和春技術學院資訊管理系 九十三學年度第一學期 系統程式 和春技術學院資訊管理系 九十三學年度第一學期 系統程式 教學投影片 講師：毛立仁

第九章 組合語言 9-1 組合語言特性 9-2 IBM 360/370 組合語言 9-3 定址摸式

9-1 組合語言(Assembly Language)特性 早期的系統程式皆是用組合語言(Assembly Language)所撰寫的，然而，現今的系統程式大多可由高階語言(High Level Language)來撰寫(C、Java、Pascal、Basic)。 機器語言(Machine Language) 及組合語言(Assembly Language)與高階語言(High Level Language)比較:

翻譯(Compile)、直譯(Interpret)與組譯(Assemble) 高階語言程式→翻譯器(Compiler)→機器語言程式 High Level Language 翻譯器的功能 Machine Language 高階語言程式→直譯器(Interpreter)→執行結果 直譯器的功能 組合語言程式→組譯器(Assembler)→機器語言程式 組譯器的功能

使用組合語言替代機器語言的優缺點 － <優點>： a. 指令為助記憶式符號(Mnemonic)，記憶及撰寫時較方便。 b. 位址是以符號(Symbol)表示，較具有彈性與變化性。 c. 較機器語言(Machine Language)容易瞭解及閱讀。 d. 程式中引用資料較容易。 <缺點>： a. 必須由組合程式(Assembler)將原始程式(Source Program)轉成目的程式 (Object Code)。

使用組合語言替代高階語言的優缺點－ <優點>： <缺點>： a. 執行速度快。 b. 程式佔用空間較小。 b. 與機器相關(Machine Dependent) 。 c. 不具有可攜性(Non-Portable) 。

(1) 機器指令(Machine Operation)： (2) 虛擬指令(Pseudo Operation) ： 組合語言的指令可分成兩大類： (1) 機器指令(Machine Operation)： 為可執行的指令，有相對應的機器碼。 (2) 虛擬指令(Pseudo Operation) ： 為不可執行的指令，並沒有產生對應的機器碼，只能命令組合程式做某些動作。

9-2 IBM 360/370 組合語言 用一個 IBM 360/370 之組合語言程式來介紹其指令之功能 PROG START HEAD   HEAD BALR 15,0 USING HEAD+2,15 SR 4,4 2 L 3, = F'10' 4 3,30(0,15) REPEAT 2,DATA(4) 8 2,42(4,15) A 2, =F'49' 12 2,34(0,15) ST 2, =DATA(4) 16 2,42(4,5) 4, =F'4' 20 4,38(0,15) BCT 3, * - 16 24 3,6(0,15) BR 14 28 BCR 15,14 LTORG 32 10 36 49 40 DATA DC F'1,3,3,3,3,4,5,9,0' 44 1 48 3 52  組 合 語 言 程 式 相 對 位 置 END

(1) USING： (2) START： (3) END： 此為一虛擬指令，用以指示組合程式使用那一個暫存器為基底暫存器，並指定該暫存器內所含之值為何。如：USING HEAD + 2,15 表示以編號第 15 號之暫存器為基底暫存器，而其內所含之值為 HEAD + 2。 (2) START： 此為一虛擬指令，用以指示組合程式此處為程式之開端且其名稱為何。如：PROG START 表示程式之名稱為 PROG。 (3) END： 此為一虛擬指令，用以指示組合程式此處為程式的結束。

(4) BALR： 此為一機器指令是跳躍並鏈結暫存器之縮寫。此指令是將下一個要執行指令的位址存入指定的暫存器中，然後再跳到第二個欄位暫存器所指示的位址去執行。若第二個欄位的運算元是第 0 號暫存器時，就直接去執行下一條指令。如：BALR 15,0 表示將下一條指令的位址儲存於編號第 15 號的暫存內，但是由於第二個欄位的運算元為第 0 號暫存器，故直接執行下一條指令。 (5) BR： 此為一機器指令，表示無條件跳至其後暫存器內所指示的位址處執行。如：BR 14。

