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）
注意，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：
① 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
② 将 P74 实验任务(1)中第1行的 mov ax, ffff → 改为 mov ax, 0022
三、实验过程以及结论
1. 教材实验1结论
实验任务(1)：使用Debug，用 e 命令和 a 命令两种方式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, 4E20
05 16 14 add ax, 1416
bb 00 20 mov ax, 2000
01 d8 add ax, bx
① 使用 e 命令写入机器码，并用 t 命令单步执行，效果如下：
② 使用 a 命令写入汇编指令，并用 t 命令单步执行，执行效果如下：
实验任务(2)：将下面三条指令写入从2000 : 0 开始的内存单元中，利用这三条指令计算 2 的 8 次方。
mov ax, 1
add ax, ax
jmp 2000 : 2003
使用 a 命令写入汇编指令并且使用 t 命令单步调试实验结果如下图所示：
实验任务(3)：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，请找到这个生产日期并试图改变它。
使用 d 命令查看 FFF00H~FFFFFH 单元的数据，检查是否有生产日期，实验截图如下所示：
从上图可以看出ROM 的生产日期为 1992 年 1 月 1 日。
当试图改变地址是 FFF0:00F5 至 FFF0:00FC 的内存单元数据时，程序虽然不会报错，但是会发现数据并未被写入，具体内容如下图所示：
以上图情况来看，我们使用了 e 命令去改写地址 FFF0:00F5 至 FFF0:00FC 内存单元的数据，之后使用 d 命令查看改写的内容。
从中，我们可以得出改写的命令并未执行成功。究其原因，地址为 FFF0:00F5 ~ FFF0:00FC 的内存单元对于 8086 CPU而言其实是
属于 ROM 所映射的部分地址，凡是向只读存储器（ROM）的内存单元中写入数据的操作都是无效的，因为这等于改写只读存储
器的内容，这种操作是不被允许的，即使使用了 debug 命令修改其内存单元也会被视为无效指令。
实验任务(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
实验结果如上图所示，可以发现屏幕上出现了几个特殊的字符，而且还带有颜色。其会出现的原因是由于我们向内存空间始址为
B810:0000 的内存单元连续写入了 8 字节的数据，对于 8086CPU 而言，内存地址为 A000:0000 ~ BFFF:000F 会被映射成显存
地址的范围，向地址范围是A000:0000 ~ BFFF:000F 的内存单元写入数据，就是向显存中写入数据，而这些数据会被显示卡输出
到显示器上，这正是在显示屏会显示输出特殊字符的原因所在。
2. 教材实验2结论
实验任务(1) ：使用 Debug，将下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, 0022
mov ds, ax
mov ax, 2200
mov ss, ax
mov sp, 0100
mov ax, [0]
add ax, [2]
mov bx, [4]
add bx, [6]
push ax
push bx
pop ax
pop bx
push [4]
push [6]
① 使用 e 命令修改内存单元0022:0~0022:f 中的数据：50 51 52 53 54 55 56 57，修改完使用 d 命令查看是否正确写入，命令
执行结果如下图所示：
② 使用 a 命令将上述汇编指令写入内存单元中，并且使用反汇编 u 命令来查看指令是否被正确写入，实验过程如下图所示：
③ 使用 t 命令，单步调试每一行汇编指令，实验结果如下图所示：
④ 理论分析结果与实验结果一致，理论分析的过程如下图所示：
实验任务(2)：仔细观察 3.19 中的实验过程，然后分析：为什么 2000: 0 ~ 2000: f 的内容会发生改变？
① 使用 a 命令输入图 3.19 所示 7 条汇编指令，使用 e 命令修改 2000:0~2000:f 的值，以及确认是否修改成功，实验过程如下图所示：
② 使用 t 命令单步调试每一条汇编指令，同时使用 d 命令查看每一步指令执行内存空间 2000:0~2000:f 所变化的值，实验过程如下图所示：
以文字方式陈述：
① 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 ; 将数据 2000H 写入到 ax 寄存器当中 mov ss, ax ; 将 ax 中的数据写入到栈段寄存器（ss）当中，即间接将数据 2000H 写入到 ss 寄存器当中去 mov sp, 10 ; 将数据 10 H 写入到栈顶指针寄存器当中，即定义一个基址为 20000H 而栈长为 8 字的栈
mov sp, 10 ;意味着栈顶地址相对于栈基址的偏移量为 10 H
初始化栈顶的实际物理地址为：20010 H
初始化栈底的实际物理地址为：2000E H
② 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。
下图的内存空间是仅对于出入栈的数据变化所画的图解：
但是在实验验证过程中，当Debug执行完 mov sp, 10 这条汇编指令的时候，此时使用 d 命令发现栈中存有数据，而之前使用 e 命令
写入的数据居然被覆盖了，但是仔细观察后，发现此时栈中存放的数据全部都是 8086CPU 中某些寄存器的值，从图中可以发现栈中存
有CS、IP、BP、AX等寄存器的值了，这说明这是设计者有意为之，考虑到栈中每一次执行指令的时候，Dos 将相关数据存储在栈中的
数据都必会有CS、IP这两个寄存器的值，而凡是被这两个寄存器所指向的内存单元都被认为是指令，同时栈中还存有先前 AX 寄存器的
值。由此可以推断 DOS 系统中只有一个栈，并且系统会用该栈暂存相关数据，以便执行下一条指令，而此实验中正好改变了系统中
SS、SP 的值，由此可见系统Debug单步调试的 t 命令执行汇编指令所需的数据全部都存放在栈当中。
