微机原理Emu8086仿真软件实验讲义

1、实验一显示程序实验1.emu8086介绍Emu8086-Assembler and Microprocessor Emulator是一个可在 Windows 环境下运行的 8086CPU 汇编仿真软件，Emu8086集源代码编辑器，汇编反汇编工具以及可以运行 debug 的模拟器（虚拟机器）于一身，它优于一般编译器的地方在于提供了一个虚拟的80x86 环境，拥有自己一套独立的 “硬件 ”，可以完成一些纯软件编译器无法完成的功能例如 Led 显示，交通灯，步进电机等等，而且动态调试（ DEBUG）时非常方便一软件启动启动界面如图 1 所示，用户可以选择新建文本、 程序实例、启动指南、近期文档。注

2、册的用户名随意，密码112，即可成功。二新建文件单击图 1 中的“ New”选项，软件会弹出如图2 所示的选择界面。 COM 模板适用于简单且不需分段的程序，所有内容均放在代码段中，程序代码默认从 ORG 0100H 开始； EXE 模板适用于需分段的复杂程序， 内容按代码段、数据段、堆栈段划分。需要注意的是采用该模板时， 用户不可将代码段人为地设置为 ORG 0100H，而应由编译器自动完成空间分配； BIN 模板二进制文件，适用于所有用户定义结构类型； BOOT 模板适用于在软盘中创建文件。此外，若用户希望打开一个完全空的文档，则可选择empty workspace的选项。三编译和加载程序

3、用户可根据上述选择的模板中编写程序， 如图 3 所示。该编辑界面集文档编辑、指令编译、程序加载、系统工具、在线帮助为一体， 其菜单功能如表 1 所示。编写完程序后，用户只需单击工具栏上的“ compile”按钮，即可完成程序的编译工作，并弹出如图 4 所示的编译状态界面。若有错误则会在窗口中提示，若无错误则还会弹出保存界面， 让用户将编译好的文件保存相应的文件夹中。 默认文件夹为 ，但您可以通过菜单中 assembler/ set output directory 对默认文件夹进行修改。 用户保存的文件类型与第一阶段所选择的模板有关。完成编译和保存文件后，用户可按下图 4 中的“ close”

4、按钮先关闭该窗体，再利用工具栏上的“ emulate”按钮打开真器界面和原程序界面进行真调试，也可以按下图 4 中的 Run 按钮运行直接程序。表 1 编译器菜单功能一级菜单名称二级菜单名称三级菜单名称功能file文件new新建comtemplatecom 模板exetemplateexe 模板bintemplatebin 模板boottemplateboot 模板example实例open打开文件save保存文件save as另存为prints打印文件export to HTML转换为超文本文件exit退出edit编辑undo取消redo重复cut剪切cope复制paste粘贴selecta

5、ll选择全部find查找findnext查找下一个replace代替indent缩进outdent凸出commentblock将被选块变为注释uncomment block将被注释变为指令advancededitor高级宏汇编macrosadvanced高级设置Show line显示行编号numberstabitfy selection空格转换为定位字元untabitfy定位字元转换为空格selectionlowercase用小写字母表示selectionuppercase用大写字母表示selectiondisplay white显示出空格出空间spacebookmark书签toggle bo

6、okmark在光标处放置标签previous跳到上一个标签处bookmarknext bookmark跳到下一个标签处jump to first跳到第一个标签处jump to last跳到最后一个标签处clear all清除所有标签bookmarkassembler汇编compile编译compile and load编译并加载到真器中in the emulationfasmFasm汇编set output设置输出文件夹directoryemulator真器show emulator显示真窗口assemble andload in the编译并加载到真器中emulatormath数学计算mul

7、ti base多进制基本计算器calculatorbase converter基本转换器ascii codeASCII 码表help帮助documentation文档及指南and tutorialscheck for an软件更新检查updateabout关于软件四仿真调试当用户完成程序编译后，利用工具栏中的“ emulate”按钮可将编译好的文件加载到仿真器进行真调试。除使用“ emulate”按钮外，用户也可以用菜单栏中的 assembler/compile and load in the emulation或 emulator/assemble and load in the emula

