        ; 将结果转换为字符串
        push    ax
        lea     ax, result
        push    ax
        call    far ptr     numberToStr
        add     sp, 4                       ; 平衡堆栈

        ; 显示结果提示信息
        lea     dx, rMsg
        mov     ah, 09H
        int     21H

        ; 显示结果
        lea     dx, result
        mov     ah, 09H
        int     21H

        ; Exit
        mov     ax, 4c00H
        int     21H

        ; 字符串转数值的通用过程
        ; 入口参数：调用前按顺序压入字符串首地址，字符个数
        ; 出口参数：转换结果保存在 AX 中
strToNumber proc far
        push    bp
        mov     bp, sp

        push    bx
        push    cx
        push    dx
        push    si
        ; ax 不需要压入

        mov     cx, [bp + 6]    ; 字符个数
        mov     si, [bp + 8]    ; 字符串首地址
        mov     ch, 0
        ; dec     cl

        ; 打印该字符串
        ; mov     dx, si
        ; mov     ah, 09H
        ; int     21H
        ; call    newLine

        ; 显示字符串位数
        ; mov     dl, cl
        ; mov     ah, 02H
        ; adc     dl, '0'
        ; int     21H
        ; call    newLine

        xor     ax, ax      ; 将 ax 清零，用于保存转换结果
        xor     dx, dx      ; dx 用于暂存每一位字符
        xor     bx, bx      ; bx 用于存放乘数 10
        mov     bl, 0aH

    convertNum:
        mul     bx          ; 将 ax 乘以 10
        mov     dl, [si]
        sub     dl, '0'     ; dh 为 0
        add     ax, dx
        inc     si
        loop    convertNum

        pop     si
        pop     dx
        pop     cx
        pop     bx
        pop     bp
        ret
strToNumber endp

        ; 将数值转换为字符串的通用方法
        ; 入口参数： 按顺序压入数值、目的字符串首地址
        ; 出口参数： 无
numberToStr proc far
        push    bp
        mov     bp, sp

        push    ax
        push    bx
        push    cx
        push    dx
        push    si

        mov     ax, [bp + 8]    ; 取出数值
        mov     si, [bp + 6]    ; 取出目的地址
        mov     bx, 0aH         ; 用于保存 10

        mov     dx, ax          ; 保存 ax
        xor     cx, cx          ; 用于保存字符串的长度
    getLength:
        inc     cx
        div     bl
        xor     ah, ah
        cmp     ax, 0
        jnz     getLength

        mov     ax, dx          ; 恢复ax

        dec     cx
        add     si, cx          ; 将 si 指向字符串的末尾

    convertStr:
        xor     dx, dx
        div     bx              ; dx.ax / bx  余数在 dx， 商在 ax
        add     dx, '0'
        mov     [si], dl
        dec     si
        cmp     ax, 0
        jnz     convertStr
        
        pop     si
        pop     dx
        pop     cx
        pop     bx
        pop     ax
        pop     bp
        ret
numberToStr endp

        ; 换行的通用过程
newLine proc
        push    ax
        push    dx

        mov     ah, 02H
        mov     dl, 0dH
        int     21H
        mov     ah, 02H
        mov     dl, 0aH
        int     21H

        pop     dx
        pop     ax
        ret
newLine endp

code    ends
end start

任务三

挂接 1CH 中断，正计时 90 秒后退出。要求屏幕显示 0 ~ 89 的秒数。

折叠/展开代码
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; timer.asm

stack   segment stack
        db 1024 dup(?)
stack   ends

data    segment
        oldInt  dw  0, 0
        timer   dw  0
        count   dw  0
        addr    equ     1cH * 4     ; 1cH 号中断向量的地址
        msg     db  20 dup('$')
data    ends

code    segment 'code'
        assume cs:code, ds:data
start:
        ; Init ds, es
        mov     ax, data
        mov     ds, ax
        mov     ax, 0
        mov     es, ax

        ; 保存原中断
        mov     ax, es:[addr]
        mov     oldInt[0], ax
        mov     ax, es:[addr + 2]
        mov     oldInt[2], ax

        ; 设置新中断
        mov     word ptr   es:[addr], offset printTime
        mov     word ptr   es:[addr + 2], seg printTime

        mov     dl, '0'             ; 由于我写的数值转字符串不能正确处理数值 0 
        mov     ah, 02H             ; 在这里先直接显示 0
        int     21H
        call    newLine
again:
        ; 比较输出次数
        cmp     timer, 89
        jae     exit
        jmp     again
exit:
        ; 恢复原中断
        mov     ax, oldInt[0]
        mov     es:[addr], ax
        mov     ax, oldInt[2]
        mov     es:[addr + 2], ax

        ; Exit
        mov     ax, 4c00H
        int     21H

printTime     proc    far
        push    ax
        push    bx
        push    cx
        push    dx

        ; 开中断
        sti

        inc     count
        cmp     count, 20  ; 比较被调用次数，若小于，则还没到 1 s
        jb      exitFlag
        inc     timer   
        mov     count, 0        ; 将计次清零

        ; 显示计时器中的数值
        mov     ax, timer       ; 将数值转换成字符串
        push    ax
        lea     ax, msg
        push    ax
        call    far ptr numberToStr
        add     sp, 4           ; 平衡堆栈
        lea     dx, msg
        mov     ah, 09H
        int     21H
        call    newLine         ; 换行

    exitFlag:
        pushf
        call dword ptr oldInt   ; 调用原中断，形成中断链
        pop     dx
        pop     cx
        pop     bx
        pop     ax
        iret
printTime endp

        ; 将数值转换为字符串的通用方法
        ; 入口参数： 按顺序压入数值、目的字符串首地址
        ; 出口参数： 无
numberToStr proc far
        push    bp
        mov     bp, sp

        push    ax
        push    bx
        push    cx
        push    dx
        push    si

        mov     ax, [bp + 8]    ; 取出数值
        mov     si, [bp + 6]    ; 取出目的地址
        mov     bx, 0aH         ; 用于保存 10

        mov     dx, ax          ; 保存 ax
        xor     cx, cx          ; 用于保存字符串的长度
    getLength:
        inc     cx
        div     bl
        xor     ah, ah
        cmp     ax, 0
        jnz     getLength

        mov     ax, dx          ; 恢复ax

        dec     cx
        add     si, cx          ; 将 si 指向字符串的末尾

    convertStr:
        xor     dx, dx
        div     bx              ; dx.ax / bx 余数在 dx， 商在 ax
        add     dx, '0'
        mov     [si], dl
        dec     si
        cmp     ax, 0
        jnz     convertStr
        
        pop     si
        pop     dx
        pop     cx
        pop     bx
        pop     ax
        pop     bp
        ret
numberToStr endp

        ; 换行的通用过程
newLine proc
        push    ax
        push    dx

        mov     ah, 02H
        mov     dl, 0dH
        int     21H
        mov     ah, 02H
        mov     dl, 0aH
        int     21H

        pop     dx
        pop     ax
        ret
newLine endp

code    ends
end     start

实验结果

任务一

运行结果

运行结果

任务二

运行结果

运行结果

任务三

运行结果

运行结果

实验体会

本次实验第一题主要在于学会编写子程序的格式、向子程序传递参数的方法。子程序分为近调用和远调用，本次实验中，用于换行的子程序不需要参数，我编写为近调用；其他的子程序都需要传递参数，我编写为远调用，并且需要调用者来平衡堆栈。

第二题主要为编写宏，宏的编写比子程序要简单一些，尤其是传递参数时，并且宏中还可以嵌套宏。在编译时，编译器会帮我们把宏进行展开。

编写两道题的代码时，共同的难点就是如何处理数字的输入和输出，这涉及到数值和对应字符串的转换，我编写了两个通用过程来处理数值和字符串的相互转换。

第三题主要为中断的使用。一般挂接中断时，分为以下几个步骤：

  1. 保存原中断程序地址
  2. 挂接自己的中断
  3. 在自己的中断程序中，调用原中断，形成中断链
  4. 退出时，恢复原中断链