实验1 用机器指令和汇编指令编程
一、实验目的
- 熟练掌握使用debug工具编写和调试x86汇编命令的方法
- 掌握8086CPU、寄存器、内存的基础知识
- 理解并掌握内存中多字节数据的存放：小端法
- 理解并掌握「栈」内存空间的特性和使用
- 掌握指令mov, add, sub, jmp, push, pop的基础用法
二、实验准备
- 复习教材第1~2章内容，完成教材内相关检测点
- 复习教材第3章「栈」的知识：栈的特性、寄存器 SS 和 SP、指令 push 和 pop ，完成教材
3.6~3.9 节内的问题 3.6~3.12，检测点 3.1~3.2
- 结合教材实验1（P35）和课程QQ群文件中的文档，学习debug工具用法。在课程QQ群文件->工具软件及相关文档说明文件夹，有如下文档：
关于汇编实验软件的简要说明.pdf
debug工具简介及用法.pdf
三、实验内容
1. 教材实验1（P35）
实验任务(1)：可参照教材P41-43的(7) E命令和U命令完成；
由于在该实验中机器码行数较多，且用到的知识点大致相同，因此只针对前四行机器码进行实验；
实验任务(2)：与教材P20的检测点(2)相似且相关；
2. 教材实验2（P71）
练习「1.预备知识:Debug 的使用」在练习基础上，完成「2. 实验任务」
为了便于验证实验结果，对「2. 实验任务」的(1)做如下两点调整：
① 在使用 a 命令输入指令调试之前，先使用 e 命令将内存单元 0022:0 ~0022:7连续 8 个字节数据修改为 50H, 51H, 52H, 53H, 54H, 55H, 56H, 57H
② 将 P74 实验任务(1)中第1行的 mov ax, ffff → 改为 mov ax, 0022
实验前，请先从理论上分析指令执行后各个填空处的值，并记录下来。
四、实验结论
1. 教材实验1结论
实验任务(1)
机器码数据较多，只用前4行实验即可。
用e命令和a命令两种方式，写入内存。用t命令单步调试。附上实验截图。
- 使用a命令
- 使用e命令
实验任务(2)
附上a命令写入和t命令单步调试实验截图。对于单步调试较多的部分，只截调试开始，和调试出正确结果的部分即可。
实验任务(3)
根据右侧的的可见字符推断生产日期为1992/01/01
使用e命令对FFF00H~FFFFFH部分的数据进行修改，数据没有改变，由于该部分地址为ROM区，只能读，无法更改只读存储器中的内容；
实验任务(4)
可以发现在命令行窗口上出现了对应输入字节内容的图案，由于改写数据部分为显存数据空间，因此对其中数据进行修改，就会影响窗口图像输出；
2. 教材实验2结论
实验任务(1)
① 截图记录：使用 e 命令修改 内存单元0022:0~0022:f 中的数据，及修改后查看是否正确写入的操作
② 截图记录：使用 a 命令输入的 p74 指令
③ 截图记录：每一行指令单步调试（如单步调试步骤多，可分屏截图，但不要有遗漏）
④ P74 中指令执行后各个寄存器填空结果，以在文档中手工标注或手机拍照截图方式复制在文档中。 对于③单步调试的观察，与理论上分析的结果进行比较，检验是否一致。如不一致，分析原因。
mov ax,0022
mov ds,ax
mov ax,2200
mov ss,ax
mov sp,0100
mov ax, [0] ;ax=5150
add ax, [2] ;ax=A4A2
mov bx, [4] ;bx=5554
add bx, [6] ;bx=ACAA
push ax ;sp=00FE;修改的内存单元的地址是：2200:00FE~FF 内容为：A4A2
push bx ;sp=00FC;修改的内存单元的地址是：2200:00FC~FD 内容为：ACAA
pop ax ;sp=00FE; ax=ACAA
pop bx ;sp=0100; bx=A4A2
push [4] ;sp=00FE;修改的内存单元的地址是：2200:00FE~FF 内容为：5554
push [6] ;sp=00FC;修改的内存单元的地址是：2200:00FC~FD 内容为：5756
经检验，理论分析与实验结果一致。
实验任务(2)
① 截图记录图 3.19 中使用 a命令输入的 7 行指令，使用 e 命令修改 2000:0~2000:f 的值， 及修改后查看的部分
② 单步调试每一行汇编指令的截图。每一条指令单步调试后，都使用 d 命令查看
2000:0~2000:f 的值。观察每一条指令执行后相关寄存器值的变化，及 2000:0~2000:f 单元值的变化，并思考原因。
查阅相关资料后，得出结论：
- mov ss,ax后一条指令跳过的原因：
每条指令执行完毕时检查标志寄存器的TF位的值，如果TF=1（即代表为单步执行），则程序会停下。
但是有种特殊情况就是，当改变ss的值的时候，操作系统会禁用单步执行，这样做是为什么呢？通常情况下，改写了ss的值后，随后也会改变sp的值，这两步通常是一个整体，要么同时执行，要么同时不执行，所以也就有了当改变ss的值后不响应TF=1。 - 在2000:0~2000:f存储空间值在执行命令后出现变化原因：
在上一个原因的基础上加以阐述，在mov ss,ax 命令后，会出现中断情况，而中断情况下一定是要保存住CS和IP寄存器内容的，不然中断恢复后代码不就不知道从哪里开始运行了，其余的寄存器也是同理，因此在对在对段寄存器进行值修改时，这些寄存器的值就按一定顺序暂存在了这段未使用的栈空间内。
以文字方式陈述：
① 前3行汇编指令的功能，特别是，mov sp, 10意味着什么？
第一行指令：为ax赋值2000H
第二行指令：为段寄存器ss赋值2000H
第三行指令：设置偏移地址sp为10；
② 基于单步调试观察到的变化，给出你对此的思考及可能原因分析。
当执行完 mov ss,ax后，定义的未使用的栈空间中的值发生变化；
猜测原因：栈空间被使用成为了CS,IP,SS,SP,DS的数据暂存，应该执行中断操作下的保护措施。
