微型計算機技術
實驗指導書
計算機與資訊學院
2023年6月
一、實驗目的
(1) 熟悉組合語言整合實驗環境asm lab的基本使用方法。
(2) 學會檢視8086cpu各暫存器的狀態以及記憶體中的資料。
(3) 了解通過直接修改視訊記憶體來修改顯示內容的方法。
二、實驗內容
2.1 啟動asm lab
在安裝有asm lab的計算機上，可以使用兩種不同的方法來啟動asm lab：
在桌面上雙擊「engintime asm lab」圖示。或者
點選「開始」選單，在「程式」中的「engintime asm lab」中選擇「engintime asm lab」。
2.2 註冊使用者並登入
asm lab每次啟動後都會彈出乙個「登入」對話方塊，可以進行以下操作：
使用已有使用者進行登入
讀者可以在「登入」對話方塊中填寫已有的學號、姓名、密碼完成登入。登入成功後，asm lab的標題欄會顯示出讀者用來登入的學號和姓名。
註冊新使用者
讀者可以點選「註冊」按鈕，在彈出的「註冊」視窗中填寫基本資訊、所屬機構、密碼、密保問題完成註冊，並自動登入。
2.3 新建實驗專案
新建乙個實驗專案的步驟如下：
(1) 在「檔案」選單中選擇「新建」，然後單擊「專案」，開啟「新建專案」對話方塊。
(2) 在「新建專案」對話方塊中，選擇專案模板「lab001」。注意，其他模板會在後面的實驗題目中使用。
(3) 在「名稱」中輸入新專案使用的資料夾名稱「lab001」。
(4) 在「位置」中輸入新專案儲存在磁碟上的位置「c:\asmlab」。
(5) 點選「確定」按鈕。
新建完畢後， asm lab 會自動開啟這個新建的專案。在「專案管理器」視窗中（如圖1-1所示），根節點是專案節點，各個子節點是專案包含的資料夾或者檔案。
提示：右鍵點選「專案管理器」視窗中的專案節點，選擇快捷選單中的「開啟所在的資料夾」，即可使用「windows資源管理器」開啟專案所在的資料夾。
圖1-1： 開啟專案後的「專案管理器」視窗
2.4 閱讀實驗源**
該實驗包含了乙個彙編原始檔「下面對這這個檔案的主要內容、結構和作用進行說明。
在「專案管理器」視窗中雙擊「開啟此檔案。此檔案主要包含了以下內容：
提示：請認真理解這部分內容，其他實驗題目中的源**檔案也嚴格遵守這些約定，如無特殊情況將不再進行如此詳細的說明。
2.5 生成專案
使用「生成專案」功能將會自動完成匯程式設計序的編譯和鏈結過程。此時可以在「輸出」視窗中檢視生成過程輸出的提示資訊。
在「生成」選單中選擇「生成專案」（快捷鍵是f7）。
在專案生成過程中，「輸出」視窗會實時顯示生成的進度和結果。如果源**中不包含語法錯誤，會在生成的最後階段提示生成成功，如圖1-2所示：
圖1-2：生成專案成功後的「輸出」視窗
生成專案的過程，如圖1-3所示：
圖1-3：生成專案的過程
以本實驗為例，成功生成專案後，缺省會在「c:\asmlab\ lab001\debug" 目錄下生成 「檔案和 「檔案。
2.6 解決語法錯誤
如果在源**中存在語法錯誤，在生成專案的過程中，「輸出」視窗會顯示相應的錯誤資訊（包括錯誤所在檔案的路徑，錯誤在檔案中的位置，以及錯誤原因），並在生成的最後階段提示生成失敗。此時，在「輸出」視窗中雙擊錯誤資訊所在的行，asm lab會使用源**編輯器自動開啟錯誤所在的檔案，並定位到錯誤所在的**行。
可以按照下面的步驟進行練習：
(1) 在源**檔案中故意輸入一些錯誤的**，例如將「mov」修改為錯誤的「mv」。
(2) 生成專案。
(3) 在「輸出」視窗中雙擊錯誤資訊來定位存在錯誤的**行，並將**修改正確。
(4) 重複步驟(2)、(3)，直到專案生成成功。
2.7除錯匯程式設計序
斷點新增斷點後，當匯程式設計序執行到斷點所在行時就會中斷執行，此時可觀察處理器的狀態以及記憶體中的資料，幫助理解匯程式設計序的行為。兩種新增斷點的方法。
(1) 將游標定位到需要新增斷點的**行，單擊滑鼠右鍵，選擇選單中的「插入/刪除斷點」，此時在左側的灰色區域會顯示出斷點。如圖1-4所示。
圖1-4：新增斷點
若**行存在斷點，將游標定位到該行，單擊滑鼠右鍵，選擇選單中的「插入/刪除斷點」，可將該行斷點刪除。
(2) 點選**行所對應的左側灰色區域，可直接新增斷點。當該行存在斷點時，單擊斷點後可刪除斷點。
啟動除錯
在生成專案成功後，在「除錯」選單中選擇「啟動除錯」（快捷鍵是f5）。如果匯程式設計序中有斷點，就會在斷點處中斷執行，如圖1-5所示，黃色箭頭指向接下來要執行的彙編**。此時可以按f5繼續除錯，也可以使用其他除錯功能。
如果沒有斷點，就會在程式執行完畢後結束除錯。
圖1-5：程式在斷點處中斷執行
單步除錯
選擇「除錯」選單中的「逐語句」或「逐過程」，會在匯程式設計序的第一條指令處中斷執行，如圖1-6所示。接下來可以繼續使用單步除錯功能跟蹤程式的執行過程，直到程式結束。也可以選擇「除錯」選單中的「停止除錯」，結束除錯。
圖1-6：在第一條指令處中斷執行