8、tor打开仿真器。仿真器界面如图 5 所示。当用户将程序加载到仿真器后， 会同时打开仿真器界面和源程序界面， 用户在仿真器界面中也可以同时看到源代码和编译后的机器码。 点击的任意一条源程序指令，则对应的机器代码显示为被选显示状态， 与此同时，上面的代码指针也会相应变化。用户也可以通过这种操作了解， 数据段和堆栈段中各变量或数据在存储器中的情况。用户可以利用工具栏中的“ single step”按钮进行单步跟踪调试，以便仔细观察各寄存器、 存储器、变量、标记位等情况， 这对于程序初始调试时十分有用；当程序调试完毕，或需要连续运行观察时，则可以使用“ run”按钮；当希望返回上一步操作时，则可以使

9、用“ step back”按钮；若单击“ reload”按钮，则真器会重新加载程序， 并将指令指针指向程序的第一条指令； 您也可以利用 “ load” 按钮，从您保存的文件夹中加载其它程序。 用户除使用上述工具栏中的按钮进行仿真调试外，还可以利用其菜单中的其它功能进行更高级的调试和设置。 菜单的详细功能见表 2 所示。表 2 真器菜单功能一级菜单名称二级菜单名称功能file文件load executable加载要执行的程序reload重新加载程序examples打开实例reset emulator and ram复位真器和 RAMset command line parameter设置命令行参

10、数set the emulator s state保存真器设置load form previous state载入原先保存的设置math数学计算multi base calculator多进制基本计算器base converter基本转换器debugsingle step单步跟踪single over单步step back单步返回stop on condition设置停止运行的条件run until运行到光标处run连续运行set break point在光标处设置断点clear break point清除所有断点show current break point显示当前断点指令show cur

11、rent instruction (at CS :IP)显示当前指令set CS:IP to selected position将被选指令设定为当前指令view观察log and debug.exe emulation打开 debug.调试窗口extend value viewer打开扩展数值观察器stack打开堆栈窗口variables打开变量窗口symbol table打开标记表显示源程序及目标文件内listing容original source code打开源程序代码窗口软件高级设置，可对字体、option颜色、文本格式、键盘输入等进行设置选择打开存储器、寄存器arithmetic &a

12、mp; logical unit等单元，与 AUX 按钮功能相同flag打开标记位窗口lexicalflag analyser打开文本说明格式的标记位窗口ascii code打开 ASCII 码表emulator screen打开模拟屏幕窗口external外部真器start debug.exe启动 windows 的 debug 真调试器command prompt打开 DOS 命令窗口run在 DOS 环境下运行程序virtual devices虚拟设备LED-Disply.exeLED 显示器printer.exe打印机robit.exe机器人simple.exe读写端口simplest

13、.exe在屏幕上读写端口stepper_motor.exe步进马达thermometer.exe温度控制tranffic_lights交通灯控制VGA_STATE.exe显示屏控制Virtual drive虚拟驱动盘boot form virtual floppy (floppy_0)从虚拟的软盘中导入程序write 512 byte at 0000:7C00 to boot将存储器中 07C00 单元开始的 512 个字节写到软盘sector(floppy_0) (中write“ .bin ” file to floppy将 bin 文件写到软盘中create new floppy driv

14、e创建一个新的软盘2.实验目的(1)熟悉 emu8086 集成环境和调试器的使用。(2)掌握部分DOS功能调用使用方法。3.实验内容本实验要求显示一串字符。注释：INT10H 是由 BIOS 对屏幕及显示器所提供的服务程序，这些服务程序也加挂在INT10H 内。使用 INT10H 中断服务程序时，先指定 AH 寄存器为下表编号其中之一，该编号表示欲调用的功用，而其他寄存器的详细说明，参考表后文字，当一切设定好之后再调用INT10H。AH： 00H设置显示器模式AL:03H 80×2516 色文本AH: 10HAL: 03H设置颜色中断。触发闪烁 / 亮显位4.参考程序 ：name &

