微机原理实验指导书.docx

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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TurboDebugger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（Intelx86系列CPU）1台。

2.软件环境

·WindowsXP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、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”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:

\ASM\HELLO.ASM），如图11-1所示。

实验参考程序代码：

DATASEGMENT

ONEDB20DUP（32）,'HELLO!

',7,13,10

COUNTEQU$-ONE

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

MOVAX,SEGDATA

MOVDS,AX

MOVSI,OFFSETONE

MOVCX,COUNT

NEXT:

MOVDL,[SI]

MOVAH,2

INT21H

INCSI

LOOPNEXT

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”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“CD\ASM”进入前面新建的ASM目录。

输入“MASMHELLO.ASM”并回车，MASM程序会提示让你输入目标文件名（ObjectFilename），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:

\ASM\HELLO.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（SourceFilename），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（WarningErrors）。

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（SevereErrors）。

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文件连接为可执行的EXE文件。

在“D:

\ASM>”命令提示符下输入“LINKHELLO.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（RunFile），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:

\ASM\HELLO.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（ObjectMoodules），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：

nostacksegment）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“TDHELLO.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SEGDATA、OFFSETONE、COUNT、NEXT在HELLO.EXE中的具体值并加以说明。

源程序

机器码

回答的问题

START:

MOVAX,SEGDATA

B8705B

SEGDATA的值=？

5B70

MOVDS,AX

8ED8

MOVSI,OFFSETONE

BE0000

OFFSETONE的值=？

0000

MOVCX,COUNT

B91D00

COUNT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

AX

0000

5B70

DS

5B60

5B70

（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ONEDB20DUP（32）,'HELLO!

',7,13,10语句对比。

单元地址

DS:

0000H

DS:

0001H

DS:

0002H

DS:

0003H

DS:

0004H

DS:

0005H

DS:

0006H

DS:

0007H

单元值

20

20

20

20

20

20

20

20

ASCII

SP

SP

SP

SP

SP

SP

SP

SP

单元地址

DS:

0008H

DS:

0009H

DS:

000AH

DS:

000BH

DS:

000CH

DS:

000DH

DS:

000EH

DS:

000FH

单元值

20

20

20

20

20

20

20

20

ASCII

SP

SP

SP

SP

SP

SP

SP

SP

单元地址

DS:

0010H

DS:

0011H

DS:

0012H

DS:

0013H

DS:

0014H

DS:

0015H

DS:

0016H

DS:

0017H

单元值

20

20

20

20

48

45

4C

4C

ASCII

SP

SP

SP

SP

H

E

L

L

单元地址

DS:

0018H

DS:

0019H

DS:

001AH

DS:

001BH

DS:

001CH

DS:

001DH

DS:

001EH

DS:

001FH

单元值

4F

21

07

0D

0A

00

00

00

ASCII

O

!

REL

CR

LF

NUL

NUL

NUL

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MOVAH,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:

MOVAX,SEGDATA；执行前：

AX=0000执行后：

AX=5B70

MOVDS,AX；执行前：

AX=5B70DS=5B60

执行后：

AX=5B70DS=5B70

MOVSI,OFFSETONE；执行前：

SI=0000执行后：

SI=0000

MOVCX,COUNT；执行前：

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:

MOVDL,[SI]；执行前：

DL=00SI=0000

执行后：

DL=20SI=0000

MOVAH,2；执行前：

AH=5B执行后：

AH=02

INT21H；执行前：

AH=02执行后：

AH=02

INCSI；执行前：

SI=0000执行后：

SI=0001

LOOPNEXT；执行前：

CX=001D执行后：

CX=0000

（5）代码区箭头标志位置移至MOVAH,4CH语句时，按ALT+F5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⑴～⑶步骤。

在第⑶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0014H~001FH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⑷和⑸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、实验参考程序代码

DATASEGMENT

ONEDB20DUP（32）,'HELLO!

',7,13,10

COUNTEQU$-ONE

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

MOVAX,SEGDATA

MOVDS,AX

MOVSI,OFFSETONE

MOVCX,COUNT

NEXT:

MOVDL,[SI]

MOVAH,2

INT21H

INCSI

LOOPNEXT

MOVAH,4CH

INT21H

CODEENDS

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DEBUG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（Intelx86系列CPU）1台。

2.软件环境

·WindowsXP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DATAS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“CD\ASM”进入前面新建的ASM目录。

输入“MASMHELLO.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“LINKHELLO.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：

nostacksegment）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

DATASEGMENT

NUMDW1234H,0ABCH,5678H,456H,0ACCDH,0F0FDH,4056H,8979H,3565H,0D0DFH;

COUNTDW2DUP（0）;

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVCX,10

MOVSI,OFFSETNUM

MOVDI,OFFSETCOUNT

XORAX,AX

XORDX,DX

NEXT:

ADDAX,WORDPTR[SI];求和

ADCDX,0

INCSI

INCSI

LOOPNEXT

MOVWORDPTR[DI],AX;保存结果

MOVWORDPTR[DI+2],DX;

MOVAH,4CH

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

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（Intelx86系列CPU）1台。

2.软件环境

·WindowsXP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、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。

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“CD\ASM”进入前面新建的ASM目录。

输入“MASMHELLO.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“LINKHELLO.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：

nostacksegment）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，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

DATASEGMENT

NUMDB92,7,23,78,89,76,65,55,88,80,77;

DB33,97,68,69,90,0F0H,0F1H,0FFH;

CNTEQU$-NUM;

COUNTDB12DUP（0）;

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS