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很多人学汇编学到第六章就开始卡壳。前面几章的练习还停留在单个代码段里折腾指令，到了实验5，程序突然有了data段、stack段、code段三个段，一堆段寄存器、伪指令、入口标号混在一起，不亲手跑一遍很容易晕。这篇笔记就是我自己做实验5的完整复盘，把每一行代码的作用、每一个填空的来龙去脉、Debug里怎么验证都记了一遍。如果你正在读《汇编语言（第4版）》并做到这个实验，或者打算提前预习，这篇内容可以直接当作操作手册来用。

先说结论：实验5表面上是三道编程题，实际上只围绕三件事转——靠assume和mov完成段寄存器的初始化和关联、靠栈的后进先出机制搬数据、靠ASCII码的位运算做大写转换。把这三件事吃透，后面再学字符处理、课程设计都会顺畅很多。

1. 实验5在练什么：从单个代码段到三个段的跨越

1.1 为什么一个程序会需要多个段

前面几章写过的程序通常只有一个代码段，最多在里面放几个字节的数据。但实际应用不可能这么干：代码、全局数据、临时变量堆在一起，互相干扰不说，连“用栈保存现场”这种基本操作都做不了。8086的内存是分段模型，按照段的粒度来组织程序是最自然的方式，于是就有了数据段、栈段、代码段并存的情况。

data段用来存放有名字的全局数据，stack段用来给push/pop提供临时存储区域，code段放真正的指令。三者的分工和高级语言里的全局变量区、函数调用栈、可执行代码区是同一个思路。实验5故意把三个段都塞进一个程序，就是要逼你直面一个问题：段寄存器不会自己指向你定义的段，机器上电或程序加载后，CS、SS、DS各自指向哪里，必须自己心里有数。

这里有个容易踩的坑：很多人以为写了assume就完事了。assume只是告诉汇编器“我打算让某个段寄存器关联某个段”，它不生成任何机器指令，也不会真的给段寄存器赋值。DS、SS到底指向哪里，必须用mov指令手动设置。CS不需要你设，程序加载时由系统直接指向代码段入口。

用一张表说清楚：

这张表直接对应实验5第一题的填空题。记住DS的初始值不是data段，而是PSP，这一点后面调试时帮了我大忙。

1.2 段定义、入口标号和end伪指令的关系

多个段的定义语法很简单：用segment和ends把段包起来，每个段都要起个名字。名字只是个标号，编译连接后，连接器会为每个段分配一个段地址。代码段里还要写一个入口标号，通常写成start，然后在程序末尾用“end start”告诉编译器入口在哪里。

我见过不少初学者把“end start”理解成“结束start这个段”，这是不对的。end是整个源程序的结束标志，后面的start是可选参数，用来指定程序入口。如果省略不写，连接器会把程序入口设成0，也就是从代码段的第一条指令开始执行。对于实验5第一题这种入口恰好是代码段第一条指令的简单程序，省略start也许还能跑；但一旦代码段开头有数据或者其他初始化代码，IP从0开始执行就会完全跑偏。所以规范写法永远是end start。

段寄存器初始化的顺序也值得说一句。设置SS和SP时有个硬件特性：8086在执行mov ss,ax和紧接着的下一条指令之间会暂时屏蔽外部中断，防止栈指针还没设好就被中断程序压栈。所以写代码时一定要让“mov ss,ax”和“mov sp,立即数”两条指令连着写，中间不要插入其他操作。虽然我们现在调试时感觉不到中断的影响，但这个习惯必须养成。

2. 搭好调试环境，先把第一题的代码跑起来

2.1 现代系统上怎么跑16位程序

《汇编语言（第4版）》配套的MASM和Debug都是16位程序，直接放在Windows的64位环境里跑，系统一般会拒绝运行或者报错。最省事的方案是装一个DOSBox模拟器，再挂载一个目录当DOS工作盘。DOSBox对汇编实验的兼容性很好，MASM、LINK、Debug都能正常工作，而且单步调试时不会出现Windows下那种权限限制。

我自己的做法是解压一份masm工具集到一个目录，比如d:\dos，里面放masm.exe、link.exe、debug.exe三个文件。启动DOSBox后执行挂载命令：

mount c d:\dos c:

然后就可以正常使用masm、link、debug了。编译连接一条龙：

masm test.asm; link test.obj; debug test.exe

命令结尾的分号表示文件名都用默认值，避免交互式提问。Debug加载test.exe之后会停在整个程序的第一条指令之前，接下来就可以用r、d、t、g这些命令操作了。

2.2 第一题完整代码与逐句分析

实验5第一题给出的代码大致是下面这样的。我加了一些注释，方便后面对照分析。

assume cs:code, ds:data, ss:stack data segment dw 0123h, 0456h, 0789h, 0abch, 0defh, 0fedh, 0cbah, 0987h data ends stack segment dw 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 stack ends code segment start: mov ax, stack mov ss, ax mov sp, 16 mov ax, data mov ds, ax push ds:[0] push ds:[2] pop ds:[2] pop ds:[0] mov ax, 4c00h int 21h code ends end start

前面三行是设置栈段：先把stack段的地址放进ax，再通过ax送给ss，然后把sp设为16。这里为什么是16？因为stack段定义的是8个字型数据，一个字占2字节，一共16字节。8086的栈是向下生长的，push时sp先减2再写入数据，所以sp初始应该指向栈顶的下一个单元，也就是栈段底部地址再加16。这样第一次push会把数据写到栈段的最高两个字节。

接下来两行是把data段地址送入ds。这里注意，不能直接写“mov ds,data”，因为8086不允许把一个立即数段地址直接mov到段寄存器，必须先经过ax之类的通用寄存器中转。

真正让人思考的是最后四句push/pop。我一开始想当然地以为这几句会交换data段前两个字的数据，后来用Debug一跑才发现不是那么回事。顺着栈的后进先出走一遍：

• push ds:[0]：把0123h压入栈，sp变成14。
• push ds:[2]：把0456h压入栈，sp变成12。
• pop ds:[2]：弹出的是0456h，写回ds:[2]，这个位置本来不就是0456h吗？没变。
• pop ds:[0]：弹出的是0123h，写回ds:[0]，也没变。

所以四句指令跑完之后，data段的数据跟原来一模一样，一个字都没改。这就是第一题的核心考点：要能看出看似压栈出栈的操作，实际上等价于什么都没做。如果想真正交换ds:[0]和ds:[2]，正确的写法应该是把最后两条pop的顺序调换一下：

push ds:[0] push ds:[2] pop ds:[0] pop ds:[2]

先弹出的数据回到了低地址单元，后弹出的数据回到了高地址单元，两个字就互换了。这个对比放在一起，对栈的理解会一下清晰很多。

2.3 第一题的填空答案应该怎么填

第一题通常还跟着几道填空题，问程序返回前CS、SS、DS、SP分别是多少。这些数值在不同机器、不同DOS环境下不完全一样，所以不能死记硬背，要明白它们之间的关系。

程序被Debug加载后，DS初始指向PSP，也就是程序段前缀，它占据了256字节的系统信息区。CS指向代码段的起始地址。data段和stack段的段地址则取决于连接器为它们分配的位置。用Debug的r命令可以看到各寄存器的实际值，比如在某个环境下CS=076A，SS=077D，DS=0770，SP=16，那就能推断出code段在076A、stack段在077D、data段在0770附近。

SP的值值得单独说。如果一路用t单步执行到int 21h之前，SP应该是16，因为程序执行了两次push和两次pop，栈指针又回到了初始位置。但如果你继续按t执行int 21h，CPU会进入DOS的中断处理程序，系统会压入标志寄存器、CS、IP等返回信息，SP就会变成别的值。所以填空题里问的“程序返回前SP等于多少”，指的是用户程序最后一条指令执行前、即int 21h刚要执行时的SP，也就是16。这个细节在做题和调试时都很容易搞混。

另外，回答“data段中的数据是否改变”时，别只看理论推导，最好亲手在Debug里面验证。方法是在执行int 21h之前，用命令：

-d ds:0

查看data段前16字节，应该看到一串 23 01 56 04 89 07 bc 0a ef 0d ed 0f ba 0c 87 09。注意这里是小端存储：一个字如0123h，在内存里是低字节在前、高字节在后，显示为23 01。很多初学者第一次看这串数据会对不上号，其实只是字节序问题。

