微机原理实验指导书.docx

1、微机原理实验指导书微型计算机原理与接口技术实验指导书陈裕国 编武汉工程大学电气信息学院自动化教研室二0一四年二月实验一 汇编软件使用与基本编程实验一、实验目的1. 熟悉8086汇编语言程序设计的实验环境。2. 掌握汇编语言程序设计的上机步骤，初步学会利用Turbo Debugger 调试工具来调试汇编语言程序。二、实验环境汇编语言程序设计的实验环境如下：1. 硬件环境微型计算机（Intel x86 系列CPU）1台。2. 软件环境Windows XP操作系统。任意一种文本编辑器，如EDIT、NOTEPAD(记事本)等。汇编程序，如MASM.EXE或TASM.EXE。连接程序，如LINK.EXE

2、或TLINK.EXE。调试程序，如DEBUG.EXE或TD.EXE。本实验指导中，文本编辑器使用NOTEPAD(记事本)，汇编程序使用MASM.EXE，连接程序使用LINK.EXE，调试程序使用TD.EXE。三、上机步骤1建立汇编语言程序设计的实验环境(1)通过WindowsXP的资源管理器找到D盘的根目录，在D盘的根目录窗口中点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“新建”“文件夹”选项，新建一个文件夹，并把新建的文件夹命名为ASM。该目录就为以后源程序的存放目录。(2)把MASM.EXE、LINK.EXE、TD.EXE都拷贝到新建的ASM目录中。2建立ASM源程序在WindowsXP桌面的“开始”

3、菜单中选择“程序” “附件”“记事本”选项，屏幕上出现记事本的编辑窗口。在编辑窗口输入源程序代码。在输入、编辑源程序的过程中，可充分利用记事本的“编辑（E）”菜单中“剪切” 、“复制” 、“粘贴”和“撤消”等功能。源程序输入完毕后，选择记事本的“文件（F）”菜单，用其中的“保存（S）”功能将文件存盘。这时会弹出一个“另存为”窗口，在这个窗口中将保存源程序的路径选择为前面建立的D:ASM目录，“保存类型（T）”选择为“所有文件（*.*）”，文件名为HELLO.ASM（本例为D:ASMHELLO.ASM），如图11-1所示。实验参考程序代码：DATA SEGMENTONE DB 20 DUP(32

4、), HELLO!,7,13,10COUNT EQU $-ONEDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX, SEG DATAMOV DS,AXMOV SI,OFFSET ONEMOV CX,COUNTNEXT: MOV DL,SI MOV AH,2 INT 21H INC SI LOOP NEXT 3用MASM.EXE汇编源程序产生目标文件源文件HELLO.ASM建立后，要使用汇编程序对源程序文件汇编，汇编后产生二进制的目标文件（.OBJ文件）。在WindowsXP桌面上的“开始”菜单中选择“程序”“附件” “命令提示符

5、”选项，打开“命令提示符”窗口。输入“D:”并回车，进入D盘的根目录，接着输入“CDASM”进入前面新建的ASM目录。输入“MASM HELLO.ASM”并回车，MASM程序会提示让你输入目标文件名(Object Filename)，并在方括号中显示默认的目标文件名HELLO.OBJ。此时可按ENTER键确认目标文件名为默认的目标文件名HELLO.OBJ,也可重新输入新的目标文件名(建议输入目标文件的完整路径名，如：D:ASMHELLO.OBJ)。后面的两个提示为可选项，可直接按ENTER键跳过，也可输入汇编时产生的列表文件名（如HELLO.LST）和交叉文件名(HELLO.CRF)。注意，若

6、打开MASM程序时未给出源程序名，则MASM程序会首先提示让你输入源程序文件名（Source Filename），此时输入源程序文件名HELLO.ASM并回车，然后进行的操作与上面完全相同操作时的屏幕显示如图11-2所示。如果源程序有错误，汇编程序MASM会指出错误所在的行号和错误的原因。源程序的错误类型有两种类型：(1)警告错误（Warning Errors）。警告不影响程序的运行，但可能会得出错误的结果。(2)严重错误(Severe Errors)。出现错误，MASM将无法生成OBJ文件。 在错误信息中，圆括号里的数字为有错误所在的行号，后面给出了错误类型及具体错误原因。如果汇编时产生很多

7、的错误，以至于出现滚屏，不易查看汇编程序指出的错误信息，此时需要用记事本打开（“文件类型（T）”选择为“所有文件（*.*）”）汇编时产生的列表文件HELLO.LST来查看。注意，汇编程序只能指出程序的语法错误，而无法指出程序逻辑的错误。修改源程序中的错误并保存文件，然后重新对源程序进行汇编。如果汇编时没有错误，MASM就会在当前目录下建立一个HELLO.OBJ文件（名字与源文件名相同，只是扩展名不同）。4用LINK.EXE产生EXE可执行文件在上一步骤中，汇编程序产生的是二进制目标文件（OBJ文件），它是不可执行的。要想使我们编写的程序能够运行，还必须用连接程序（LINK.EXE）把OBJ文件

8、连接为可执行的EXE文件。在“D:ASM”命令提示符下输入“LINK HELLO.OBJ”并回车，进入LINK程序后，连接程序会提示让你输入可执行文件名(Run File)，并在方括号中显示默认的可执行文件名HELLO.EXE。此时可按ENTER键确认可执行文件名为默认的可执行文件名HELLO.EXE，也可重新输入新的可执行文件名(建议输入可执行文件的完整路径名，如：D:ASMHELLO.EXE)。后面的三项提示为可选项，可直接按ENTER键跳过；对于本例，只需输入定位图文件名HELLO.MAP即可。注意，若打开LINK程序时未给出目标程序名，则LINK程序会首先提示让你输入目标程序名（Obj

9、ect Moodules），此时输入目标程序名HELLO.OBJ并回车，然后进行的操作与上面完全相同。如果没有错误，LINK就会建立一个HELLO.EXE文件。如果OBJ文件有错误，LINK会指出错误的原因。本例中，对于无堆栈警告(warning：no stack segment)信息，可以不予理睬，它不影响程序的执行。当然，也可以在本例的程序中加入一个堆栈段，来消除这一警告错误信息，读者不妨试试。操作时的屏幕显示如图11-3所示。对于LINK同时建立的HELLO.MAP文件，为包含程序连接的信息以及各段的地址信息，可同样用记事本打开查看。5执行程序生成了HELLO.EXE文件后，就可以直接在

10、命令提示符下运行此程序。在“D:ASM”命令提示符下输入“HELLO”并回车。本例程序的功能是在屏幕上输出显示20个空格和“HELLO!”字符并且回车、换行，自动返回DOS。如果源程序没有功能性错误，正确的结果会显示在屏幕上。如果程序不显示结果，我们如何发现程序的功能性问题呢？这时，我们就要使用TD.EXE调试工具来查看运行结果。实际上，大部分程序必须经过调试阶段才能纠正程序执行中的错误，调试程序时需要使用TD.EXE。6学习使用TD.EXE在“D:ASM”命令提示符下键入“TD HELLO.EXE”并回车。TD启动后,呈现的是一个具有窗口形式的用户界面，如图11-4所示。窗口分为代码区、数据

11、区、寄存器区、堆栈区和标志位区。在5个区域中，光标所在的区域称为当前区域。用户可以使用Tab键或Shift+Tab键切换当前区域，也可以在相应的区域中单击鼠标左键选中某区为当前区。在代码区和堆栈区分别显示一个称为箭头的特殊标志，代码区中的箭头标志指示出当前程序指令的位置(CS:IP)，堆栈区中的箭头标志指示出当前堆栈指针位置(SS:SP) 。然后，按以下步骤操作：(1)查看代码区汇编指令，逐行与HELLO.ASM源程序比较，看看源程序中那些语句有机器码，那些语句没有机器码。记录源程序中的SEG DATA、OFFSET ONE、COUNT、NEXT在HELLO.EXE中的具体值并加以说明。源程序

12、机器码回答的问题START: MOV AX, SEG DATAB8705BSEG DATA的值=？5B70MOV DS,AX8ED8MOV SI,OFFSET ONEBE0000OFFSET ONE的值=？0000MOV CX,COUNTB91D00COUNT的值=？001D。（以下略）(2)按F8键（单步运行）两次，查看并记录寄存器区AX和DS的变化。单步运行两次前的值单步运行两次后的值AX00005B70DS5B605B70(3)按Tab键切换当前区域，直至当前区域为数据区（也可以在相应的区域中单击鼠标左键选中某区为当前区）。然后按Alt+F10组合键激活数据区局部菜单（也可以在相应的区域

13、中单击鼠标右键激活该区局部菜单），选中Goto命令，输入DS:0000H并回车，观看数据区内容的变化，并留意数据区右边ASCII码字符区的内容，与HELLO.ASM源程序中ONE DB 20 DUP(32), HELLO!,7,13,10 语句对比。单元地址DS:0000HDS:0001HDS:0002HDS:0003HDS:0004HDS:0005HDS:0006HDS:0007H单元值2020202020202020ASCIISPSPSPSPSPSPSPSP单元地址DS:0008HDS:0009HDS:000AHDS:000BHDS:000CHDS:000DHDS:000EHDS:000F

14、H单元值2020202020202020ASCIISPSPSPSPSPSPSPSP单元地址DS:0010HDS:0011HDS:0012HDS:0013HDS:0014HDS:0015HDS:0016HDS:0017H单元值2020202048454C4CASCIISPSPSPSPHELL单元地址DS:0018HDS:0019HDS:001AHDS:001BHDS:001CHDS:001DHDS:001EHDS:001FH单元值4F21070D0A000000ASCIIO!RELCRLFNULNULNUL根据观察结果画出本例程序的数据段，标注起始地址、段末地址，以及存储单元的内容。并记录下此时

15、所有寄存器的内容。(4)继续不断地按F8键，观看寄存器区、标志位区和堆栈区的不断变化，并注意代码区箭头标志位置的变化。直至代码区箭头标志的位置移至 MOV AH,4CH 语句时，停止按F8键。记录下此时所有寄存器的内容，与前面记录的寄存器内容比较并分析发生的变化。START: MOV AX, SEG DATA； 执行前：AX= 0000 执行后：AX= 5B70 MOV DS,AX； 执行前：AX= 5B70 DS= 5B60 执行后：AX= 5B70 DS= 5B70 MOV SI,OFFSET ONE； 执行前：SI = 0000 执行后：SI = 0000 MOV CX,COUNT； 执

16、行前：CX= 0000 执行后：CX= 001D （以下是循环，按F8键单步运行，观看每次循环各条指令运行结果，分析为什么？）NEXT: MOV DL,SI ； 执行前：DL = 00 SI = 0000 执行后：DL = 20 SI = 0000 MOV AH,2； 执行前：AH= 5B 执行后：AH = 02 INT 21H； 执行前：AH= 02 执行后：AH = 02 INC SI； 执行前：SI = 0000 执行后：SI = 0001 LOOP NEXT； 执行前：CX= 001D 执行后：CX= 0000 (5)代码区箭头标志位置移至 MOV AH,4CH 语句时，按ALT+F5

17、键查看被调试程序的显示输出。7熟练使用TD.EXE按ALT+F5键切换到TD用户界面，用FILE菜单OPEN项重新载入可执行文件HELLO.EXE，重复上面步骤。在第步时，选中Goto命令，输入DS:0000H并回车，然后使用方向键把光标移到0014H地址单元处（注意数据区的光标是一个下划线）,将0014H001FH地址单元的内容改为01H、57H、45H、4CH、43H、4FH、4DH、45H、20H、59H、4FH、55H，继续上面“6学习使用TD.EXE”中的和步骤，查看被调试程序的显示输出。分析程序显示输出的结果。有关更多的如何使用TD.EXE，请参阅课外读物“TD使用说明”部分。四、

18、实验参考程序代码DATA SEGMENTONE DB 20 DUP(32), HELLO!,7,13,10COUNT EQU $-ONEDATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MOV AX, SEG DATAMOV DS,AXMOV SI,OFFSET ONEMOV CX,COUNTNEXT: MOV DL,SI MOV AH,2 INT 21H INC SI LOOP NEXT MOV AH,4CH INT 21HCODE ENDS实验二 循环结构程序设计一、实验目的1. 熟悉循环指令系统，并熟悉其加、减、乘、除运算2. 掌握DE

19、BUG调试程序主要命令的使用方法3. 掌握循环结构程序的设计、调试。二、实验条件汇编语言程序设计的实验环境如下：1. 硬件环境微型计算机（Intel x86 系列CPU）1台。2. 软件环境Windows XP操作系统。任意一种文本编辑器，如EDIT、NOTEPAD(记事本)等。汇编程序，如MASM.EXE或TASM.EXE。连接程序，如LINK.EXE或TLINK.EXE。调试程序，如DEBUG.EXE或TD.EXE。本实验指导中，文本编辑器使用NOTEPAD(记事本)，汇编程序使用MASM.EXE，连接程序使用LINK.EXE，调试程序使用TD.EXE。三、实验内容多字节无符号加法：在DA

20、TAS中存放10个双字节无符号数，用循环结构设计程序，通过程序运算，把这10个双字节无符号数相加，其和存入紧邻加数之后的四个单元中。用TDEBUG调试程序预置数据并查看运算结果。四、上机步骤1建立汇编语言程序设计的实验环境在D盘新建一个文件夹，并把新建的文件夹命名为ASM。把MASM.EXE、LINK.EXE、TD.EXE文件都拷贝到新建的ASM目录中。2建立汇编源程序打开记事本。在编辑窗口输入源程序代码。编程提示：（1） 用DW等伪指令建立数据段，数据段应包含两项内容：一是任意输入的10个双字节无符号数，二是存入加数和的四个单元的双字变量；（2） 编写程序代码时，整个程序应是一个循环结构，循

21、环次数为10。源程序输入完毕后，选择记事本的“文件（F）”菜单，“保存（S）”文件，注意将保存源程序的路径选择为前面建立的D:ASM目录，“保存类型（T）”选择为“所有文件（*.*）”，文件名为“HELLO”，扩展名为.ASM。3用MASM.EXE汇编源程序产生目标文件在WindowsXP桌面上的“开始”菜单中选择“程序”“附件” “命令提示符”选项，打开“命令提示符”窗口。输入“D:”并回车，进入D盘的根目录，接着输入“CDASM”进入前面新建的ASM目录。输入“MASM HELLO.ASM”并回车。如果源程序有错误，汇编程序MASM会指出错误所在的行号和错误的原因。在错误信息中，圆括号里的

22、数字为有错误所在的行号。修改源程序中的错误并保存文件，然后重新对源程序进行汇编。如果汇编时没有错误，MASM就会在当前目录下建立一个“HELLO.OBJ”文件（名字与源程序文件名相同，只是扩展名不同）。4用LINK.EXE产生EXE可执行文件在“D:ASM”命令提示符下输入“LINK HELLO.OBJ”并回车。如果没有错误，LINK就会建立一个EXE文件。对于无堆栈警告(warning：no stack segment)信息，可以不予理睬，它不影响程序的执行。5执行程序生成了EXE文件后，就可以直接在命令提示符下运行此程序。在“D:ASM”命令提示符下直接输入“HELLO”并回车。这时我们就

23、要使用TD.EXE调试工具来查看运行结果。实际上，大部分程序必须经过调试阶段才能纠正程序执行中的错误，调试程序时需要使用TD.EXE。使用计算器验证程序运行结果是否正确。五、实验报告要求2. 实验内容、实验要求；3. 画出程序流程框图；4. 给出程序清单；5. 给出程序运行结果。六、实验参考程序DATA SEGMENTNUM DW 1234H,0ABCH,5678H,456H,0ACCDH,0F0FDH,4056H,8979H,3565H,0D0DFH;COUNT DW 2 DUP(0);DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART: MO

24、V AX,DATA MOV DS,AX MOV CX,10 MOV SI,OFFSET NUM MOV DI,OFFSET COUNT XOR AX,AX XOR DX,DXNEXT: ADD AX,WORD PTR SI;求和 ADC DX,0 INC SI INC SI LOOP NEXT MOV WORD PTRDI,AX;保存结果 MOV WORD PTRDI+2,DX; MOV AH,4CH INT 21HCODE ENDS END START实验三 分支结构程序设计一、实验目的1. 熟悉控制转移指令系统，并熟悉其加、减、乘、除运算指令。2. 掌握分支程序编程方法，复杂分支程序的查表

