1. 预备知识

在 CPU 内部，标志寄存器是一种特殊的寄存器，它的主要功能包括：存储相关指令的某些执行结果；为 CPU 执行某些指令提供行为依据；控制 CPU 的相关工作方式。
和其他寄存器不同，标志寄存器按位起作用，每位都有特殊含义。如：

15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01 00
            OF DF IF TF SF ZF    AF    PF    CF

常用标志位的功能：
- OF 记录有符号数的运算中，其结果是否溢出。如果溢出则 OF=1，否则 OF=0。
- SF 记录指令执行后，其结果是否为负。如果为负则 SF=1，否则 SF=0。
- ZF 记录指令执行后，其结果是否为零。如果为零则 ZF=1，否则 ZF=0。
- PF 记录指令执行后，其结果二进制位中 1 的个数是否为偶数。如果为偶数则 PF=1，否则 PF=0。
- CF 记录无符号数的运算中，向更高位的进位值或从更高位的借位值。
cmp 是汇编语言中的比较指令。该指令相当于完成减法功能，但是不保存结果，仅影响相关标志位的值。可以借由 cmp 指令实现高级语言中条件语句的功能。指令格式为 cmp 对象1,对象2，如 cmp ax,bx 及其对应的转移指令如下：
- 如果 (ax)=(bx)，则 ZF=1，转移指令 je 表示等于时转移
- 如果 (ax)≠(bx)，则 ZF=0，转移指令 jne 表示不等于时转移
- 如果 (ax)<(bx)，则 CF=1，转移指令 jb 表示小于时转移
- 如果 (ax)≥(bx)，则 CF=0，转移指令 jnb 表示不小于时转移
- 如果 (ax)>(bx)，则 CF=0 且 ZF=0，转移指令 ja 表示大于时转移
- 如果 (ax)≤(bx)，则 CF=1 且 ZF=1，转移指令 jna 表示不大于时转移
pushf 指令的功能是将标志寄存器的值入栈；popf 指令的功能是从栈中弹出数据，并将其送入标志寄存器中。
在 debug 模式下，界面显示了 OF、SF、ZF、PF、CF 等标志位的值。
- OF=1 时为 OV，OF=0 时为 NV
- SF=1 时为 NG，SF=0 时为 PL
- ZF=1 时为 ZR，ZF=0 时为 NZ
- PF=1 时为 PE，PF=0 时为 PO
- CF=1 时为 CY，CF=0 时为 NC

如图，框内第一位表示 OF 的信息，第四位表示 SF、第五位表示 ZF、第七位表示 PF、第八位表示 CF。

2. 实验任务 1：标志寄存器按位起作用

写出下面每条指令执行后，各标志位 OF、SF、ZF、PF、CF 的值。

sub al,al
mov al,10h
add al,90h
mov al,80h
add al,80h
mov al,0FCh
add al,5h
mov al,7Dh
add al,0Bh

第二、四、六、八条指令 mov 为数据传送指令，不影响标志位的值。

第一条为减法指令，其结果为零。OF=0（NV）、SF=0（PL）、ZF=1（ZR）、PF=1（PE）、CF=0（NC）。

第三条为加法指令，执行 10h + 90h。结果 0A0h 的二进制形式为 1010 0000，最高位为 1 表示负数。OF=0（NV）、SF=1（NG）、ZF=0（NZ）、PF=1（PE）、CF=0（NC）。

第五条为加法指令，执行 80h + 80h。对于有符号数的计算而言，(-128) + (-128) = (-256)，超出了 8 位有符号数的范围，产生溢出；对于无符号数的计算而言，80h + 80h = 100h，有向更高位的进位，且 AL 只能存储 00h 部分。OF=1（OV）、SF=0（PL）、ZF=1（ZR）、PF=1（PE）、CF=1（CY）。

第七条为加法指令，执行 0FCh + 5h。对于有符号数的计算而言，(-4) + 5 = 1，无溢出；对于无符号数的计算而言，0FCh + 5h = 101h，有向更高位的进位，且 AL 只能存储 01h 部分。OF=0（NV）、SF=0（PL）、ZF=0（NZ）、PF=0（PO）、CF=1（CY）。

第九条为加法指令，执行 7Dh + 0Bh。对于有符号数的计算而言，125 + 11 = 136，超出了 8 位有符号数的范围，产生溢出；对于无符号数的计算而言，7Dh + 0Bh = 88h，无向更高位的进位，结果的二进制形式为 1000 1000，最高位为 1 表示负数。OF=1（OV）、SF=1（NG）、ZF=0（NZ）、PF=1（PE）、CF=0（NC）。

3. 实验任务 2：范围计数

编程，统计 075A:0000 处 32 个字节中，大小在 [32, 128] 的数据的个数。

3.1 实验分析

使用计数器统计大小在 [32, 128] 的数据的个数，当数据小于 32 或大于 128 时不计数，判断 32 个字节的数据即从 075A:0000 开始循环 32 次访问字节单元。整体代码为：

assume cs:code
code segment
start:
    mov ax,075Ah
    mov ds,ax
    mov bx,0	;计数器
    mov dx,0	;取数据的索引
    mov cx,32	;循环次数
s:
    mov al,ds:[bx]
    cmp al,32
    jb help	;小于32时转移至help
    cmp al,128
    jb help	;大于128时转移至help
    inc dx	;计数器
help:
    inc bx 
    loop s 
code ends
end start

3.2 实验结果

查看 075A:0000 开始 32 个字节单元的内容。

在 [32, 128] 范围内的数据共 16 个，运行程序后，寄存器 DX 的内容为 10h：

4. 实验任务 3：修改句子中的字母

编写子程序，将包含任意字符、以 0 结尾的字符串中的小写字母转换为大写。如将

Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code.

转换为：

BEGINNER'S ALL-PURPOSE SYMBOLIC INSTRUCTION CODE.

4.1 实验分析

根据示例可知，实验要求仅操作句子中的小写字母，其他字母不变。和实验任务 3 类似，我们可以先通过比较指令找出小写字母（ASCII 码位于 [97, 122]），然后通过位运算执行转换。整体代码为：

assume cs:codesg
datasg segment
    db "Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code",0
datasg ends
codesg segment
begin:
    mov ax,datasg
    mov ds,ax 		;段寄存器DS指向datasg段
    mov si,0		;取字符
    mov cx,0		;防止CX不为零影响jcxz的判断
    call letterc	;子程序调用
    mov ax,4c00h
    int 21h
letterc: 
    mov cl,ds:[si]	;取字符串中的字符
    jcxz exit		;如果CX等于0则退出
    cmp cl,97
    jb help 		;如果ASCII值小于97则转移至help
    cmp cl,122
    ja help		;如果ASCII值大于122则转移至help
    and cl,11011111b	;通过逻辑与运算将小写字母转换为大写字母
    mov ds:[si],cl	;将转换后的字符重写回对应的内存单元
help:
    inc si 		;偏移1个字节取字符
    jmp short letterc 	;循环
exit:
    ret			;子程序返回
codesg ends 
end begin

4.2 实验结果

程序运行前，数据的存放情况：

程序运行后，数据的存放情况：

5. 总结

标志寄存器是 CPU 内部的特殊寄存器，主要用于存储相关指令的某些执行结果；为 CPU 执行某些指令提供行为依据；控制 CPU 的相关工作方式等
实验 1 直观地感受了在指令执行过程中，各标志位的变化情况；实验 2 和实验 3 通过与标志寄存器相关的条件转移指令筛选数据
参考：汇编语言/王爽著.——北京：清华大学出版社，2003

汇编语言实验 7：标志寄存器