每當程式命中斷點後中斷執行，或者進行單步除錯而中斷執行時，asm lab提供的「暫存器」視窗、「棧」視窗、「反彙編」視窗、「記憶體」視窗、「自動變數」視窗和「自動記憶體」視窗會顯示暫存器和記憶體的內容和變化，方便理解匯程式設計序的行為。
「暫存器」視窗
在「暫存器」視窗中可以實時檢視各個暫存器的十六進製制的值。可使用其工具欄中的按鈕，手動修改各個暫存器的值（注意，手動修改暫存器的值可能會造成不可**的行為而使程式崩潰）。當暫存器的值發生變化時，會使用紅色高亮顯示。
如圖1-7所示。
圖1-7：「暫存器」視窗
「棧」視窗
在「棧」視窗顯示了記憶體中的棧資料。左側是棧的段基址ss和偏移值，右側是十六進製制的記憶體值，其中ss:sp總是指向棧頂。當棧資料發生變化時，會用紅色高亮顯示，如圖1-8所示。
圖1-8：「棧」視窗
「反彙編」視窗
在「反彙編」視窗中顯示了指令的反彙編**，如圖1-9所示。使用「反彙編」視窗工具欄中的按鈕可以檢視任意一處記憶體的反彙編**。「反彙編」視窗顯示的內容包括：
(1) 黃色箭頭表示cs:ip指向的指令。
(2) 指令所在記憶體的段位址和偏移。
(3) 指令的機器碼。
(4) 反彙編後的指令。
圖1-9：「反彙編」視窗
「記憶體」視窗
在」記憶體」視窗中可以檢視記憶體塊中的資料。使用其工具欄上的按鈕可以新增需要檢視的記憶體塊，當有多個記憶體塊時，可以使用下拉列表選擇想要檢視的記憶體塊。還可以使用工具欄上的按鈕修改記憶體中的資料。
如果記憶體值發生了變化，會使用紅色高亮顯示，如圖1-10所示。左側是每行記憶體的起始位址，包括段位址和偏移，其中偏移總是16的倍數，也就是說每行顯示16個位元組的值。右邊是每個記憶體單元中的資料對應的可顯示的ascii字元。
圖1-10：「記憶體」視窗
「自動變數」視窗
「自動變數」視窗顯示匯程式設計序中定義的變數的記憶體值。當有多個變數時，可以使用其工具欄上的下拉列表選擇想要檢視的變數。如果變數的值發生了變化，會使用紅色高亮顯示，如圖1-11所示。
圖1-11：「自動變數」視窗
「自動記憶體」視窗
「自動記憶體」視窗顯示當前指令的反彙編**和其訪問的記憶體資料，以及上條指令的反彙編**和其訪問的記憶體資料。注意，當指令沒有訪問記憶體而只是訪問了暫存器時，也就沒有記憶體資料需要顯示了。此視窗可以使讀者在單步除錯匯程式設計序時，非常方便的觀察到指令執行前的記憶體值，以及指令執行後的記憶體值。
當指令修改了記憶體值時，會使用紅色高亮顯示，如圖1-12所示。
圖1-12：「自動記憶體」視窗
2.9執行匯程式設計序
生成專案成功後，在asm lab中可以選擇「除錯」選單中的「開始執行」（快捷鍵是ctrl+f5），可以執行dos應用程式。程式執行完畢後會在dos視窗中顯示資訊「program terminated normally」，表示程式正常結束。或者：
通過前面的詳細介紹，相信已經對asm lab的各種基本操作和重要的工具視窗有了一定的了解。接下來通過幾個簡單的匯程式設計序，實際體驗如何操作asm lab並觀察相關資訊。
2.10 檢視暫存器的值
使用單步除錯功能逐行執行任務（一）中的彙編指令，每執行一行彙編指令後，仔細觀察「暫存器」視窗中各個暫存器的值。
2.11 在指定記憶體單元處寫入指令
通過下面這個練習，認真體會指令也是儲存在記憶體中的資料，以及cs:ip指示了cpu當前將要執行指令的位址。
(1) 按f10啟動單步除錯，此時可在「反彙編」視窗中檢視任務（二）中兩條指令的機器碼分別為「b80100」和「03c0」。
(2) 在「記憶體」視窗中點選「修改記憶體」按鈕，設定基址為「2000」，偏移為0，值為「b8 01 00 03 c0」，點選確定。
(3) 在「暫存器」視窗中點選「cs:ip」按鈕，設定cs為「2000」，偏移為0，點選確定。此時，在「反彙編」視窗中會顯示2000:
0000處指令的反彙編，可以看到其與任務（二）中的兩條指令相同。
(4) 按f10單步除錯，在「反彙編」視窗中可以看到執行的指令為「mov ax, 0001」。
(5) 再次按f10單步除錯，當指令「add ax, ax」執行完畢後，ax=0002。
(6) 在「暫存器」視窗中點選「cs:ip」按鈕，修改偏移為「0003」，點選確定，使cs:ip重新指向「add ax, ax」指令。
(7) 按f10單步除錯，指令「add ax, ax」執行完畢後，ax=0004。
(8) 重複上述操作步驟6、7，當指令「add ax, ax」執行8次後，ax=0100h，完成2的8次方計算。
2.12 修改視訊記憶體
通過下面這個練習，認真體會修改視訊記憶體中的資料，就能修改螢幕中顯示的內容。
(1) 啟動單步除錯。
(2) 在「記憶體」視窗中點選「修改記憶體按鈕」，設定基址為「b810」，偏移為「0」資料為「31 01 32 01 33 01 41 01 42 01 43 01」，點選「確定」。此時可在dos視窗中檢視修改後的效果。可觀察看螢幕中顯示為藍色的字串「123abc」。
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