15、quot;hi-world" this example prints out"hello world!" by writing directly to video memory.; in vga memory: first byte is ascii character, byte that follows is character attribute.; if you change the second byte, you can change the color of; the character even after it is printed.; char

16、acter attribute is 8 bit value,; high 4 bits set background color and low 4 bits set foreground color.; hexbincolor; 00000black; 10001blue; 20010green; 30011cyan; 40100red; 50101magenta; 60110brown; 70111light gray; 81000dark gray; 91001light blue; a1010light green; b1011light cyan; c1100light red;

17、d1101light magenta; e1110yellow; f1111whiteorg 100h; set video modemov ax, 3; text mode 80x25, 16 colors, 8 pages (ah=0, al=3)int 10h; do it!; cancel blinking and enable all 16 colors: mov ax, 1003hmov bx, 0int 10h; set segment register:movax, 0b800hmovds, ax; print "hello world" first byt

18、e is ascii code, second byte is color code.mov 02h, 'H'mov 04h, 'e'mov 06h, 'l'mov 08h, 'l'mov 0ah, 'o'mov 0ch, ','mov 0eh, 'W'mov 10h, 'o'mov 12h, 'r'mov 14h, 'l'mov 16h, 'd'mov 18h, '!' color all charac

19、ters:mov cx, 12 ; number of characters.mov di, 03h ; start from byte after 'h'c: mov di, 11101100b ; light red(1100) on yellow(1110) add di, 2 ; skip over next ascii code in vga memory. loop c; wait for any key press: mov ah, 0int 16hret5.总结思考1.DS 数据段寄存器：数据所存放段的起始地址b800h, 观察内存b800:0000 的存放内容

20、2. movmovax, 0b800hds, ax改为movds, 0b800h是否可行实验二十进制数的 BCD 码加法运算程序实验1.实验目的(1) 掌握运算类指令编程及调试方法。(2) 掌握运算类指令对各状态标志位的影响及测试方法。2.实验原理(1) 二进制数在计算机上进行运算是非常简单的。但是， 通常人们习惯于用十进制数。在计算机中十进制数是用BCD码来表示的，BCD码有两类：一类叫压缩型BCD码，一类叫非压缩型BCD码。压缩BCD码与非压缩BCD码的区别压缩 BCD码的每一位用4 位二进制表示，一个字节表示两位十进制数。例如10010110B 表示十进制数96D；非压缩BCD码用 1

21、个字节表示一位十进制数，高四位总是0000，低 4 位的 00001001 表示 09. 例如 00001000B 表示十进制数8.8421 BCD 码是最基本和最常用的BCD码，它和四位自然二进制码相似，各位的权值为8、 4、2、 1，故称为有权 BCD码。和四位自然二进制码不同的是，它只选用了四位二进制码中前10 组代码，即用 00001001 分别代表它所对应的十进制数，余下的六组代码不用。用 BCD码进行加、减、乘、除运算，通常采用两种方法：一种是在指令系统中设置一套专用于 BCD码运算的指令； 另一种是利用二进制数的运算指令算出结果，然后再用专门的指令对结果进行修正（调整），使之转变

22、为正确的 BCD码表示的结果。 8086 8088 指令系统所采用的是后一种方法。BCD码的运算规则： BCD码是十进制数， 而运算器对数据做加减运算时， 都是按二进制运算规则进行处理的。这样，当将 BCD 码传送给运算器进行运算时，其结果需要修正。修正的规则是：当两个 BCD码相加，如果和等于或小于 1001( 即十进制数 9) ，不需要修正； 如果相加之和在 1010 到 1111( 即十六进制数 0AH 0FH)之间，则需加 6 进行修正；如果相加时，本位产生了进位，也需加 6 进行修正。 这样做的原因是， 机器按二进制相加， 所以 4 位二进制数相加时， 是按“逢十六进一”的原则进行运

