实验1 用机器指令和汇编指令编程

 

实验1.1 查看CPU和内存，用机器指令和汇编指令编程

实验任务

（1）使用Debug，把以下程序段写入内存，逐条执行，观察每条指令执行后CPU中相关寄存器中的内容变化。

• b8 20 4e　　mov ax,4e20
• 05 16 14　　add ax,1416
• bb 00 20　　mov bx,2000
• 01 d8　 add ax,bx

　　 写入指令前的内存单元：

        

　　用e命令以机器码形式写入前两条指令：

　　

　　用a命令以汇编指令形式写入后两条指令：

 　　

　　使用d命令查看内存中被写入的指令：

　　

 　　使用u命令反汇编内存中被写入的指令：

　　

　　使用t命令逐步执行指令，观察内存单元的变化：

　　

 　　所有指令执行完毕后，寄存器AX=8236，BX=2000，CS=0000，IP=020B。

（2）将以下3条指令写入从2000:0开始的内存单元，利用这三条指令计算2的8次方。

• mov ax,1
• add ax,ax
• jmp 2000:0003

　　 首先通过r指令修改CS、IP的值为2000和0：

　　

 

　　将3条指令写入内存单元：

 

　　

 

　　

 

 　　从2000:0003开始，使用t命令执行至2000:0007连续执行

　　 

　　
　　注意此处AX=0100为16进制表示，用10进制表示即为256即2的8次方。

（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FFF00H~FFFFFH的某几个单元中，尝试找到这个生产日期并试图改变它。

 　　

 　　在FFF0:00F0处找到生产日期1992.01.01。注：此处为DOSBox虚拟环境下的生产日期。

　　 试图修改该日期，发现无效。

　　

 　　分析：地址C0000~FFFFF的内存单元为只读存储器地址，向其中写入内容是无效的。

（4）向内存从B8100H开始的单元中填写数据，观察产生的现象。如：

　　　　-e B810:0000 01 01 02 02 03 03 04 04

　　

 　　

　　分析：地址A0000~BFFFF的内存单元是现存的范围，向其中写入数据，这些数据就会被显卡输出到显示屏上。在这个过程中，内存地址决定了像素点的位置，一个字节中的高4位决定符号的形状，而后四位决定符号的颜色。

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实验1.2 寄存器的内存访问

实验任务

（1）使用e命令修改内存单元 0020:0~0020:f 中的数据，并查看该修改操作是否正确写入数据。

　　

　　如图，写入数据正确。

（2）将P74页的程序写入内存，逐条调试，根据指令执行后的实际运行结果填空。

　　 使用a指令写入程序：

　　　　

　　 单步调试：

　　　　

　　　　

　　　　

　　过程分析：前两条指令，意在将ds即数据区寄存器的地址设为ffff，在这之后对于内存地址的调用[X]，即可看作读取地址ds:x单元处的数据。

　　　　　       第3、4条指令，意在将栈底设置为2200，在执行第四条指令时，紧接执行了其下的第五条指令mov sp,0100设置栈顶位置。

　　　　　　   第7~10条指令，借助ds数据区寄存器对于内存中的内容进行查改设定。

　　　　　　  第11~14条指令，通过对于ax、bx的出栈入栈操作，实质上执行了交换ax、bx寄存器的内容。这里的push和pop指令利用到了栈地址和 栈顶指针，即先前设置的ss:sp。

　　　　　　 第15~16条指令，对于栈的一些使用。

　（3）将图3.19的7行指令写入内存，进行一些修改操作，并分析原因。

　　　　将指令写入内存：

　　　　　　

　　　使用e命令修改2000:0~2000:f的值为0：

　　　　　　

　　 逐步调试：

　　　　　　

 

 

 　　　　　　

 　　　　　　

　　　　内存分析：首先我们将2000:0~2000:f设置为了0，但经过mov sp,ax 和mov sp,10指令后，此时初始的栈底为2000，栈顶为2000:10我们发现，虽然我们还没有向栈内push内容，但2000:0~2000:f这段内存中被写入了一些内容，包括CS和IP寄存器的值被放在栈后，以及在此 状态下的AX值。经过两次压栈操作，我们可以通过查看内存看见，ax的值被正确的压入栈中，如果在程序执行完毕后继续执行空程 序，栈后保存的CS、IP值也随之变化，

　　　　成因猜测：可能栈在创建过程中会保留记录当时的CS、IP值和一些寄存器的状态，同时在对栈进行操作的过程中，机器会动态维护这些状态。

 

实验总结：

　　通过本次实验，我从以下几个方面认识了汇编语言：

1. 　　常用的debug指令的使用
   1. 　　-a cs:ip　　在cs:ip中写入指令
   2. 　　-r  [寄存器]  观察寄存器状态[修改寄存器的值]
   3.        -d [内存地址] [l长度] 观察内存地址中指定长度的内容
   4.        -u [内存地址] [l长度] 将内存地址中指定长度的二进制数据反汇编成汇编语言。
   5.        -e [内存地址] 修改指定内存地址的内容
   6.        -t[=内存地址] 从指定内存地址开始单步执行汇编指令
2. 　　各种寄存器的作用
   1. 　　AX、BX、CX、DX通用寄存器，长16位，其中可以分为AH、AL两个8位寄存器使用
   2.        SS、SP栈底寄存器和栈顶寄存器，通过设置SS、SP的值可以创建栈，当使用push/pop命令时从栈顶进行操作。
   3.        DS数据段寄存器，当使用[X]读取内存时，会读取DS:X内存的内容
   4. 　　CS、IP寄存器，指令寄存器，当执行指令或者编写指令时，将指令写在CS段。
3. 　　内存的存放方法
   1. 　　字在内存中存储时，要用两个地址连续的内存单元来存放。字的低位字节放在低地址单元，高位放在高地址单元。
   2. 　　DOS系统中地址0~9FFFF为主随机存储器，A0000~BFFFF为显存单元，C0000~FFFFF为只读存储器。
4. 　　栈
   1. 　　栈在创建过程中会保留记录当时的CS、IP值和一些寄存器的状态，同时在对栈进行操作的过程中，机器会动态维护这些状态。