实验 1 8086 汇编指令编码和调试

四、实验结论

1. 实验任务1

2. 实验任务2

• 使用 d 命令在 debug 模式下查看内存内容。

  -d fff0:f0 ff
  FFF0:00F0  F4 00 00 00 00 30 31 2F-30 31 2F 39 32 00 FC 55   .....01/01/92..U
  

• 使用 e 命令修改内存中的内容，并使用 d 命令查看结果

  • 结论：无法修改
  • 原因分析：FFF00H~FFFFFH 对应内存为 ROM，只可读不可写

3. 实验任务3

在debug中，使用 e 命令，向内存单元填写数据。
-e b800:0 03 04 03 04 03 04 03 04 03 04
从 b800:0 开始的内存单元开始，依次写入十六进制数据 04 03，重复写 5 次。

在 debug 中，使用 f命令，向内存单元批量填写数据。
-f b800:0f00 0f9f 03 04
把内存单元区间 b800:0f00 ~ b800:0f9f 连续 160 个字节，依次重复填充十六进制数据 03 04。

4. 实验任务4

已知内存单元 00201H ~ 00207H 分别存放数据（如下图所示），00220H ~ 0022fH 用作栈空间。

在debug环境中，按顺序录入以下内容，单步跟踪调试，观察寄存器和内存空间00200H~00207H，以及，栈空间 00220 ~ 0022fH 内容变化情况。记录实验结果。回答问题，验证和你的理论分析结果是否一致。

(1) 单步执行，在执行 push 指令和 pop 指令时，观察并记录栈顶偏移地址的寄存器 sp 值的变化情况。

-e 20:0 10 20 30 40 50 60 70 80
-a
mov ax, 20
mov ds, ax
mov ss, ax
mov sp, 30
push [0] ; 执行后，寄存器(sp) = _2e_
push [2] ; 执行后，寄存器(sp) = _2c_
push [4] ; 执行后，寄存器(sp) = _2a_
push [6] ; 执行后，寄存器(sp) = _28_
pop [6] ; 执行后，寄存器(sp) = _2a_
pop [4] ; 执行后，寄存器(sp) = _2c_
pop [2] ; 执行后，寄存器(sp) = _2e_
pop [0] ; 执行后，寄存器(sp) = _30_

(2) push [6] 指令执行结束后， pop [6] 指令执行结束前，使用 d 命令 d 20:20 2f 查看此时栈空间的数据。

(3) pop [0] 指令执行结束后，使用d命令 d 20:0 7 查看此时数据空间内的数据是否有变化。

(4) 如果把最后四条指令改成截图中的顺序， pop [6] 指令执行结束后，使用d命令 d 20:0 7 查看此时数据空间内的数据是否有变化。

5. 实验任务5

在 debug 环境中，实践以下内容。

先使用f命令，把 00220H ~ 0022fH 区间的 16 个字节内存单元值全部修改为 0。并使用 d 命令查看确认。
然后，使用 a 命令、r 命令、t命令写入汇编指令并单步调试。

观察并思考：
问题1：使用 t 命令单步执行 mov ss, ax 时，是单步执行完这一条指令就暂停了吗？后面的指令 mov sp, 30 是什么时候执行的？

• 未暂停
• 执行完 mov ss, ax 后 紧接着执行了 mov sp, 30

问题2：根据汇编指令，前三条指令执行后，00220H ~ 0022fH 被设置为栈空间。并且，初始时，已通过f命令将初始栈空间全部填充为 0。观察单步调试时，栈空间 00220H ~ 0022fH 内存单元值的变化，特别是图示中黄色下划线表示出的数据值。根据实验观察，尝试思考和分析原因。

• 栈空间内存储 CS:IP 内容，用于记录 CPU 中断信息
• CPU 处理中断时将 PSW、CS、IP 依次压入栈中
• PSW 程序状态字: 0000 0001 1001 0100
  • 8(TF): 陷阱标志 Debug
  • 9(IF): 中断允许标志
  • 10(DF): 字符串操作的方向标志
  • 11(Overflow): 溢出标志

6. 实验任务6

使用任何一款文本编辑器，编写8086汇编程序源码。

; task6.asm
assume cs:code
code segment
start:
    mov cx, 10
    mov dl, '0'
s:  mov ah, 2
    int 21h
    add dl, 1
    loop s
    mov ah, 4ch
    int 21h
code ends
end start

使用 masm、link，汇编、链接，得到可执行文件 task6.exe。运行程序。结合程序运行结果，理解程序功能。

• 循环 10 次，输出 dl 中的字符，dl += 1

使用 debug 工具，调试 task6.exe。根据第 4 章所学知识，任何可执行程序在执行时，都有一个引导程序负责将其加载到内存，并将CPU控制权移交给它，也即将 CS:IP 指向可执行程序中第一条机器指令。在加载可执行程序时，可执行前面 512 字节是程序段前缀PSP(Program Segment Prefix)，用于记录程序一些相关信息。
在debug中，使用 d 命令，查看 task6.exe 的程序段前缀，观察这 256 个字节的内容，验证前两个字节是否是 CD 20。

• 是

7. 实验任务7

下面程序的功能是，完成自身代码的自我复制：把 mov ax, 4c00h 之前的指令复制到内存 0:200 开始的连续的内存单元。
补全程序，并在 debug 中调试验证，确认是否正确实现了复制要求。

; task7.asm
assume cs:code
code segment
    mov ax, _cs_
    mov ds, ax
    mov ax, 0020h
    mov es, ax
    mov bx, 0
    mov cx, _17h_
s:  mov al, [bx]
    mov es:[bx], al
    inc bx
    loop s
    mov ax, 4c00h
    int 21h
code ends
end

(1) 补全程序。说明这样填写的依据。

• 将数据段寄存器 ds 指向 代码段 cs；
• cx 用作 loop 计数，将其次数设置为代码到 mov ax, 4c00h 部分的长度

(2) 在 debug 中调试，使用 g 命令将程序执行到 loop s 之后、 mov ax, 4c00h 之前，然后，使用 u 命令对 0:200h 开始的内存单元反汇编，确认是否把 task7.asm 中 line3-line12 的代码复制到了目标内存空间。

五、实验总结

• 通过本次实验，练习了使用 dosbox 与 masm 模拟 8086cpu 的汇编环境；
• 了解了 8086cpu 中内存的类型；
• 练习了汇编语言源码的编写，并通过编译、链接、执行得到汇编语言的程序；
• 通过 debug 的方式，观察对内存的访问方式，学会了 8086cpu 在处理程序中断时的方式。