实验1 8086汇编指令编码和调试

四、实验结论

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2. 实验任务2

• PC机主板上的ROM中有一个生产时期，在内存FFF00H ~ FFFFFH的某几个单元中，请找到这个生产时期，并试图修改它。

• 在debug中，使用d命令查看生产日期。

• 使用e命令修改生产时期所在的内存单元，修改后，再次使用d命令查看。

 

查看命令及结果如下：

修改命令及查看结果如下：

结论：不可修改，因为该段内存是ROM的内存单元，只能读，不能修改。

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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

　　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。

　　

　　注*:

　　1. 为了方便观察实验效果，在dosbox环境输入 debug 进入debug调试环境前，先输入DOS命令 cls 清 除一下屏幕。

　　2. 尝试修改内存地址，或，尝试修改内存的数据，再次观察结果。 

 

命令及效果截图如下：

修改内存数据后效果截图：

 

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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。

　　(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。  

       

•  填空

-a
mov ax, 20
mov ds, ax
mov ss, ax
mov sp, 30
push [0] ; 执行后，寄存器(sp) = 002E
push [2] ; 执行后，寄存器(sp) = 002C
push [4] ; 执行后，寄存器(sp) = 002A
push [6] ; 执行后，寄存器(sp) = 0028
pop [6] ; 执行后，寄存器(sp) = 002A
pop [4] ; 执行后，寄存器(sp) = 002C
pop [2] ; 执行后，寄存器(sp) = 002E
pop [0] ; 执行后，寄存器(sp) = 0030

• 回答问题

　　问题1：题目要求是把00220H ~ 0022fH用作栈空间。指令 mov ss, ax 和 mov sp, 30 执行后，栈顶的逻辑地址和物理地址分别是？

　　栈顶逻辑地址：0020：0030

　　物理地址：00230H

 

　　问题2：单步调试到汇编指令 push [6] 执行结束， pop [6] 执行之前，使用 d 20:20 2f 查看此时栈空间数据，给出实验截图。

    　

 

 　　问题3 ：汇编指令 pop [0] 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。给出实验截图。

　　 数据空间内数据有变化。

　　

 

　　问题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。给出实验截图。

　　 数据有变化。

       

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5. 实验任务5　

　　在debug环境中，实践以下内容。 

       

• 回答问题1和问题2。

　　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 movsp, 30 是什么时候执行的？

　　使用t命令单步执行 mov ss, ax 时，不是单步执行完这一步就暂停。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。

 

　　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。 

　　 原因：通过查阅资料，在一篇博客中提到栈的分配会多分配5个字的单元。一般，堆栈中存放的多是各个寄存器的值以保持程序环境。而T命令的具体压栈流程为PUSHF，PUSH CS，PUSH IP，PUSH BP，PUSH AX。所以在T命令单步执行时，将此时CS IP的值存入了栈中。

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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。

• 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。 

程序源码如下：

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

对程序汇编、链接过程截图如下：

查看程序段前缀及运行结果截图如下：

 

验证得到PSP的首两个字节是CD 20。

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7. 实验任务

　　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, ①
    mov ds, ax
    mov ax, 0020h
    mov es, ax    
    mov bx, 0
    mov cx, ②
    s: mov al, [bx]
    mov es:[bx], al
    inc bx
    loop s

    mov ax, 4c00h
    int 21h
code ends
end

• 给出补全后的完整源码。说明程序中两个空填写的依据。

  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

　　　　填写依据：

　　　　①程序代码段地址为cs,所以将cs指向地址赋值给寄存器ax,再通过ax存入数据段地址ds。

　　　　②寄存器cx中存放的是可执行文件长度，因此可以先随便赋值给cx,进行debug，然后通过r命令得到cx为21h，而要求复制mov ax, 4c00h 之前的指令，因此cx值21h-5h=17h。

 

• 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0:200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。给出使用g命令运行到指定点和使用u命令反汇编0:200到复制代码长度这一段内存空间的截图。 

　　　验证代码截图如下：

          

 

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五、实验总结：

①逻辑地址=段地址：偏移地址　　

物理地址=段地址*16+偏移地址

②编写汇编源程序时，默认是十进制。对于十六进制，需手动添加H。如: mov ax, 30H。而debug工具中默认是十六进制。

③使用debug调试时，调试的必须是可执行文件，并且要带扩展名。即: debug ××.exe。

④使用debug ××.exe调试时，首次进入调试界面时，寄存器CX中存放的是可执行文件长度。可以通过u命令，结合CS、IP、CX的值，对  *.exe文件反汇编，得到汇编源程序。

⑤程序加载后，ds中存放着程序所在内存区的段地址，这个内存区的偏移地址为0，所以程序所在内存区的地址为ds:0;而这个内存区的前256个字节存放的PSP，用来和程序通信；这个256字节之后的空间存放程序。

另外CS=DS+10h，这里的10h的内容就是PSP（程序段前缀），也就是说程序中最为核心的指令部分从CS:IP指向的内存单元开始。

⑥将汇编语言源程序经过汇编（编译）后生成的二进制的机器指令代码，用U指令变为助记符形式的汇编指令，称为反汇编。