(6) LTORG： 此為一虛擬指令，用以指示組合程式將文字表 中的常數從此處開始存放。此指令通常用於較長程式中。一般而言，若是沒有此一指令，則組合程式會將文字表放置於 END 指令後。 (7) DC： 此為一虛擬指令，是定義常數的縮寫。指示組合程式定義某一符號為一常數值。如：Beta DC F'10'，表示 Bata 的值為 10。

(8) DS： (9) EQU： 此為一虛擬指令，是定義儲存空間之縮寫。指示組合程式預留記憶體空間。 此為一虛擬指令，亦是用以定義常數，但用 EQU 所定義的常數在程式中為絕對的，不能再變更其值。而用 DC 所定義的常數則可以重新定義新的常數值。

組合語言之指令格式 － (1) 操作碼 (Operation)： 運算元欄 (Operand Field) (1) 操作碼 (Operation)： 此欄位含有一已定義之機器碼。當 CPU 由記憶體中取出指令，經由指令解譯器 解讀後，此操作碼可用來告知 CPU 所要執行的動作。 (2) 運算元 (Operand)： 此欄位通常含有數個運算元。當指令經解讀後，此欄位用以告知 CPU 到何處存取資料以便運算。

組合語言指令之類型 － (1)記憶體參考式指令(Memory Referenced Instruction)： 指令內含有數個運算元，而其值儲存於記憶體中，必須至記憶體中讀取該運算元的值。 (2)暫存器參考式指令(Register Referenced Instruction)： 指令執行時僅對暫存器的內容做運算。如：將第 5 號暫存器的值清除為零 CLR 5。

(3)暫存器對暫存器運算指令(Register-Register Instruction) ： 針對兩個暫存器間做運算之指令。如：將第 5 號暫存器之值減掉第 2 號暫存器之值後，再將結果儲存於第 5 號暫存器內 SUB 5,2。 (4)輸出入指令(I/O Instruction) ： 專司資料輸出入的工作或控制輸出入設備的指令。 (5)巨集指令(Macro Instruction) ： 將一群指令事先以一指令替代，此指令謂巨集指令。其功能類似副程式。

9-3 定址摸式(Addressing Mode) 常見的定址模式有如下九種： 1.立即定址模式(Immediate Addressing Mode)： 指令的運算元欄內的值就是所要的資料，執行時不必再做額外的記憶體讀取動作，可立即使用該運算元欄內的值做運算。

2. 直接定址模式(Direct Addressing Mode) ： 指令的運算元欄內的值表示資料存放於記憶體的實際位址 (有效位址，Effective Address)，故需要做一次的記憶體讀取，以取得所需之資料。此模式亦稱為絕對定址模式 。 例：MOV AX，[4567]

3.間接定址模式(Indirect Addressing Mode) ： 指令的運算元欄內的值為有效位址的位址值，故需做二次的記憶體讀取，以取得所需之資料。

4.索引定址模式(Index Addressing Mode) ： 將指令的運算元欄位內的值加上索引暫存器(Index Register)內的值，以求得存放資料的有效位址。在此模式中，使用者若想讀取記憶體中其它位址的資料，必須藉由改變索引暫存器內的值，而非調整運算元欄位內的值。

5. 基底定址模式(Base Addressing Mode)： 將基底暫存器(Base Register)內的值加上指令的運算元欄位內的值，以得到存放資料的有效位址。在此模式中，使用者若想讀取記憶體中其它位址的資料，必須藉由改變運算元欄位內的值，而非調整基底暫存器內的值。

6. 相對定址模式(Relative Addressing Mode)： 將指令的運算元欄位內的值加上程式計數器(Program Counter)內的值，以求得存放資料的有效位址。

7. 暫存器定址模定(Register Addressing Mode) ： 存放資料的有效位址即是指令的運算元欄位內所指定的暫存器。 例：MOV AX，R7

8.暫存器間接定址模式(Register Indirect Addressing Mode) ：存取資料的有效位址即是指令內所指定暫存器內的值。 例：MOV AX，[R7]

9. 隱含定址模式(Implied Addressing Mode) ： 此模式的運算元已經被隱含於指令內。如指令 CMA 即是對累加器內值做 1 的補數 。