25、法等。二、实验条件汇编语言程序设计的实验环境如下：1. 硬件环境微型计算机（Intel x86 系列CPU）1台。2. 软件环境Windows XP操作系统。任意一种文本编辑器，如EDIT、NOTEPAD(记事本)等。汇编程序，如MASM.EXE或TASM.EXE。连接程序，如LINK.EXE或TLINK.EXE。调试程序，如DEBUG.EXE或TD.EXE。本实验指导中，文本编辑器使用NOTEPAD(记事本)，汇编程序使用MASM.EXE，连接程序使用LINK.EXE，调试程序使用TD.EXE。三、实验内容学生课程成绩分段统计：用单字节表示每个学生的学号，学生的课程成绩用两位十进制数表示（最

26、低0分，最高99分），规定0F0H表示作弊，0F1H表示缺考，0FFH为一组学生成绩的结束符。学生成绩在内存的存放形式为“学号，成绩”，每个学生占两个字节，从内存SCORE为首址开始存放。要求学生人数不少于10个，试编程序，按0 9、10 19、20 29、80 89、90 99及作弊、缺考等12种情况把学生的课程成绩进行分段统计，将统计结果存入以COUNT为首址的12个单元中。用TDEBUG调试程序预置数据和查看程序运行结果，以验证程序正确性。或将统计的结果显示在屏幕上。四、上机步骤1建立汇编语言程序设计的实验环境在D盘新建一个文件夹，并把新建的文件夹命名为ASM。把MASM.EXE、LIN

27、K.EXE、TD.EXE文件都拷贝到新建的ASM目录中。2建立汇编源程序打开记事本。在编辑窗口输入源程序代码。编程提示：（1） 用DB等伪指令建立数据段，数据段应包含两项内容：一是任意输入的学生成绩，二是实验内容要求的以COUNT为首址的12个字节变量；（2） 编写程序代码时，整个程序应是一个循环结构，循环次数是前面输入的学生成绩个数。循环内部是分支结构的统计各段成绩个数的程序代码，统计成绩个数时，应当先使用“等不等于”条件转移指令分别统计“0F0H-作弊”、“0F1H-缺考”的个数，然后使用“小于等于”条件转移指令分别统计0 9、10 19、20 29、80 89、90 99各分数段的个数。

28、源程序输入完毕后，选择记事本的“文件（F）”菜单，“保存（S）”文件，注意将保存源程序的路径选择为前面建立的D:ASM目录，“保存类型（T）”选择为“所有文件（*.*）”，文件名为“HELLO”，扩展名为.ASM。3用MASM.EXE汇编源程序产生目标文件在WindowsXP桌面上的“开始”菜单中选择“程序”“附件” “命令提示符”选项，打开“命令提示符”窗口。输入“D:”并回车，进入D盘的根目录，接着输入“CDASM”进入前面新建的ASM目录。输入“MASM HELLO.ASM”并回车。如果源程序有错误，汇编程序MASM会指出错误所在的行号和错误的原因。在错误信息中，圆括号里的数字为有错误所

29、在的行号。修改源程序中的错误并保存文件，然后重新对源程序进行汇编。如果汇编时没有错误，MASM就会在当前目录下建立一个“HELLO.OBJ”文件（名字与源程序文件名相同，只是扩展名不同）。4用LINK.EXE产生EXE可执行文件在“D:ASM”命令提示符下输入“LINK HELLO.OBJ”并回车。如果没有错误，LINK就会建立一个EXE文件。对于无堆栈警告(warning：no stack segment)信息，可以不予理睬，它不影响程序的执行。5执行程序生成了EXE文件后，就可以直接在命令提示符下运行此程序。在“D:ASM”命令提示符下直接输入“HELLO”并回车。如果源程序没有功能性错误

30、，正确的结果会显示在屏幕上。如果程序不显示结果，这时我们就要使用TD.EXE调试工具来查看运行结果。实际上，大部分程序必须经过调试阶段才能纠正程序执行中的错误，调试程序时需要使用TD.EXE。五、实验报告1. 实验内容、实验要求；2. 画出程序流程框图；3. 给出程序清单；4. 给出程序运行结果。六、实验参考程序DATA SEGMENTNUM DB 92,7,23,78,89,76,65,55,88,80,77; DB 33,97,68,69,90,0F0H,0F1H,0FFH;CNT EQU $-NUM;COUNT DB 12 DUP(0);DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS