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实验四：循环程序设计

一、实验目的

1. 掌握循环程序的基本结构和设计方法
2. 理解LOOP指令的工作原理和使用方法
3. 掌握多重循环程序的设计技术
4. 理解循环计数器的作用和设置方法

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二、基础性实验

实验4_1 循环结构一：求累加和

实验目的

掌握利用LOOP指令实现循环程序的设计方法。

实验内容

利用循环程序求1+2+3+...+10的和。

程序代码

DATAS SEGMENT
    LIST DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,0AH
    COUNT EQU 10
    RESULT DB ?
DATAS ENDS

CODES SEGMENT
    ASSUME CS:CODES, DS:DATAS
START:
    MOV AX, DATAS
    MOV DS, AX

    LEA SI, LIST          ; SI指向数据表首地址
    MOV CX, COUNT         ; 设置循环计数初值
    XOR BL, BL             ; BL清0，累加和初值为0
    XOR BH, BH             ; BH清0

L1:
    MOV AL, [SI]           ; 取出数据
    ADD BL, AL             ; 累加到BL
    INC SI                 ; SI指向下一个数据
    LOOP L1                ; CX!=0，继续循环

    MOV RESULT, BL         ; 保存结果

    MOV AH, 4CH
    INT 21H
CODES ENDS
END START

程序分析

1. 数据段定义：

   • LIST DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,0AH 定义了一个数据表，包含10个数据：01H,02H,...,0AH（即1,2,...,10）
   • COUNT EQU 10 定义了数据个数为10
   • RESULT DB ? 用于存储累加结果

2. 循环结构：

   • 使用SI作为指针（变址寄存器），通过 LEA SI, LIST 初始化为数据表首地址
   • 使用CX作为循环计数器，初值为10
   • 使用BL寄存器存储累加和，初值为0

3. 指令说明：

   • MOV AL, [SI]：从内存读取数据到AL
   • ADD BL, AL：将AL中的数据累加到BL
   • INC SI：SI指向下一个数据
   • LOOP L1：CX自动减1，如果CX≠0则跳转到L1继续循环

4. 累加结果：

   • 1+2+3+...+10 = 55 = 37H
   • 结果存储在BL中，即RESULT单元

验证结果

运行程序后，RESULT中保存累加和37H（55）。

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三、加强性实验

实验4_2 循环结构二：多重循环求累加和

实验目的

掌握多重循环程序的设计方法，理解内嵌循环的汇编实现。

实验内容

利用二重循环求累加和，体会外层循环和内层循环的配合。

程序代码

DATAS SEGMENT
    LIST DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,0AH
    COUNT EQU 10
    RESULT DB ?
DATAS ENDS

CODES SEGMENT
    ASSUME CS:CODES, DS:DATAS
START:
    MOV AX, DATAS
    MOV DS, AX

    LEA SI, LIST          ; SI指向数据表首地址
    MOV CX, COUNT         ; 外层循环计数
    XOR BL, BL             ; BL清0，累加和初值为0

L1:
    PUSH CX               ; 保存外层循环计数
    MOV CX, COUNT         ; 内层循环计数
    XOR BH, BH            ; BH清0

L2:
    MOV AL, [SI]          ; 取出数据
    ADD BH, AL            ; 内层累加到BH
    INC SI                ; SI指向下一个数据
    LOOP L2               ; 内层循环

    POP CX                ; 恢复外层循环计数
    ADD BL, BH            ; 外层累加
    LOOP L1               ; 外层循环

    MOV RESULT, BL        ; 保存结果

    MOV AH, 4CH
    INT 21H
CODES ENDS
END START

程序分析

1. 二重循环结构：

   • 外层循环（L1）：控制内层循环的执行次数
   • 内层循环（L2）：完成每次内层循环的累加操作

2. 寄存器保护：

   • PUSH CX：在进入内层循环前保存外层循环计数器的值
   • POP CX：在内层循环结束后恢复外层循环计数器的值
   • 这是多重循环中保护外层计数器的重要技巧

3. 执行流程：

   • 外层循环第1次：内层循环累加10个数到BH，然后BL+=BH
   • 外层循环第2次：内层循环再次累加10个数到BH，然后BL+=BH
   • 重复上述过程，直到外层循环结束

4. 累加原理：

   • 内层循环将10个数据累加到BH
   • 外层循环将每次内层循环的BH结果累加到BL
   • 最终结果仍然是所有数据的总和（55=37H）

5. 注意问题：

   • 8位寄存器（BL、BH）最大只能存储255，累加和不应超过这个范围
   • 本例中10个数的累加和为55，小于255，结果正确

验证结果

运行程序后，RESULT中保存最终的累加和37H（55），与实验4_1结果相同。

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四、实验步骤

4.1 单重循环程序实验步骤

1. 编辑源程序：在编辑器中输入实验4_1的源代码，保存为 实验4_1_循环结构一.asm

2. 汇编连接：

   MASM 实验4_1_循环结构一.asm;
   LINK 实验4_1_循环结构一.obj;
   

3. 运行程序：

   实验4_1_循环结构一.exe
   

4. 调试观察：

   • 在DEBUG中加载程序：DEBUG 实验4_1_循环结构一.exe
   • 使用 T 命令单步执行，观察CX的变化
   • 使用 R 命令查看寄存器状态
   • 使用 D 命令查看RESULT单元的内容

4.2 多重循环程序实验步骤

1. 编辑源程序：在编辑器中输入实验4_2的源代码，保存为 实验4_2_循环结构二.asm

2. 汇编连接：

   MASM 实验4_2_循环结构二.asm;
   LINK 实验4_2_循环结构二.obj;
   

3. 运行程序：

   实验4_2_循环结构二.exe
   

4. 调试观察：

   • 在DEBUG中观察PUSH/POP对栈的影响
   • 跟踪内层循环L2和外层循环L1的执行
   • 验证BH和BL的变化过程

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五、思考题

5.1 LOOP指令的工作原理是什么？

LOOP指令是8086汇编语言中实现循环的基本指令，它完成以下操作：

1. 将CX寄存器减1
2. 如果CX≠0，则跳转到指定的标号处继续执行
3. 如果CX=0，则继续执行下一条指令（循环结束）

LOOP指令相当于以下两条指令的组合：

DEC CX
JNZ label

5.2 循环程序设计中需要注意哪些问题？

1. 循环计数器的初始化：在循环开始前必须给CX设置正确的初值

2. 循环条件的设置：确保循环能够正确终止，避免死循环

3. 寄存器的保护：在多重循环中，需要保护外层循环的计数器，使用PUSH/POP指令

4. 数据指针的更新：如果使用指针访问数据，必须正确更新指针（如INC SI）

5. 寄存器的选择：根据数据范围选择合适的寄存器宽度，避免溢出

5.3 多重循环中为什么要保护外层循环计数器？

在多重循环中，内层循环也会使用CX作为计数器。如果不保护外层循环的CX值，当内层循环结束时，CX会被内层循环修改为0，导致外层循环无法正确继续。

通过PUSH指令在进入内层循环前保存CX的值，内层循环结束后用POP指令恢复，这样外层循环就能继续正确执行。

5.4 单重循环和多重循环有何区别？

1. 结构复杂度：

   • 单重循环：只有一层循环结构
   • 多重循环：有多层循环嵌套，外层循环包含内层循环

2. 计数器使用：

   • 单重循环：CX在整个循环过程中只需要一个值
   • 多重循环：需要保护外层循环计数器，内层循环可以复用CX

3. 应用场景：

   • 单重循环：处理简单的重复操作，如累加一个数组
   • 多重循环：处理矩阵运算、多维数组遍历等复杂问题

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六、实验总结

1. 循环程序的基本结构：初始化循环计数器 → 循环体 → 更新循环条件 → LOOP指令跳转

2. LOOP指令的理解：LOOP指令自动完成CX减1和条件判断跳转，是实现循环的关键指令

3. 单重循环的应用：适用于处理线性结构的数据，如数组求和、数据查找等

4. 多重循环的设计要点：

   • 外层循环控制执行次数
   • 内层循环完成具体操作
   • 使用PUSH/POP保护外层计数器
   • 注意内外层循环的配合

5. 循环程序调试技巧：

   • 观察CX的变化，确认循环次数正确
   • 检查指针更新，确保数据访问正确
   • 注意寄存器的值，避免溢出

6. 循环程序设计的优势：使用循环结构可以大大减少重复代码，提高程序的可读性和效率