16ASM 汇编基础与Debug使用
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硬件运行机制
下面是一个电子器件二极管,正向加电则通,反向加电则不通
利用二极管的这个特性可以得到下面的门电路,这些电路可以进行与、或、非运算
在计算机底层,加减乘除的运算就是有这三种运算构成的
所有的数学运算都可以由位运算组成。那么更高级的数学运算也可以通过简单的位运算计算。所以将常用运算封装成一个器件,称之为单元。
用法
机器码:类似111111000010101010B,可以用来控制硬件的二进制数据,叫做机器码。
助记符:二进制值难记,每种功能的二进制控制码取一个容易记住的名字,叫做助记符,也称之为指令 例如,00B - add ? ? ? ? ? ?01B - sub ? ? ? ? ? ?10B - xor
汇编:助记符硬件不能识别,需要将其转换成对应的机器码,这个过程叫做汇编。
微机系统硬件组成
一个系统不可能由一个硬件单独完成,所以划分出多个硬件模块, 然后由一个硬件模块居中调度,称作cpu(centeral processing unit)。
单片机系统实物
IO桥:所有的硬件模块连接到I/O桥,由I/O桥负责辅助cpu与哪一个硬件模块连接。
总线:cpu有8位数据/地址线,ram是个256byte的存储器。
计算机系统组成
计算机分层示意图
程序 hello.c 到可执行文件
加载可执行文件
执行
8086CPU组织结构
8086CPU架构如下图:
EU部件:1. 执行部件(excution unit) 2. 译码? ? 3. 执行指令
BIU部件:1.?总线接口部件(bus interface unit) 2. 取指令? ? ?3. 读取数据? ? ? ?4. 写入数据
寄存器:
流水线处理
问题:8086cpu将指令的执行分成多个模块,有什么好处?
答案:流水线,可以多个部件同时工作,提高硬件的利用率,从而提高效率。
在8086 CPU架构下,串行处理和流水线处理是两种不同的指令处理方式。
-
串行处理: 串行处理是指在执行指令时,逐条顺序地执行指令。当一条指令执行完成后,才能开始执行下一条指令。这种处理方式的特点是简单直观,易于理解和调试,但效率相对较低。因为在串行处理中,指令之间存在时钟周期的间隔,导致CPU的运行效率受限。8086 CPU在早期的时候主要采用串行处理方式。
-
流水线处理: 流水线处理是指将指令处理过程划分为多个阶段,并在不同阶段同时执行不同的指令。每个阶段负责完成指定的任务,然后将结果传递给下一个阶段。这样可以实现多个指令的并行处理,提高CPU的执行效率。流水线处理利用了指令的部分并行性,有效地利用了CPU资源。8086 CPU在后期引入了流水线处理的技术,提高了指令的执行速度。
在8086 CPU中,流水线处理主要包括以下几个阶段:
- 取指令阶段(Instruction Fetch):从内存中读取指令,并将其存储在指令缓存中。
- 译码阶段(Instruction Decode):对取得的指令进行解码,确定指令的操作类型和操作数。
- 执行阶段(Execution):根据指令的类型执行相应的操作,比如算术运算、逻辑运算等。
- 存储阶段(Memory Access):若指令需要访问内存或外设,则在此阶段进行数据的读取或写入。
- 写回阶段(Write Back):将执行结果写回寄存器或内存。
效率:流水线处理 > 串行处理
弊端:当跳转到总线使用的时候,此时已经取得一部分指令,并且已经译码了。那么此时这部分将清空,从头操作。类似于goto语句。
DoxBox安装
运行安装程序后一路Next即可,安装完成
dosbox是个模拟器,并没有计算机的磁盘信息,需要访问磁盘的办法是将 虚拟机磁盘映射到物理机磁盘
dosbox安装目录:双击DOSBox 0.74 Options.bat文件,弹出配置信息,在最后末尾行加上如下:
mount C D:\debug\MASM
mount D D:\debug\Test
set path=C:
d:
把DOSBOX的C盘挂载到D:\debug\MASM,D盘挂载到D:\debug\Test,并设置全局变量
D:\debug\MASM下载以下工具:
D:\debug\Test是工作目录,?新建一个记事本,命名为hello.txt,将下面的程序复制进去,并保存
;80x86<new>
DSEG SEGMENT
MESS DB 'Hello,World!',0DH,0AH,24H
DSEG ENDS
SSEG SEGMENT PARA STACK
DW 256 DUP(?)
