微机系统与接口实验报告12.docx
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微机系统与接口实验报告12
东南大学
《微机系统与接口（含实验）》
实验报告
实验一指令与汇编语言基础
实验二汇编语言程序设计
姓名：
学号：
专业：
电类强化实验室：
计算机硬件技术
实验时间：
2015年04月07日报告时间：
2010年04月13日
评定成绩：
审阅教师：
一.实验目的与内容
（1）实验目的
1、了解命令行操作基本方式和基本命令，掌握PC环境下命令行方式的特点。
2、掌握汇编语言程序指令编辑基本框架程序，完成宏汇编、连接操作，实现运行；
3、熟练掌握动态调试程序TD/DEBUG常用命令或窗口功能，学会动态调试程序的基本方法。
4、利用框架程序检验8086/8088汇编语言（MASM/TASM）的各种指令性与指示性操作功能和语法，并了解它们与目标代码之间的关系；检验典型DOS/BIOS功能调用，实现简单的人机交互功能。
（2）实验要求
（1）掌握进入全屏命令行方式、修改环境的两种方法
（2）确定源程序的存放目录，构建个人实验环境；
（3）建立、编辑汇编源程序，构建典型的汇编程序框架；
（4）用汇编工具（MASM/TASM.EXE）汇编源程序产生OBJ目标文件；
（5）用链接程序（LINK/TLINK.EXE）产生EXE可执行文件；
（6）用调试工具软件（Debug.exe/TD.EXE）调试执行程序；
1）观察CPU寄存器、存储器环境；
2）单步、断点运行，观察中间结果；
3）完成正常执行；
4）修改中间运行环境（寄存器，存储器）；
5）直接编写程序片断，验证指令功能
（3）实验内容
实验内容一
1.编辑（EDIT）:
基本的汇编语言格式:
段,变量,过程;汇编（MASM）:
2.产生.LST文件;链接（LINK）.MAP文件（调试观察源-目标关系）
3.多模块程序，.LST，.MAP文件（调试观察源-目标关系）
4.DOS/BIOS调用功能（I/O）调试验证
INT21H/INT16H
5.TASM/ziTLINK/vTD带符号（Symble）调试（观察源-目标关系）
实验内容二
1.输入字符串,作大小写变换,显示结果
2.输入十进制数N（<=65535）,转换成十六进制数,显示在屏幕上（有检错功能）
3.改写成子程序结构
4.N<=12时用递归算法实现阶乘;
5.采用双模块结构;采用软件中断调用（INT80H，用DEBUG跟踪调试）
二.基本实验原理
（1）运行汇编程序必备的软件环境：
DOS操作系统；汇编软件系统。
汇编系统盘应包含如下文件：
MASM宏汇编程序文件（TASM）
LINK连接程序文件（TLINK）
CREF索引程序文件（也可不用）
EDIT文本编辑程序（或PE等文本编辑程序）
用户通过屏幕编辑程序EDIT（各功能）键入源程序，检查无误，可将源程序存到汇编系统盘上，该程序的扩展名为·ASM。
（XXX.ASM）
（2）MASM汇编程序：
格式、宏、模块OBJ:
浮动汇编（相对关系）、段、变量待定位
执行宏汇编程序MASM----生成目标文件.OBJ，辅助文件LST，CRF（可选）
用汇编语言编写的源程序必须是一个完整的源程序，才能经过宏汇编程序MASM的汇编，生成一个目标程序。
为了完成汇编任务，汇编程序一般采用两遍扫描的方法，第一遍扫描源程序产生符号表、处理伪指令等，第二遍扫描产生机器指令代码、确定数据等。
OBJ将源程序的操作码部分变为机器码，但地址操作数是可浮动的相对地址，而不是实际地址，因此需经LINK连接文件进行连接才能形成可执行文件。
三.方案实现与测试
实验内容一
（1）使用edit编辑程序，界面如下。
（以下使用的为源程序范例中的string程序）
（2）按照下图中的方法，通过宏汇编masm，产生（string.obj）文件。
如果用户需要列表文件（.LST）和交叉索引文件（.CRF），则可在[NUL.LST]和[NUL.CRF]后键入文件名。
.LST文件内容如下
按照下图中的方法，通过连接（LINK）,可以生成（string.map）文件
.MAP文件内容如下
（3）多模块程序
使用num.asm和string.asm进行连接,
Num.asm的内容如下
datasegment
rightdb1
inputdb6,7dup（0）
outputdw0000h
tendw000ah
string1db0dh,0ah,'pleaseinputyournumber（0~65535）',0dh,0ah,'$'
string2db0dh,0ah,'Thenumberyouinputis:
',0dh,0ah,'$'
string3db0dh,0ah,'Doyouwanttocontinue（y/n）:
',0dh,0ah,'$'
string4db0dh,0ah,'Thenumberyouinputisnotfrom0~65535',0dh,0ah,'$'
dataends
stackssegmentstack
db256dup（0）
stacksends
codesegment
assumecs:
code,ds:
data,ss:
stacks
mainprocfar
start:
movax,data
movds,ax
movax,stacks
movss,ax
loop1:
movoutput,0000h
movdx,offsetstring1
movah,09h
int21h
movdx,offsetinput
movah,0ah
int21h
movright,1
callchange
cmpright,0
