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# 实验四：循环程序设计
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## 一、实验目的
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1. 掌握循环程序的基本结构和设计方法
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2. 理解LOOP指令的工作原理和使用方法
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3. 掌握多重循环程序的设计技术
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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
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### 实验4_1 循环结构一：求累加和
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#### 实验目的
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掌握利用LOOP指令实现循环程序的设计方法。
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#### 实验内容
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利用循环程序求1+2+3+...+10的和。
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#### 程序代码
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```asm
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DATAS SEGMENT
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LIST DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,0AH
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COUNT EQU 10
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RESULT DB ?
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DATAS ENDS
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CODES SEGMENT
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ASSUME CS:CODES, DS:DATAS
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START:
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MOV AX, DATAS
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MOV DS, AX
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LEA SI, LIST ; SI指向数据表首地址
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MOV CX, COUNT ; 设置循环计数初值
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XOR BL, BL ; BL清0，累加和初值为0
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XOR BH, BH ; BH清0
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L1:
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MOV AL, [SI] ; 取出数据
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ADD BL, AL ; 累加到BL
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INC SI ; SI指向下一个数据
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LOOP L1 ; CX!=0，继续循环
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MOV RESULT, BL ; 保存结果
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MOV AH, 4CH
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INT 21H
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CODES ENDS
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END START
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```
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#### 程序分析
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1. **数据段定义**：
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- `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）
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- `COUNT EQU 10` 定义了数据个数为10
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- `RESULT DB ?` 用于存储累加结果
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2. **循环结构**：
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- 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
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- 使用CX作为循环计数器，初值为10
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- 使用BL寄存器存储累加和，初值为0
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3. **指令说明**：
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- `MOV AL, [SI]`：从内存读取数据到AL
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- `ADD BL, AL`：将AL中的数据累加到BL
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- `INC SI`：SI指向下一个数据
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- `LOOP L1`：CX自动减1，如果CX≠0则跳转到L1继续循环
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4. **累加结果**：
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- 1+2+3+...+10 = 55 = 37H
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- 结果存储在BL中，即RESULT单元
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#### 验证结果
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运行程序后，RESULT中保存累加和37H（55）。
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## 三、加强性实验
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### 实验4_2 循环结构二：多重循环求累加和
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#### 实验目的
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掌握多重循环程序的设计方法，理解内嵌循环的汇编实现。
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#### 实验内容
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利用二重循环求累加和，体会外层循环和内层循环的配合。
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#### 程序代码
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```asm
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DATAS SEGMENT
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LIST DB 01H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H,0AH
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COUNT EQU 10
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RESULT DB ?
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DATAS ENDS
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CODES SEGMENT
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ASSUME CS:CODES, DS:DATAS
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START:
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MOV AX, DATAS
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MOV DS, AX
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LEA SI, LIST ; SI指向数据表首地址
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MOV CX, COUNT ; 外层循环计数
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XOR BL, BL ; BL清0，累加和初值为0
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L1:
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PUSH CX ; 保存外层循环计数
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MOV CX, COUNT ; 内层循环计数
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XOR BH, BH ; BH清0
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L2:
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MOV AL, [SI] ; 取出数据
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ADD BH, AL ; 内层累加到BH
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INC SI ; SI指向下一个数据
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LOOP L2 ; 内层循环
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POP CX ; 恢复外层循环计数
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ADD BL, BH ; 外层累加
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LOOP L1 ; 外层循环
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MOV RESULT, BL ; 保存结果
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MOV AH, 4CH
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INT 21H
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CODES ENDS
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END START
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```
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#### 程序分析
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1. **二重循环结构**：
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- **外层循环（L1）**：控制内层循环的执行次数
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- **内层循环（L2）**：完成每次内层循环的累加操作
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2. **寄存器保护**：
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- `PUSH CX`：在进入内层循环前保存外层循环计数器的值
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- `POP CX`：在内层循环结束后恢复外层循环计数器的值
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- 这是多重循环中保护外层计数器的重要技巧
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3. **执行流程**：
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- 外层循环第1次：内层循环累加10个数到BH，然后BL+=BH
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- 外层循环第2次：内层循环再次累加10个数到BH，然后BL+=BH
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- 重复上述过程，直到外层循环结束
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4. **累加原理**：
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- 内层循环将10个数据累加到BH
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- 外层循环将每次内层循环的BH结果累加到BL
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- 最终结果仍然是所有数据的总和（55=37H）
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5. **注意问题**：
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- 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
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- 本例中10个数的累加和为55，小于255，结果正确
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#### 验证结果
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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
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### 4.1 单重循环程序实验步骤
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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`
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2. **汇编连接**：
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```
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MASM 实验4_1_循环结构一.asm;
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LINK 实验4_1_循环结构一.obj;
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```
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3. **运行程序**：
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```
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实验4_1_循环结构一.exe
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```
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4. **调试观察**：
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- 在DEBUG中加载程序：`DEBUG 实验4_1_循环结构一.exe`
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- 使用 `T` 命令单步执行，观察CX的变化
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- 使用 `R` 命令查看寄存器状态
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- 使用 `D` 命令查看RESULT单元的内容
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### 4.2 多重循环程序实验步骤
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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`
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2. **汇编连接**：
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```
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MASM 实验4_2_循环结构二.asm;
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||
LINK 实验4_2_循环结构二.obj;
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||
```
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3. **运行程序**：
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```
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实验4_2_循环结构二.exe
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||
```
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4. **调试观察**：
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- 在DEBUG中观察PUSH/POP对栈的影响
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- 跟踪内层循环L2和外层循环L1的执行
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- 验证BH和BL的变化过程
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## 五、思考题
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### 5.1 LOOP指令的工作原理是什么？
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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：
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1. 将CX寄存器减1
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2. 如果CX≠0，则跳转到指定的标号处继续执行
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3. 如果CX=0，则继续执行下一条指令（循环结束）
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LOOP指令相当于以下两条指令的组合：
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```
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DEC CX
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JNZ label
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```
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### 5.2 循环程序设计中需要注意哪些问题？
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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
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2. **循环条件的设置**：确保循环能够正确终止，避免死循环
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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
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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）
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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
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### 5.3 多重循环中为什么要保护外层循环计数器？
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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。
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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。
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### 5.4 单重循环和多重循环有何区别？
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1. **结构复杂度**：
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- 单重循环：只有一层循环结构
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- 多重循环：有多层循环嵌套，外层循环包含内层循环
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2. **计数器使用**：
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- 单重循环：CX在整个循环过程中只需要一个值
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- 多重循环：需要保护外层循环计数器，内层循环可以复用CX
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3. **应用场景**：
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- 单重循环：处理简单的重复操作，如累加一个数组
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- 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
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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
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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
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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
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4. **多重循环的设计要点**：
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- 外层循环控制执行次数
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- 内层循环完成具体操作
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- 使用PUSH/POP保护外层计数器
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- 注意内外层循环的配合
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5. **循环程序调试技巧**：
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- 观察CX的变化，确认循环次数正确
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- 检查指针更新，确保数据访问正确
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- 注意寄存器的值，避免溢出
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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 |