SSEG ENDS
CSEG SEGMENT
ASSUME CS:CSEG,DS:DSEG
BEGIN: MOV AX,DSEG
MOV DS,AX
MOV DX,OFFSET MESS
MOV AH,9
INT 21H
MOV AH,4CH
INT 21H
CSEG ENDS
END BEGIN
编译:masm hello.asm
链接:?link hello.obj
运行:?hello.exe?
在执行时会得到一些中间产物的文件
- .obj(Object File):这是编译器生成的目标文件,包含了汇编程序的机器码和相关符号信息。目标文件是可重定位的,即可以与其他目标文件链接以生成可执行文件。
- .lst(Listing File):这是汇编程序的汇编列表文件,包含了源代码和对应的汇编和机器码指令的对应关系。列表文件通常用于调试和分析程序,可以了解每条指令的地址、十六进制表示以及与源代码的对应关系。
- .map(Map File):这是一个链接器生成的映射文件,记录了程序的内存布局、符号表、段地址等信息。映射文件可以帮助程序员了解程序的内存使用情况和地址分配情况。
- .pdb(Program Database File):这是调试信息数据库文件,包含了与源代码对应的调试信息,用于在调试器中进行源代码级别的调试。.pdb文件通常与可执行文件一起使用。
基本DOS命令
#cd\ ——首先要用cd\ 退回到根目录C>下
#dir ——显示文件列表
#md hb ——建立hb子目录
#cd hb ——进入hb子目录
#copy d:\dos\masm.exe c:\hb ——将D盘dos目录下的masm.exe拷贝到C盘hb目录下
#copy d:\dos\link.exe c:\hb ——将D盘dos目录下的link.exe拷贝到C盘hb目录下
#cd .. ——退回到上一级目录
#del \hb\masm.exe ——删除hb子目录中的某文件
#rd hb ——删除hb子目录(子目录中的所有文件必须先删除)
#e:——进入e盘
#cls ——清屏
#type——显示文本文件内容(如type c:\hb\abc.asm)
Debug使用
debug是微软公司出品的调试工具,非常好用,可以调试0环和3环,目前市面上的大多数只能调试3环,虽然好用,但是由于界面和操作环境的原因,所以用的人不多。
作用:深入机器内部观察,修改观察寄存器等值的内容。
Debug基本功能:
- R命令:查看、改变CPU寄存器的内容
- D命令:查看内存中的内容
- E命令:改写内存中的内容
- U命令:将内存中的机器指令翻译成汇编指令
- T命令:执行一条机器指令
- A命令:以汇编指令的格式在内存中写入一条机器指令
- Q命令:退出
R命令
查看CPU寄存器的内容【R】
修改寄存器中的值【R 寄存器】
D命令
查看内存中的内容【D 段地址:偏移地址】
指定范围查看内存中的内容【D 段地址:起始偏移地址 结尾偏移地址】
D命令输出内容可以分为三部分:
左侧为每行的内存单元起始地址
中间为128个内存单元的内容,用十六进制的格式输出
右侧为每个内存单元中的数据对应的可显示的ASCII码字符
使用“d 段地址:偏移地址”格式的D命令,Debug会列出从指定内存单元开始的128个内存单元的内容
再使用“d 段地址:偏移地址”之后,接着使用D命令,可列出后续的内容
使用“d 段地址:起始偏移地址 结尾偏移地址”格式可指定范围来查看内存中的内容
E命令
修改内存中的内容【E 段地址:偏移地址】
一次性修改多个内存中的内容【E 段地址:偏移地址 值1 值2 ......】
值1是字符或字符串时,会自动转成ASCII码
“E 段地址:偏移地址”格式,Debug会以提问的方式来逐个修改从此地址开始的内存单元中的内容