jzerror
movdx,offsetstring2
movah,09h
int21h
movax,output
movdl,ah
shrdl,4
calldisp
movdl,ah
anddl,0fh
calldisp
movdl,al
shrdl,4
calldisp
movdl,al
anddl,0fh
calldisp
jmpgo
error:
movdx,offsetstring4
movah,09h
int21h
go:
movdx,offsetstring3
movah,09h
int21h
movah,1
int21h
cmpal,'y'
jzloop1
movah,4ch
int21h
mainendp
changeprocnear
clc
xorax,ax
xorbx,bx
xordx,dx
movcl,input[1]
movsi,2
again:
movbl,input[si]
cmpbl,30h
jberror1
cmpbl,39h
jaerror1
subbl,30h
deccl
cmpcl,0
jzover
movax,1
pushcx
loop2:
multen
looploop2
popcx
mulbx
addoutput,ax
jcerror
incsi
jmpagain
over:
addoutput,bx
jncover1
error1:
movright,0
over1:
ret
changeendp
dispprocnear
pushdx
pushax
cmpdl,9
jbenum
adddl,7
num:
adddl,30h
movah,02h
int21h
popax
popdx
ret
dispendp
codeends
endstart
String.asm的内容如下
datasegment
inputdb100,100dup（0）
string1db0dh,0ah,'pleaseinputyourstrings',0dh,0ah,'$'
string2db0dh,0ah,'thestringsyouinputare:
',0dh,0ah,'$'
string3db0dh,0ah,'Doyouwanttocontinue（y/n）:
',0dh,0ah,'$'
dataends
stackssegmentstack
db256dup（0）
stacksends
codesegment
assumecs:
code,ds:
data,ss:
stacks
mainprocfar
start:
movax,data
movds,ax
movax,stacks
movss,ax
loop1:
movdx,offsetstring1
movah,09h
int21h
movdx,offsetinput
movah,0ah
int21h
movdx,offsetstring2
movah,09h
int21h
calldisp
movdx,offsetstring3
movah,09h
int21h
movah,1
int21h
cmpal,'y'
jzloop1
movah,4ch
int21h
mainendp
dispprocnear
xorcx,cx
movcl,input[1]
movsi,2
again:
movdl,input[si]
cmpdl,61h
jbnext
cmpdl,7ah
janext
subdl,20h
next:
movah,02h
int21h
incsi
loopagain
ret
dispendp
codeends
endstart
按照下图中的方法，将两个程序汇编连接
然后得到的map文件内容如下图
可以看出，由连接程序LINK产生的扩展名为.MAP文件，它实际上是连接程序的列表文件，它给出了每个段的地址分配情况及长度。
而且由于本例是多模块结构，实际上使用了两个代码段，因而图中显示了两个CODE段的地址范围，但是入口地址entrypoint只有一个。
（4）DOS/BIOS调用功能（I/O）调试验证INT21H/INT16H
用TD打开string.exe文件，F7单步调试，观察执行int21H中断时各寄存器的内容变化情况。
（5）TASM/ziTLINK/vTD带符号（Symble）调试（观察源-目标关系）
实验内容二
（1）输入字符串,作大小写变换,显示结果
具体程序见实验一string程序内容，其结果如下图显示，与预期相符合。
（2）输入十进制数N（<=65535）,转换成十六进制数,显示在屏幕上（有检错功能）
具体程序见实验一num程序内容，其结果如下图显示，与预期相符合。
（3）改写成子程序结构
程序片段
loop1:
movoutput,0000h
movdx,offsetstring1
movah,09h
int21h
movdx,offsetinput
movah,0ah
int21h
movright,1
callchange
cmpright,0
jzerror
movdx,offsetstring2
movah,09h
int21h
movax,output
movdl,ah
movcl,4
shrdl,cl
calldisp
movdl,ah
anddl,0fh
calldisp
movdl,al
movcl,4
shrdl,cl
calldisp
movdl,al
anddl,0fh
calldisp
jmpgo
运行结果与
（2）相同
（4）N<=12时用递归算法实现阶乘
程序如下，
datasegment
rightdb1
inputdb6,7dup（0）
outputdw0000h
resultdw?
tendw000ah
string1db0dh,0ah,'pleaseinputyournumber（0~12）',0dh,0ah,'$'
string2db0dh,0ah,'Thenumberyouinputis:
',0dh,0ah,'$'
string3db0dh,0ah,'Doyouwanttocontinue（y/n）:
',0dh,0ah,'$'
string4db0dh,0ah,'Thenumberyouinputisnotfrom8~12',0dh,0ah,'$'
dataends
stackssegmentstack
db256dup（0）
stacksends
codesegment
assumecs:
code,ds:
data,ss:
stacks
mainprocfar
start:
movax,data
movds,ax
movax,stacks
movss,ax
loop1:
movoutput,0000h
movdx,offsetstring1
movah,09h
int21h
movdx,offsetinput
movah,0ah
int21h
movright,1
callchange
cmpright,0
jzerror
movdx,offsetstring2
movah,09h
int21h
movax,output
movdl,ah
movcl,4
shrdl,cl
calldisp
movdl,ah
anddl,0fh
calldisp
movdl,al
shrdl,cl
calldisp
movdl,al
anddl,0fh
calldisp
jmpgo
error:
movdx,offsetstring4
movah,09h
int21h
go:
movdx,offsetstring3
movah,09h
int21h
movah,1
int21h
cmpal,'y'
jzloop1
cmpal,'Y'
jzloop1
movah,4ch
int21h
mainendp
changeprocnear
clc
xorax,ax
xorbx,bx
xordx,dx
movcl,input[1]
movsi,2
again:
movbl,input[si]
cmpbl,30h
jberror1
cmpbl,39h
jaerror1
subbl,30h
deccl
cmpcl,0
jzover
movax,1
pushcx
loop2:
multen
looploop2
popcx
mulbx
addoutput,ax
jcerror
incsi
jmpagain
over:
addoutput,bx
cmpoutput,0
jberror1
cmpoutput,0Ch
jaerror1
MOVAX,output
CALLPCALC
MOVRESULT,AX
MOVOUTPUT,AX
RET
PCALC:
CMPAX,1
JNZPCALC1
RET
PCALC1:
PUSHAX
DECAX
CALLPCALC
POPBX
MULBX
RET
error1:
movright,0
changeendp
dispprocnear
pushdx
pushax
cmpdl,9
jbenum
adddl,7
num:
adddl,30h
movah,02h
int21h
popax
popdx
ret
dispendp
codeends
endstart
运行结果如下，
（5）采用双模块结构;采用软件中断调用（INT80H，用DEBUG跟踪调试）
Debug单步调试程序：
不断通过-d命令观察栈顶的变化情况。
可观察到在递归调用的过程中,IP的后续内容被不断压入栈中,递归结束的返回过程中，这些被保存的现场又被释放出来.
四．提高与创新研究
在汇编num程序的过程中发现错误，如下图
发现是‘shrdl,4‘这条语句出现错误，经分析，原来当移多位时，指令系统要求以为次数必须放在CL寄存器中。
原程序只要改为’movcl,4shrdl,cl‘即可。
五．分析与总结
本次实验设计并不难，按步调试即可完成。
本次实验中我已学会进行宏汇编和连接操作以及通过debug和TD对程序进行基本调试的过程，熟悉验证了微机操作系统中的各个指令的用法。
Debug和TD调试过程中，可以观察到寄存器的内容变化，有利于我们对程序的修改。
体会到了汇编语言的直接和方便性。
当然，还有很多的地方需要加强总结，多多熟练。
目前我只是掌握了大概的流程，对一些指令的使用还不是很熟悉，需要对加强训练。
同时，课本知识并没有很好的消化可能也是掌握不熟练的一个重要原因。
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