计算机课程实验报告-《汇编语言与微机原理》[]

1、常熟理工学院计算机科学与工程学院实验报告 2013-2014 学年 第 2 学期课程名称 汇编语言与微机原理 专 业 计算机科学与技术 班 级 计科121 学 号 090312115 姓 名 王海波 实验地点 N6-106 指导老师 张 雪 伍 实验报告要求1在实验课前要认真预习实验内容，熟习实验的原理、方法及算法等。2根据实验指导书要求，认真完成实验内容；实验结束后，按照实验报告的要求认真填写相关内容。3实验时要带好实验指导书、实验报告本。4实验时要严肃认真，不得互相抄袭。5实验课的成绩由实验预习、实验过程、实验结果和实验报告四部分构成。实验名称实验一 查看CPU和内存，用机器指令和汇编指令

2、编程实验目的掌握DEBUG 的基本命令及其功能实验设备PC机器一台实验日期一、实验预习训练1.预备知识：Debug的使用(1)什么是Debug?Debug是DOS、Windows都提供的实模式(8086方式)程序的调试工具。使用它，可以查看CPU各种寄存器中的内容、内存的情况和在机器码级跟踪程序的运行。(2)我们用到的Debug功能用Debug的R命令查看、改变CPU寄存器的内容；用Debug的D命令查看内存中的内容；用Debug的E命令改写内存中的内容；用Debug的U命令将内存中的机器指令翻译成汇编指令；用Debug的T命令执行一条机器指令；用Debug的A命令以汇编指令的格式在内存中写入

3、一条机器指令。(3)进入DebugDebug是在DOS方式下使用的程序。我们在进入Debug前，应先进入到DOS方式。用以下方式可以进入DOS：重新启动计算机，进入DOS方式，此时进入的是实模式的DOS。在Windows中进入DOS方式，此时进入的是虚拟8086模式的DOS。 (4)用R命令查看、改变CPU寄存器的内容1）显示CPU内部所有寄存器内容和标志位状态；格式为：-R2）显示和修改某个指定寄存器内容，格式为：-R 寄存器名若要修改一个寄存器中的值，比如AX中的值，可用R命令后加寄存器名来进行，输入“r ax”后按Enter键，将出现“：”作为输入提示，在后面输入要写入的数据后按Ente

4、r键，即完成了对AX中内容的修改。若想看一下修改的结果，可再用R命令查看。(5)用Debug的D命令查看内存中的内容1）格式：-d 段地址:偏移地址，Debug将列出从指定内存单元开始的128个内存单元的内容。使用D命令，Debug将输出3部分内容，如图2.34所示。中间是部分从指定地址开始的128个内存单元的内容，用十六进制的格式输出，每行的输出从16的整数倍的地址开始，最多输出16个单元的内容。左边是每行的起始地址。右边是每个内存单元中的数据对应的可显示的ASCII码字符。2)格式：-d 段地址:起始偏移地址 结尾偏移地址，Debug将列出指定范围的内存单元的内容。(6) 用Debug的E

5、命令改写内存中的内容，有两种格式：1）格式：-e 起始地址 数据 数据 数据，如要将1000：0开始的10个内存单元修改为09，可以用”-e 1000:0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9”2）格式：-e起始地址，逐个单元相继地修改。如：-e 1000:10 1000:0010 6D.0 61.1 72.2 6B.1c输入e 1000:10 ，Debug 显示起始地址1000:0010，和1000:0010单元的原始内容：6D，然后光标停在“.”的后面提示输入想要写入数据，输入数据0，然后按空格键，即用输入的数据0改写了当前的内存单元。当前单元处理完成后，Debug将接着显示下一个内存单

6、元的原始内容，并提示读者进行修改，可以用同样的方法处理。改写完毕后，按Enter键，E命令操作结束。可以用E命令向内存中写入字符，比如：用E命令从内存1000:0开始写入：数值1、字符“a”，数值2，字符“b”，数值3，字符“c”，可以用：“-e 1000:0 1 a 2 b 3 c”修改的结果是，向1000:0、1000:2、1000:4单元中写入数值1、2、3，向1000:1、1000:3、1000: 5单元中写入字符“a”、“b”、“c”的ASCII码值：61H、62H、63H。也可以用E命令向内存中写入字符串，比如：用E命令从内存1000:0开始写入：数值1、字符串“a+b”、数值2、

7、字符串“c+”、字符3、字符串“IBM”。 可以用：-e 1000:0 1 “a+b” 2 “c+” 3 “IBM” 。可以用E命令向内存中写入机器码比如要从内存1000:0单元开始写入这样一段机器码：机器码 对应的汇编指令b80100 mov ax,0001b90200 mov cx,000201c8 add ax, cx可用：”-e 1000:0 b8 01 00 b9 02 00 01 c8”(7) 用U命令查看写入的或内存中原有的机器码所对应的汇编指令1）-U 段地址:偏移地址该命令从指定地址开始，反汇编32个字节，若地址省略，则从上一个U命令的最后一条指令的下一个单元开始显示32个字

8、节。2）-U地址范围该命令对指定范围的内存单元进行反汇编 (8)使用T命令，可以执行CS:IP指向的指令，格式：-t，指令执行后，Debug显示输出CPU中寄存器的状态。(9)用Debug的A命令以汇编指令的形式在内存中写入机器指令。格式：-A 段地址:偏移地址该命令从指定地址开始允许输入汇编语句，把它们汇编成机器代码相继存放在从指定地址开始的存储器中。二、实验内容(1)使用Debug，将下面的程序段写入内存，逐条执行，观察每条指令执行后，CPU中相关寄存器中内容的变化。机器码 汇编指令b8 20 4e mov ax,4E20H05 16 14 add ax,1416Hbb 00 20 mov

9、 bx,2000H01 d8 add ax,bx89 c3 mov bx,ax01 d8 add ax,bxb8 1a 00 mov ax,001AHbb 26 00 mov bx,0026H00 d8 add al,bl00 dc add ah,bl00 c7 add bh,alb4 00 mov ah,000 d8 add al,bl04 9c add al,9CH提示：可用E命令和A命令以两种方式将指令写入内存。注意用T命令执行时，CS:IP的指向。(2)将下面3条指令写入从2000:0开始的内存单元中，利用这3条指令计算2的8次方。mov ax,1add ax,axjmp 2000:0

10、003(3)查看内存中的内容PC机主板上的ROM中写有一个生产日期，在内存FFF00HFFFFFH的某几个单元中，请找到这个生产日期并试图改变它。(4)向内存从B8100H开始的单元中填写数据，如：-e B810：0000 01 01 02 02 03 03 04 04请读者：先填写不同的数据，观察产生的现象；再改变填写的地址，观察产生的现象。实验报告必须包含内容说明：写出在DEBUG状态下编写、运行程序的过程以及调试所中遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。三、实验过程（主要步骤、实现代码）（）（2）（3）（4）四、实验结果（遇到的问题及解决方法）第三条的

11、改变日期没搞懂怎么弄，其余都还好。开始做第一条的时候忘记了分配ip地址导致没做出来。五、心得体会 (实验收获)得多看书上的讲解，理解的把题目做出来。实验预习20%实验过程20%实验结果30%实验报告30%成绩日期实验名称实验二 用机器指令和汇编指令编程实验目的掌握DEBUG 的几个补充的命令及其功能。实验设备PC机器一台实验日期一、实验预习训练1.预备知识：Debug命令的补充(1)在D命令中使用段寄存器格式：“d 段寄存器:偏移地址”，以段寄存器中的数据为段地址SA，列出从SA：偏移地址开始的内存区间中的数据。以下是4个例子：-r ds:1000-d ds:0 ;查看从1000:0开始的内存

12、区间中的内容-r ds:1000-d ds:10 18 ;查看1000:101000:18中的内容-d cs:0 ;查看当前代码段中的指令代码-d ss:0 ;查看当前栈段中的内容(2)在E、A、U命令中使用段寄存器在E、A、U这些可以带有内存单元地址的命令中，也可以同D命令一样，用段寄存器表示内存单元的段地址。以下是3个例子：-r ds:1000-e ds:0 11 22 33 44 55 66 ;在从1000:0开始的内存区间中写入数据-u cs:0 ;以汇编指令的形式，显示当前代码段中的代码，0代码的偏移地址-r ds:1000-a ds:0 ;以汇编指令的形式，向从1000:0开始的内

13、存单元中写入指令(3)下一条指令执行了吗？在Debug中，用A命令写一段程序：mov ax,2000mov ss,axmov sp,10 ;安排2000:00002000:000F 为栈空间，初始化栈顶。mov ax,3123 push axmov ax,3366push ax ;在栈中压入两个数据。在用T命令单步执行mov ax,2000后，显示出当前CPU各个寄存器的状态和下一步要执行的指令：mov ss,ax；在用T命令单步执行mov ss,ax后，下一条指令应该是mov sp,10，却变成了mov ax,3123？注意，在用T命令单步执行mov ss,ax 前，ax=0000，ss=0

14、b39，sp=ffee，而执行后 ss=2000，sp=0010。ss变为2000是正常的，这正是mov ss,ax的执行结果。而能够将sp设为0010的只有指令mov sp,10，看来，mov sp,10一定是得到了执行。在用T命令执行mov ss,ax的时候，它的下一条指令mov sp,10也紧接着执行了。整理一下我们分析的结果：在用T命令执行mov ss,ax的时候，它的下一条指令mov sp,10也紧接着执行了。一般情况下，用T命令执行一条指令后，会停止继续执行，显示出当前CPU各个寄存器的状态和下一步要执行的指令，但T命令执行mov ss,ax的时候，没有做到这一点。不单是mov s

15、s,ax，对于如：mov ss,bx，mov ss,0，pop ss等指令都会发生上面的情况，这些指令有哪些共性呢？它们都是修改栈段寄存器SS的指令。结论：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。二、实验内容(1)使用Debug，将上面的程序段写入内存，逐条执行，根据指令执行后的实际运行情况填空。mov ax,ffffmov ds,axmov ax,2200mov ss,axmov sp,0100mov ax,0 ;ax= add ax,2;ax= mov bx,4 ;bx= add bx,6;bx= push ax ;sp= ;修改的内存单元的地址是 内容为

16、 push bx ;sp= ;修改的内存单元的地址是 内容为 pop ax ;sp= ;ax= pop bx ;sp= ;bx= push 4;sp= ;修改的内存单元的地址是 内容为 push 6 ;sp= ;修改的内存单元的地址是 内容为 (2)仔细观察下图中的实验过程，然后分析：为什么2000:02000:f中的内容会发生改变？用Debug进行实验的示例实验报告必须包含内容说明： 写出在DEBUG状态下编写、运行程序的过程以及调试所中遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。三、实验过程（主要步骤、实现代码）四、实验结果（遇到的问题及解决方法）五、心得体会

17、 (实验收获)实验预习20%实验过程20%实验结果30%实验报告30%成绩日期实验名称实验三 汇编语言程序的调试与运行实验目的1熟练掌握编写汇编语言原程序的基本框架。2熟悉在PC机上编辑、汇编、连接、调试和运行汇编语言程序的过程。实验设备PC机器一台实验日期一、实验预习训练一个汇编语言程序从写出到最终执行的简要过程如下：1） 编辑可以用任意的文本编辑器来编辑源程序，只要最终将其存储为纯文本文件即可。一般保存为*.asm文件。2） 编译上机过程中，我们采用微软的masm5.0汇编编译器，文件名为masm.exe。我们的编译器在C:masm5目录下，可以按照下面的过程来进行源程序的编译，以C:1.

18、asm为例：进入DOS方式，进入C:masm5目录，运行masm.exe，首先显示一些版本信息，然后提示输入将要被编译的源程序文件名。在输入源程序文件名时一定要指明路径，如果文件在当前路径下，只要输入文件名就可以，否则要输入全路径。在此，我们输入C:1.asm.输入源程序文件名后，程序继续提示我们输入要编译出的目标文件名，因为我们已经输入了源程序文件名为1.asm，则编译程序默认要输出的目标文件名为1.obj，所以我们可以不必另行指定文件名，直接按回车，编译程序将在当前目录下，生出1.obj文件。我们也可以指定生成的目标文件所在的目录，如想在“C:windowsdesktop”下生成目标文件1

19、.obj，则可以输入“C:windowsdesktop1”确定了目标文件名称后，编译程序提示输入列表文件名称和交叉引用文件名称，这些时编译器将源程序编译为目标文件过程中产生的中间结果，我们直接按回车键忽略。对源程序编译结束，编译器输出的最后两行告诉我们源程序是否有警告错误和必须要改正的错误。3） 链接对源程序进行编译得到目标文件后，需要对目标文件进行链接得到可执行文件。我们使用微软的Overlay Linker3.6连接器，文件名为link.exe，假设连接器在C:masm5目录下，我们按照下面的过程来进行程序的链接，以C:masm51.obj为例进入DOS方式，进入C:masm5目录，运行l

20、ink.exe，首先显示一些版本信息，然后提示输入将要被连接的目标文件名。此处我们输入”1”，按回车.程序继续提示我们输入要生成的可执行文件的名称，这是我们对一个程序进行连接要得到的最终结果。这里我们不必另行指定文件名，直接按回车，链接程序将在当前目录下，生成1.exe文件。确定了可执行文件的名称后，连接程序提示输入映像文件的名称和库文件的连接，我们直接按回车键忽略即可。最后对目标文件的连接结束，连接程序输出的最后一行告诉我们源程序是否有错误。如果尽出现一个警告错误：“没有栈段”，我们可以不理会。4） 执行和调试 将生成的可执行文件执行：C:masm51.exe，看不到任何结果，因为我们的程序

21、没有向显示器输出信息。 为了观察程序的运行过程，使用Debug的相关命令来单步执行程序，查看每一条指令的运行结果。进入C:masm5后，我们输入“Debug 1.exe”，按Enter键，Debug将程序从1.exe中加载到内存，进行相关的初始化后设置CS:IP指向程序的入口。使用R命令查看各个寄存器的设置情况，使用U命令来查看我们写入的指令，使用T命令单步执行程序中的每一条指令，到达int 21，使用P命令执行，执行后，显示“Program terminated normally”，返回到Debug，表示程序正常结束。注意：在DOS中运行程序时，是Command将程序加载到内存，所以程序运行

22、结束后返回到command中，而在这里是debug将程序加载到内存，所以程序运行结束后返回到debug中。二、实验内容 (原理、方法、框图)1. 将下面的程序保存为t1.asm文件，生成可执行文件t1.exe;assume cs:codesgcodesg segmentmov ax,2000hmov ss,axmov sp,0add sp,4pop axpop bxpush axpush bxpop axpop bxmov ax,4c00hint 21hcodesg endsend2. 用Debug跟踪t1.exe的执行过程，写出每一步执行后相关寄存器中的内容3. PSP的前两个字节是CD 2

23、0，用Debug加载t1.exe,查看PSP的内容实验报告必须包含内容说明：调试说明。包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析三、实验过程（主要步骤、实现代码）四、实验结果（遇到的问题及解决方法）五、心得体会 (实验收获)实验预习20%实验过程20%实验结果30%实验报告30%成绩日期实验名称实验四 bx和loop指令的联合使用实验目的1、熟练掌握编写汇编语言原程序的基本方法和基本框架。2、掌握bx访问内存的方法和loop循环指令。3、熟练使用DEBUG调试程序跟踪循环指令的执行。实验设备PC机器一台实验日期一、实验内容

24、(原理、方法、框图) 1. 编程：向内存0:2000:23F依次传送数据0632. 编程：向内存0:2000:23F依次传送数据063，程序中只能使用9条指令（包括程序的2条返回语句）3. 下面程序的功能是将“mov ax,4c00h”之前的指令复制到内存0:200处，补全程序。上机调试，跟踪运行结果。assume cs:codecode segment mov ax, mov ds,ax mov ax,0020h mov es,ax mov bx,0 mov cx, s: mov al,bx mov es:bx,al inc bx loop s mov ax,4c00h int 21hcod

25、e endsend二、实验提示对于实验任务3，有如下说明：1因为题目的要求是把代码段内的指令当作数据，复制到目的地址。所以要确定要复制的数据的位置和长度。2因为要复制的数据是代码段的一部分指令，那么要复制的数据的段地址就和代码段的段地址相同。3. 因为要复制的数据是代码段的一部分指令，所以要复制的数据的长度，就是要复制的指令的长度，可以先假设要复制8位1h0ffh数据的字节数(如：10h)，把程序补全，以便通过编译。将程序补充完整并将其编译、连接、运行，接着进行DEBUG，在DEBUG时我们可以算出该程序的长度。然后得到正确的值后重新将程序补充完整。三、实验要求实验前要做好充分准备，包括汇编程

26、序清单、调试步骤、调试方法，以及对程序结果的分析等。实验报告必须包含内容说明：1、程序说明。说明程序的功能、结构。2、调试说明。包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。3、写出源程序清单和执行结果。四、实验过程（主要步骤、实现代码）五、实验结果（遇到的问题及解决方法）六、心得体会 (实验收获)实验预习20%实验过程20%实验结果30%实验报告30%成绩日期实验名称实验五 编写、调试具有多个段的程序实验目的1、熟练掌握编写汇编语言源程序的基本方法和基本框架。2、掌握编写具有多个段的程序。实验设备PC机器一台实验日期一、实验

27、内容1. 将下面的程序编译链接，用Debug加载、跟踪，然后回答问题：assume cs:code,ds:data,ss:stackdata segment dw 0123H,0456H,0789H,0abcH,0defH,0fedH,0cbaH,0987Hdata endsstack segment dw 0,0,0,0,0,0,0,0stack endscode segmentstart: 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,4

28、c00h int 21hcode endsend start CPU执行程序，程序返回前，data段中的数据为多少？ CPU执行程序，程序返回前，cs=_、ss=_、ds=_. 该程序加载后，code段的段地址为X，则data段的段地址为_，stack段的段地址为_。2.将下面的程序编译连接，用Debug加载、跟踪，然后回答问题：assume cs:code,ds:data,ss:stackdata segment dw 0123H,0456Hdata endsstack segment dw 0,0stack endscode segmentstart: mov ax,stack mov s

29、s,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 21hcode endsend start CPU执行程序，程序返回前，data段中的数据为多少？ CPU执行程序，程序返回前，cs=_、ss=_、ds=_. 该程序加载后，code段的段地址为X，则data段的段地址为_，stack段的段地址为_。 对于如下定义的段：name segmentname ends如果段中的数据占N个字节，则程序加载后，该段实际占有的空间为_。3. 将下面的程序编译连接，用Debug

30、加载、跟踪，然后回答问题：assume cs:code,ds:data,ss:stackcode segmentstart: 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 21hcode endsdata segment dw 0123H,0456Hdata endsstack segment dw 0,0stack endsend start CPU执行程序，程序返回前，data段中的数据为多少？ CPU执行程序，程序返

31、回前，cs=_、ss=_、ds=_. 设程序加载后，code段的段地址为X，则data段的段地址为_，stack段的段地址为_。4.若将1,2,3题中的最后一条伪指令“end start“改为“end”，则那个程序仍然可以正确执行？请说明原因。5.程序如下，编写code段中的代码，将a段和b段中的数据依次相加，将结果存到c段中。assume cs:codea segment db 1，2，3，4，5，6，7，8a endsb segment db 1，2，3，4，5，6，7，8b endsc segment db 0，0，0，0，0，0，0，0c endscode segment start:

32、 ?code endsend start6. 程序如下，编写code段中的代码，用push指令将a段中的word数据，逆序存储到b段中。assume cs codea segment dw 1，2，3，4，5，6，7，8a endsb segment dw 0，0，0，0，0，0，0，0b endscode segmentstart: ?code endsend start二、编程提示对于实验任务4，有如下说明：当未给编译器预先的通知，要求其从哪开始执行程序时，编译器就自动以至上向下的顺序进行编译执行源程序。对于实验任务5,可以通过先把a段的数据加到c段，然后再把b段的数据加到c段来实现。对于

33、实验任务6，把a段当作数据段，把b段当作栈段，然后通过入栈操作可以实现逆序。三、实验要求实验前要做好充分准备，包括汇编程序清单、调试步骤、调试方法，以及对程序结果的分析等。实验报告必须包含内容说明：1、调试说明。包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。2、写出源程序清单和执行结果四、实验过程（主要步骤、实现代码）五、实验结果（遇到的问题及解决方法）六、心得体会 (实验收获)实验预习20%实验过程20%实验结果30%实验报告30%成绩日期实验名称实验六 不同寻址方式的灵活应用实验目的1.熟练掌握使用多种不同的寻址方式。2.

34、掌握二重循环问题的处理。实验设备PC机器一台实验日期一、实验内容编程：将datasg段中每个单词的前4个字母改为大写。assume cs:codesg,ss:stacksg,ds:datasgstacksg segment dw 0,0,0,0,0,0,0,0stacksg endsdatasg segment db 1. display db 2. brows db 3. replace db 4. modify datasg endscodesg segment start:codesg endsend start二、编程提示因为在datasg段中的4个字符串是连续存放的，可以看成是一个4

35、行16列的二维数组，按照要求，需要修改每个单词的前四个字母，即二维数组的每一行的3-6列。 需要进行4*4次的二重循环，用变量R定义行，常量3定义每行要修改的起始列，变量C定位相对于起始列的要修改的列，外层循环按行来进行，内存按列来进行。首先用R定位第一行，循环修改R行的3+C列(0=C=3);然后再用R定位到下一行，再次循环修改R行的3+C列，直至所有数据修改完毕。三、实验要求实验前要做好充分准备，包括汇编程序清单、调试步骤、调试方法，以及对程序结果的分析等。实验报告必须包含内容说明：1、程序说明。说明程序的功能、结构。2、调试说明。包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，