3. 第二题：让栈把数据“倒过来”

3.1 题目要求与解题思路

第二题同样给了data段8个字型数据，要求编写code段代码，用栈把这8个字逆序存放回data段。原始数据从低地址到高地址依次是0123h、0456h、0789h、0abch、0defh、0fedh、0cbah、0987h，最后期望data段变成0987h、0cbah、0fedh、0defh、0abch、0789h、0456h、0123h。

思路其实非常直接：栈是后进先出，把8个字依次push进栈，再依次pop出来写回data段，弹出顺序就正好是压入顺序的逆序，天然满足题目要求。这一步也是对栈机制的一次完整实操：连续压栈、连续出栈、栈指针的变化规律，全部都要用到。

要实现这个功能，需要设置好三个要素：data段寄存器指向data段、stack段寄存器指向stack段、sp指向栈顶初始位置。剩下的就是循环控制。8个字是固定数量，用loop循环配合cx寄存器非常合适。关键点在于压栈时要把内存单元地址算准，一个字占2字节，所以bx每次要加2，而不是加1。

3.2 完整代码与压栈出栈过程推演

assume cs:code, ds:data, ss:stack data segment dw 0123h, 0456h, 0789h, 0abch, 0defh, 0fedh, 0cbah, 0987h data ends stack segment dw 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 stack ends code segment start: mov ax, data mov ds, ax mov ax, stack mov ss, ax mov sp, 16 mov bx, 0 mov cx, 8 s_push: push ds:[bx] add bx, 2 loop s_push mov bx, 0 mov cx, 8 s_pop: pop ds:[bx] add bx, 2 loop s_pop mov ax, 4c00h int 21h code ends end start

我建议第一次跑的时候不要一口气执行完，而是在push循环里用t单步走几圈，观察SP怎么从16变成14、12、10，直到变成0。这一步能直观看到栈向低地址方向增长。8次push完成后，栈段里的数据从低地址到高地址依次是0987h、0cbah、0fedh、0defh、0abch、0789h、0456h、0123h。注意，这和data段原始顺序正好相反，而且栈段内部存放的顺序是从栈底到栈顶倒排的。

然后开始pop循环。第一次pop从SS:0000取出0987h，写入ds:[0]；第二次pop从SS:0002取出0cbah，写入ds:[2]；依次下去。8次pop完成后，data段已经变成逆序，而SP重新回到16，栈再次空出来。整个过程严格对称，非常适合用Debug观察。

这里有个小细节值得注意：pop操作直接写内存单元，所以pop ds:[bx]的意思是“把栈顶数据弹出，存入ds段偏移bx处的字单元”。它等价于先读取SS:SP指向的字，然后SP加2，再把读到的值写入目标单元。写成这样在汇编语法上是合法的，也是这个实验要求的核心写法。

3.3 第二题最容易翻车的几个地方

第一坑是忘记初始化ds。如果少了“mov ax,data；mov ds,ax”，那么push ds:[bx]会从PSP区域取数据，压进栈里的根本不是data段的内容，最后写回data段的数据也是一堆莫名其妙的系统信息。

第二坑是sp设置不对。stack段只有16字节，sp必须设为16才能保证8次push刚好用完全部16字节。如果sp设成0，第一次push就会把数据写到栈段地址之前，也就是SS:0000-2处的内存，也就是栈段前面一个段的末尾。在DOS环境下这通常是一些系统数据区，直接往那里写轻则数据错乱，重则整个DOSBox崩溃。如果sp设成32，8次push只会用到低16字节，浪费空间倒还好，但栈指针最终停在16而不是0，整个栈的平衡感就没了。

第三坑是bx递增写错。有人会把add bx,2写成add bx,1，结果第二次push时读取的其实是同一个字的低字节和高字节，整个数据全乱。这个错误在Debug里看栈数据时会发现每一个字都变成两个字节的拼接，非常诡异。

第四坑是循环计数寄存器冲突。push和pop循环都用了cx，写完第一个loop后cx已经是0，再开始第二个循环前必须重新mov cx,8。如果忘记重置，第二个循环一次都不会执行。这个错误很隐蔽，因为编译连接都不会报错，只有运行结果不对，一定要靠调试才能发现。

我用Debug实际验证过的操作顺序是：编译连接后，先用g命令运行到int 21h之前，然后用d命令看data段和stack段。data段显示87 09 ba 0c ed 0f ef 0d bc 0a 89 07 56 04 23 01，和预期逆序一致。注意这里又是小端显示，0987h显示成87 09。如果看到的数据和题目答案对不上，先检查自己是不是按小端读的。

4. 第三题：一个大写转换背后的位运算思想

4.1 ASCII码里藏着一位开关

第三题的data段换成了字符串：

data segment db 'ibm ' db 'dec ' db 'dos ' db 'vax ' data ends

每个字符串固定16字节，前3个是小写字母，后面13个是空格，用空格补齐到16字节。这样设计的目的是让每一行长度一致，寻址的时候可以按16的倍数跳转。

题目要求把每个单词的头一个字母改成大写。这里的关键知识点是小写字母和大写字母在ASCII码中的关系。'a'的ASCII码是61h，'A'是41h，两者相差20h。同理，'b'(62h)与'B'(42h)、'c'(63h)与'C'(43h)都相差20h。小写转大写，最直接的做法是减20h，但对已经是大写的字母再减20h就会变成控制字符，完全错误。

用二进制看会更清楚：'a'是0110 0001b，'A'是0100 0001b，两者只有第5位不同。小写字母第5位是1，大写字母第5位是0。所以只要把第5位清零，其他位保持不动，就能把小写字母变成大写字母。这个操作用一个and指令就能完成：

and al, 11011111b

11011111b就是0DFh，把al的第5位强制清零。对已经是大小写字母的字符都不会造成额外破坏。

4.2 只改首字母的完整代码

assume cs:code, ds:data data segment db 'ibm ' db 'dec ' db 'dos ' db 'vax ' data ends code segment start: mov ax, data mov ds, ax mov bx, 0 mov cx, 4 s: mov al, [bx] and al, 11011111b mov [bx], al add bx, 16 loop s mov ax, 4c00h int 21h code ends end start

这段代码的思路很简单：data段的第0、16、32、48字节分别是四个单词的首字母，用bx从0开始，每处理完一行加16，循环4次。mov al,[bx]把当前行的首字母取出来，and之后写回去，就完成了转换。

为什么是加16而不是加3？因为每行定义是16字节，下一行的首字母在第16个字节处。如果数据段里每行只精确写了3个字节而不补空格，那寻址就只能加3。这里补空格的好处就是把行长度固定下来，访问规则变得非常规整，这也算是一点工程上的经验。

用Debug验证时，执行完程序后查看data段，能看到每个字符串首字母变成大写：'Ibm'、'Dec'、'Dos'、'Vax'。在Debug的d命令右侧字符显示区可以非常直观地看到这种变化。

4.3 扩展：把整个单词都改成大写的做法

实验5只要求改首字母，但把整个单词都改成大写是非常好的进阶练习。这里会碰到一个经典的嵌套循环问题：外层循环控制行数，内层循环控制每行的3个字母，而loop指令只会用cx计数，内外层共用cx必然冲突。

解决办法有很多，最符合本章主题的是用栈保护外层计数。思路是进入内层循环前先把cx压栈保存，内层循环结束后再弹出来继续外层循环。这样一来，栈的运用和第3题完全呼应上了。

assume cs:code, ds:data data segment db 'ibm ' db 'dec ' db 'dos ' db 'vax ' data ends code segment start: mov ax, data mov ds, ax mov bx, 0 mov cx, 4 s0: push cx mov si, 0 mov cx, 3 s1: mov al, [bx + si] and al, 11011111b mov [bx + si], al inc si loop s1 pop cx add bx, 16 loop s0 mov ax, 4c00h int 21h code ends end start

内层用si作为行内偏移，从0到2处理3个字母。外层用bx定位行首，处理完一行后bx加16。push cx和pop cx分别安排在内层循环前后，外层cx的值被完整保护下来。这个模式在以后的汇编编程里会反复出现，务必要吃透。

如果不用栈保护，也可以把外层循环计数放到dx里，或者用内存单元保存。但栈保护法在这章里自然、顺手，还能加深对栈临时保存数据这一作用的理解。

5. 实验5调试实录与高频问题排查

5.1 调试时的完整操作流程

我强烈建议做实验5时不要只在纸上写代码然后编译一次看结果，而是把Debug的看家本领全部用上。下面是针对第二题最有效的调试路径。

编译连接后进入Debug：

debug test.exe

先输入r，观察CS、SS、DS、SP、IP。加载完成后，CS应该指向code段，IP指向start标号对应的那条指令。DS指向PSP，SP指向系统初始的栈位置。

输入g命令运行到我们关心的程序入口之前，比如直接输入：

g 地址

地址可以用-u反汇编后看到的指令地址，也可以用相对偏移。不过对实验5来说，直接单步走更直观。输入t执行一条指令后，观察寄存器变化：执行mov ax,data后ax变成data段地址；执行mov ax,stack后ax变成stack段地址；执行mov ss,ax后SS变化；执行mov sp,16后SP变成16。每一步都对应源代码的一行，这种对应关系对理解汇编指令的执行机制特别有效。

在push循环里，每次按t前可以先用d ss:0查看栈段当前内容，看数据是怎么从高地址往低地址填的。在pop循环里再查看ds:0，看data段是怎么被从逆序覆盖回来的。

要查看程序运行结果时，千万别等整个程序跑完退出Debug再重新加载。因为int 21h执行后程序返回DOS，DS等寄存器的值会被系统改掉，那时候再看内存就不是程序的数据段了。正确做法是使用g命令让程序停在int 21h这一行之前，然后再用d命令查看data段和stack段。

比如先反汇编：

-u

找到“int 21h”那条指令的地址，比如076D:0012，然后执行：

-g 076d:0012

程序就会运行到int 21h前停下来，此时查看内存正是程序执行完push/pop之后、尚未返回DOS的状态，和实验题里问的“程序返回前”完全对应。

5.2 高频问题速查表

做实验5时我踩过不少坑，也帮别人排查过类似问题，下面这些现象是最常见的。

这些坑大多数不是编译层面的，而是运行和调试层面的，不亲手做一遍根本意识不到。

5.3 几个越用越顺手的调试技巧

调试汇编程序时，我习惯把寄存器窗口和内存窗口配合着看。每次执行完一条指令，先用r看寄存器的变化，再用d看对应内存段的变化。因为8086的寄存器数量有限，对照起来很快就能定位是哪个环节出了问题。

定位循环类问题最有效的招数是“缩小循环次数”：临时把cx改成2或者1，跑完看内存变化对不对，确认逻辑没问题后再改回8。这样做的好处是把复杂循环的执行路径先简化，避免一次出错不知道是循环体的问题还是循环次数的问题。

另外，我每次修改源程序后，会把旧的obj文件删掉再重新编译连接。MASM和LINK在遇到重名文件时有时候会用旧的obj继续连接，导致Debug里运行的程序根本不是新编译的版本。这个操作虽然简单，但能省掉很多莫名其妙的“为什么改了没效果”的困扰。

还有一个小技巧：保存一份“源文件加注释”的副本，专门用来记录每个版本改了哪里。做实验5的时候，我在第一题、第二题、第三题之间来回切换代码，经常改完这个忘了那个，有版本记录就能随时回退。

最后说点实际的

做完实验5，我重写了三遍代码，每一遍的收获完全不同。第一遍拿着书上的代码照抄，跑通后只觉得“原来如此”；第二遍不看答案自己写第二题，写到push循环时才发现sp该设成16这个值并不是理所当然的，要自己算一遍才能理解；第三遍尝试把所有三段代码合并成一个程序，调试时被cx冲突问题折磨了半天，才真正体会到为什么内层循环计数要用栈保存。

如果你正在做这个实验，我建议你也试试这个流程：先不看任何参考把第一题的程序从零敲出来，用Debug单步跑完，回答出每个填空；再独立写出第二题的循环，用d命令验证逆序；最后给第三题写一个能同时处理首字母和全部字母的版本。这一套做完，多个段、栈、地址计算、循环控制这些知识点基本就焊死在脑子里了。

附上我调试时常用的几条Debug命令，初次接触的人可以先抄下来，边用边记：r查看寄存器，d查看内存，u反汇编，t单步执行，g运行到指定地址，q退出Debug。所有的分析都要落实到内存变化上，这是汇编学习和高级语言学习最大的不同。