Debug显示10000H处的原内容11,可以在“.”后输入新内容(结束按Enter,继续修改下一个单元内容按Space)
可使用【E 段地址:偏移地址 值1 值2 ......】来一次性修改多个内存中的内容
U命令
将内存中的机器指令翻译成汇编指令【U 段地址:偏移地址】
U命令的显示输出分为三部分:
- 左侧为机器指令的地址
- 中间为机器指令
- 右侧为机器指令所对应的汇编指令
T命令
执行一条或多条指令【T】
执行的命令为CS:IP指向的指令
执行T命令后,CPU执行CS:IP指向的指令,指令执行后,Debug显示输出CPU寄存器的状态
A命令
以汇编指令的形式在内存写入机器指令【A 段地址:偏移地址】
Debug会将这些汇编指令翻译成对应的机器指令,将它们的机器码写入内存,在给出的起始地址后面直接按Enter键表示操作结束
标志寄存器
条件标志:
- CF 进位标志:用于反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生一个进位或借位,则CF置1,否则置0。运算结果的最高位包括字操作的第15位和字节操作的第7位。移位指令也会将操作数的最高位或最低位移入CF。
- PF 奇偶标志:用于反映运算结果低8位中“1”的个数。“1”的个数为偶数,则PF置1,否则置0。
- AF 辅助进位标志:算数操作结果的第三位(从0开始计数)如果产生了进位或者借位则将其置为1,否则置为0,常在BCD(binary-codedecimal)算术运算中被使用。
- ZF 零标志:用于判断结果是否为0。运算结果0,ZF置1,否则置0。
- SF 符号标志:用于反映运算结果的符号,运算结果为负,SF置1,否则置0。因为有符号数采用补码的形式表示,所以SF与运算结果的最高位相同。
- OF 溢出标志:反映有符号数加减运算是否溢出。如果运算结果超过了8位或者16位有符号数的表示范围,则OF置1,否则置0。
控制标志:
- TF 跟踪标志:当TF被设置为1时,CPU进入单步模式,所谓单步模式就是CPU在每执行一步指令后都产生一个单步中断。主要用于程序的调试。8086/8088中没有专门用来置位和清零TF的命令,需要用其他办法。
- IF 中断标志:决定CPU是否响应外部可屏蔽中断请求。IF为1时,CPU允许响应外部的可屏蔽中断请求。
- DF 方向标志:决定串操作指令执行时有关指针寄存器调整方向。当DF为1时,串操作指令按递减方式改变有关存储器指针值,每次操作后使SI、DI递减。
在(cmd debug)调试程序中为了使标志位的值显尔易见,他提供用符号表示标志位的值:
注意:
- 进位针对的是无符号数运算,溢出针对的是有符号数运算。
- 当看成无符号数,则关注CF标志,看成有符号数,则关注OF标志。
常用机器指令
mov reg, reg
mov reg, imm;(立即数,常数)
mov ax, 5566
mov al, 78
add reg1,reg2 两个值相加,值存入第一个值里
add ax,bx; ax = ax + bx
add ax,123; ax = ax + 1234
add 123,ax 123 = 123 + ax ; Error
sub 与之相反
cmp ax,bx
如果(ax)=(bx), 则 zf=1
如果(ax)!=(bx), 则 zf=0
如果(ax)<(bx), 则 cf=1
如果(ax)>=(bx), 则 cf=0
如果(ax)>(bx), 则 cf=0且zf=0
如果(ax)<=(bx), 则 cf=1或zf=1
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