23、算的，而实质上是 2 个十进制数相加，应该按“逢十进一”的原则相加， 16 与 10 相差 6 ，所以当和超过 9 或有进位时，都要加 6 进行修正。需要修正BCD 码运算值的举例。(1) 计算 5+8 ； (2) 计算 8+8解： (1)将 5和 8以 8421 BCD 输入机器，则运算如下：0101+)10001101结果大于 9+)0110加 6修正10011即 13的 BCD码结果是 0011，即十进制数3，还产生了进位。5+8=13 ，结论正确。(2) 将 8 以 8421 BCD 输入机器，则运算如下：1000+）100010000结果大于 9+）0110加 6修正1011016的

24、 BCD码结果是 0110 ，即十进制的6，而且产生进位。8+8=16 ，结论正确。（ 2）非压缩型BCD码加法调整指令AAA(ASCIIAdjustforAddition)指令格式：AAAAAA也称为加法的ASCII 调整指令。指令后面不写操作数，但实际上隐含累加器操作数AL 和 AH。指令的操作为：如果(AL) 0FH>9，或 (AF)=1则(AL) (AL)+06H(AH) (AH)+1(AF) 1(CF) (AF)(AL) (AL) 0FH)否则(AL) (AL) 0FH)由上可见，指令将影响AF 和 CF 标志，但状态标志位SF、 ZF、PF 和 OF的状态不确定。在用 AAA

25、指令调整以前，先用指令ADD（多字节加法时用ADC）进行8 位数的加法运算，相加结果放在AL 中， 用 AAA指令调整后，非压缩型BCD码结果的低位在AL 寄存器，高位在AH 寄存器。3.实验内容：本实验要求计算X+Y=Z，其中， X、 Y、 Z 为 BCD码，其中X=09H， Y=05H。4.参考程序 ：; this example shows the use of aaa instruction (ascii adjust after addition).; it is used to add huge bcd "bcd_aaa"org100h

26、; first number '9':movah, 09h; second number '5':moval, 05h; al = al + ah =; = 09h + 05h = 0ehaddal, ah; clear tens byte of bcd; result:xorah, ah; adjust result to bcd form,; ah = 1, al = 4->'14'aaa; print the result:; store contents of; ax register:movdx, ax; print first

27、digit:movah, 0eh; convert to ascii:ordh, 30hmoval, dhint10h; print second digit:; convert to ascii:ordl, 30hmoval, dlint10h; wait for any key press: mov ah, 0int 16hret; return control to operating system.5 总结思考 ：(1)xor指令含义 ; (2)aaa指令的操作过程实验三串操作类指令应用程序1.实验目的(1) 掌握串操作类指令编程及调试方法。(2) 掌握串操作类指令对各状态标志位的影响

28、及测试方法。2.实验原理（ 1）在计算机中，大部分数据存放在主存中，8086CPU提供了一组处理主存中连续存放的数据串的指令串操作指令。串操作指令中，源操作数用寄存器SI 寻址，默认在数据段DS中；目的操作数用寄存器DI 寻址，默认在附加段ES中。每执行一次串操作指令，作为源地址指针的 SI 和作为目的地址指针的DI 将自动修改： +/-1 （对于字节串）或+/-2 （对于字串）。地址指针时增加还是减少取决于方向标志DF。在系统初始化后或者执行指令CLD指令后， DF=0, 此时地址指针增1 或 2；在执行指令STD后， DF=1，此时地址指针减1 或 2。串操作指令寻址方式:源操作数和目的操

