汇编语言 实验1 用机器指令和汇编指令编程

实验1 用机器指令和汇编指令编程

一、实验目的

  1. 熟练掌握使用debug工具编写和调试x86汇编命令的方法
  2. 掌握8086CPU、寄存器、内存的基础知识
  3. 理解并掌握内存中多字节数据的存放：小端法
  4. 理解并掌握「栈」内存空间的特性和使用
  5. 掌握指令mov, add, sub, jmp, push, pop的基础用法

二、实验内容

  1. 教材实验1（P35）
  2. 教材实验2（P71）
    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：
  3. 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
  4. 将 P74 实验任务(1)中第1行的 mov ax, ffff → 改为 mov ax, 0022

三、实验结论

1. 教材实验1结论

实验任务(1)

  1. 采用e命令从0:200内存开始写入4行命令的机器码，并用d命令进行查看，可以看到写入成功。
    由于t命令为执行CS:IP指向内存单元处命令，需要用r命令将CS:IP置为0:200。
  2. 再次使用r命令查看寄存器，可以看到CS:IP已经指向0:200，下一条命令与输入命令一致。
    使用4次t命令，可以看到调试结果。
  3. 采用a命令直接输入指令。a命令在不带参数的情况下默认从CS:IP开始输入，因此不需要设置CS:IP的值。
  4. 用d命令可以看到输入成功。
  5. 再次使用r命令查看寄存器，可以看到下一条命令与输入的第一条命令一致。
    使用4次t命令，可以看到调试结果。

实验任务(2)

  1. 采用a命令向2000:0输入指令。
  2. 使用d命令和u命令可以看到输入成功。
  3. 观察代码可以发现，该段代码为循环对ax做乘2运算，因此控制好运行次数即可得到2的8次方。
    用r命令可以看到CS:IP不为2000:0，调整后开始调试：
  4. 重复8次add运算，最终得到2的8次方为1000H（即ax的值）

实验任务(3)

  1. 使用d命令查看内存FFFOOH~FFFFFH中的内容
  2. 可以从右侧的ASCII码预览中看到最后一行有01/01/92的字样，推测为生产日期。
    用e命令常识对对应字节进行更改，并查看。

    可以看到更改无效。
    根据书1.15中的8086PC机内存地址空间分配可知，C0000H~FFFFFH为各类ROM空间，只读存储器无法写入内容，因此修改无效。

实验任务(4)

  1. 首先使用d命令查看B8100H的内容，可以很明显的看到输入的命令出现在了B810:0040的位置，这里就可以推测该段内存空间与显示有关。
    向B8100H中写入要求数据，可以看到右上角出现图形。
  2. 更改数据，可以看到图形分为4块，每块的图案，背景色都在改变。
  3. 再向其他内存区域写入数据，可以看到不同区域也出现了不同图案。

    根据书1.15中的8086PC机内存地址空间分配可知，A0000H~BFFFFH为显存空间，向该段内存空间写入的数据都会被输出到显示器上。并且各字节分别控制显示器的不同像素区域。

2. 教材实验2结论

实验任务(1)

  1. 使用 e 命令修改 内存单元0022:0~0022:f 中的数据，使用d命令可以看到正确输入
  2. 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）


    此时使用d命令查看内存2200:00FC00FF，可以看到00FC00FF被修改为AA AC A2 A4。

    继续调试。

    再次使用d命令查看内存2200:00FC00FF，可以看到00FC00FF被修改为56 57 54 55。
  4. P74 中指令执行后各个寄存器填空结果如下，与调试结果一致。需要注意的是8086采用小端模式，高地址存储高位。

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。

    可以看到执行mov ss,ax后，下一条指令就是mov ax,3123，mov sp,10被自动执行了。Debug的T命令在执行修改寄存器SS的指令时，下一条指令也紧接着被执行。
    同时，在执行完mov ss,ax和mov sp,10后，2000:0~2000:f开始出现数据，数据中出现了2000，与AX的值对应；0112与IP对应；073F与CS对应；01A3未知。

    执行完mov ax,3123后，2000:0~2000:f中数据发生改变，AX,IP,CS的值均有出现，但所在未知发生变化；01A3未知。

    执行完push ax后，3123入栈，AX,IP,CS的值上移。


    执行完mov ax,3366后，栈中AX,IP,CS的对应发生改变。

    执行完push ax后，3366入栈，AX,IP,CS的值上移。

以文字方式陈述：
3. 前3行汇编指令的功能，特别是，mov sp, 10意味着什么？初始时栈顶和栈底分别是？

mov ax,2000      //将2000送入ax
mov ss,ax      //将ax送入ss 这两步为设置栈顶的段地址为2000
mov sp,10      //将10送入sp 即设置栈顶的偏移地址为10

此时栈顶栈为 2000:10；栈底为底2000:e
4. 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。
很明显可以看到，栈中实际上存储了当前部分寄存器的值（01A3未知）;而这些变化是在执行完mov ss,ax和mov sp,10后，即设定了栈的位置后出现的，可以推测是T命令调试时的暂存的程序现场，一开始未出现是因为栈不在设定的位置。

四、实验总结

  1. T命令为执行CS:IP指向的内存单元处的指令，而A命令可以向指定位置写入命令，如果需要执行该部分命令，需要更改CS和IP的取值。
  2. Debug的T命令在执行修改寄存器SS的指令时，下一条指令也紧接着被执行。
  3. Debug的在执行T命令时，实际上利用了CPU提供的单步中断功能，引发中断时会将部分寄存器内容，特别是CSIP（这两个寄存器指示了下一条指令的位置）入栈，以便恢复程序继续运行。
    但是01A3并未在寄存器中出现，可以推测为某种指令或是指示入栈的程序现场的标志。
    根据这一条可以推测，Debug的T命令在执行修改寄存器SS的指令时，为了保证入栈的程序现场不出现混乱，默认一起执行下一条指令（一般为对SP的修改）。
  4. 根据8086CPU内存地址空间分配的情况可以看到，除了RAM外，还有显存区域和ROM区。
    向显存区域写入数据会改变图像的显示情况，不同的地址控制不同像素区域，存储的数据控制对应区域显示的符号和底色。
    ROM为只读存储器，不可被修改，一般存储不可被更改的关键信息。
posted @ 2020-10-13 10:01  GoatKing  阅读(191)  评论(2)    收藏  举报