29、作数分别使用寄存器DS:SI和ES:DI进行间接寻址， 源指针DS:SI和目的指针ES:DI将自动进行修改：±1、± 2、± 4，其对应的分别是字节操作、字操作和双字操作。串比较指令:CMPSB;字节串比较：DS:SI-ES:DI,SI SI+/-1,DI DI+/-1CMPSW;字串比较： DS:SI-ES:DI,SI SI+/-2,DI DI+/-2比较指令的功能是比较源串与目的串是否相同， 并根据其减法结果设置标志位；指令在每次比较后修改SI 和 DI 寄存器的值， 使之指向下一个元素。串扫描指令:格式功能1： SCASB1： AL（ DI ），DIDI；字

30、节操作± 1格式功能2： SCASW2： AX（ DI ），DIDI；字操作± 2重复前缀指令：任何一个串操作指令，都可以在前面加一个重复前缀，以实现串操作的重复执行，重复次数隐含在 CX寄存器中REP;REP前缀用在MOVS、STOS、LODS指令前， 每次执行一次指令，CX 减 1；直到 CX=0,重复执行结束.REPZ;也可以表示为断 ZF 标志是否为REPE，用在 CMPS、SCAS指令前，每执行一次串指令0; 只要 CX=0或 ZF=0，则重复执行结束。CX 减1，并判REPNZ;也可以表达为REPNE，用在CMPS、SCAS指令前， 每执行一次串操作指令CX减1

31、，并判断ZF 标志是否为1，只要CX=0或ZF=1, 则重复执行结束。REP前缀可以理解为“当数据串没有结束（CX 0） , 则继续传送”REPZ/REPE前缀可以理解为“当数据串没有结束（CX 0） , 并且串相等（ZF=1）则继续比较”REPNZ/REPNE前缀可以理解为“当数据串没有结束（ CX0）, 并且串不相等 （ ZF=0）则继续比较”（2） $ 是指当前指令的地址3.实验内容3.1 利用 repe cmps指令比较两个字符串是否相等。若相等，显示字符Y，否则显示N。3.2利用 repnescasb指令在一个字符串中查找一个指定的字符。4.参考程序 ：4.1; how to use

32、 cmpsb instruction to compare byte "cmpsb"org100h; set forward direction: cld; load source into ds:si,; load target into es:di:movax, csmovds, axmoves, axleasi, str1leadi, str2; set counter to string length:movcx, size; compare until equal: repe cmpsbjnznot_equal; "yes&qu

33、ot; - equal!moval, 'y'movah, 0ehint10hjmpexit_herenot_equal:; "no" - not equal!moval, 'n'movah, 0ehint10hexit_here:; wait for any key press: mov ah, 0int 16hret; strings must have equal lengths: x1:str1 db 'test string' str2 db 'test string' size = ($ - x1)

34、/ 24.2; this sample shows how to use scasb instruction to find a 100hjmp startstr1 db 'aaabbbxddd's_found db '"yes" - found!', 0Dh,0Ah, '$'s_notdb '"no" - not found!', 0Dh,0Ah, '$'find_what equ 'x'start:; set forward dire

35、ction: cld; set counter to string size: mov cx, 10; load string address into es:di mov ax, csmov es, ax lea di, str1; we will look for the character in string: mov al, find_whatrepnescasbjzfoundnot_found:; "no" - not found!mov dx, offset s_notmov ah, 9int 21hjmp exit_herefound:; "yes&

36、quot; - found!mov dx, offset s_foundmov ah, 9int 21h; wait for any key press.mov ah, 0 int 16hexit_here:ret5.思考写出参考程序1和 2的流程图实验四堆栈指令程序1.实验目的(1)掌握堆栈类指令编程及调试方法。(2)掌握堆栈类指令对各状态标志位的影响及测试方法。2.实验原理堆栈是存储器中专用的缓冲区，用于暂存寄存器数据或地址指针，push/pop就用于堆栈的操作，这两个指令一般用在：1. 子程序调用， 为了保护现场，把所要用的寄存器中的内容先暂时保存起来，在子程序调用结束之前，按照先进后出

37、的原则，把数据恢复。2. 有时候，需要临时用一下某些寄存器，也可用一下，凭个人喜好。堆栈是一个先进后出的主存区域，位于堆栈段中，使用SS段寄存器记录器段地址。栈只有一个出口，即当前栈顶。栈顶是地址较小的一端（低端），它用堆栈指针寄存器SP指定。 堆栈的两种基本操作，对应两条基本指令：（ 1）进栈指令 push进栈指令先使堆栈指令sp 减 2，然后把一个字操作数存入堆栈顶部。堆栈操作的对象只能是字操作数，进栈时底字节存放于低地址，高字节存放于高地址，sp 相应向低地址移动两个字节单元。(2) 出栈指令pop出栈指令把栈顶的一个字传送至指定的目的操作数，然后堆栈指针sp 加 2。目的操作数应为字操

38、作数，字从栈顶弹出时，低地址字节送低字节，高地址字节送高字节。注意：因为堆栈指针sp 总是指向已经存入数据的栈顶（不是空单元） ，所以 PUSH指令是将（ SP）减 2，后将内容压栈（即先修改SP 是指指向空单元，后压入数据），而POP是先从栈顶弹出一个字，后将堆栈指针SP加 2.用 PUSH指令和POP指令时只能按字访问堆栈，不能按字节访问堆栈。3.实验内容通过堆栈指令观察堆栈寄存器内容的变化4.参考程序 ：; this sample shows how the stack works.; click 'stack' button in emulator to see the

39、 contents of the stack.; stack is important element in computer architecture.; this code does nothing useful, except printing "Hi" in the "stack"org100h ; create tiny com file.movax, 1234hpushaxmovdx, 5678hpushdxpopbxpopcx; function call pushes ip value of the next instr

40、uction:calltfuncmovax, 7890hpushaxpopbx; interrupts are like funtions,; but in addition they push code segment into the stackmovax, 3int10h; set standart video mode.; a typical use of stack is to set segment registers.; set ds to video memory segment:movax, 0b800hpushaxpopds; print "hi":mo

41、v170h, 'H'mov172h, 'i' color attribute for 'h'mov171h, 11001110b; color attribute for 'i'mov173h, 10011110b; wait for any key press.movintah, 016h; here we "pop" the ip value,; and return control to the operating system: ret; the test procedure:tfuncprocxorx

42、orbx, bxcx, cx; here we "pop" the ip value,; and return control to the main program:retendp5.思考列出参考程序的堆栈内容变化过程实验五求找最大值和最小值程序设计1.实验目的(1) 掌握比较类指令编程及调试方法。（ 2）掌握综合程序的设计及调试2. 实验原理微机系统的内存是分段管理的，为了与之相对应，汇编语言源程序也分若干个段来构成。8086CPU有四个段寄存器CS,DS,ED,SS.2.1 段定义段名SEGMENT，；段内的具体内容，段名ENDS例如参考程序的数据段DDATASEGM

43、ENTMES1DB 'The leastnumber is:$'MES2DB 0AH,0DH,'The largest number is:$'NUMBDB 0D9H,07H,8BH,0C5H,0EBH,04H,9DH,0F9HDDATAENDS代码段CODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS:DDATA;CODE ENDS2.2 段寄存器说明语句每个段都要与一个段寄存器建立一种对应关系。建立这种对应关系的说明语句格式:ASSUME段寄存器名 :段名 , 段寄存器名 :段名 ,.（1）通常情况下，代码段的第一条语句就是用ASSUME 语句来说明段寄存器与段之间的对应关系。参考程序 ASSUME CS:CODE,DS:DDATA该语句说明： CS 对应于代码段CODE ，DS 对应于数据段DDATA（ 2）ASSUME 说明语句只起说明作用，它不会对段寄存器赋值，所以，必须对有关段寄存器赋值，参考程序代码：MOVAX,DDATAMOVDS,AX（ 3）代码段寄存器不能由程序员在源程序中对其赋值， 其值是由操作系统在装入它进入系统运行时自动赋值的（4）堆栈段是一个特殊的段，在程序中可以定义它，也可以不定义。除了要生成COM 型执行文件