【目的】
掌握DEBUG 的基本命令及其功能掌握win7 win8 使用DEBUG 功能
【调试步骤】
- 使用Debug，将程序段写入内存，逐条执行，观察每条指令后cpu 中相关寄存器内容 的变化
- 将指令写入内存单元中，计算2 的8 次方。
- 查看内存中的内容，并试图修改
- 用机器指令和汇编指令编程
【具体内容】
【一】查看 CPU 和内存，用机器指令和汇编指令编程
1.预备知识：
**Debug总结：**它是DOS、Windows 都提供的实模式(8086 方式)程序的调试工具。使用它，可以查看CPU 各种寄存器中的内容、内存的情况和在机器码级跟踪程序的运行。
常用的Debug功能总结：
命令 | 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 |
Debug的方法总结：
(1) Debug之前需要进入到DOS方式：
a.重新启动计算机，进入DOS 方式，此时进入的是实模式的DOS。
b.在Windows 中进入DOS 方式，此时进入的是虚拟8086 模式的DOS。
(2)用R命令查看、改变CPU寄存器的内容
a. 显示CPU内部所有寄存器内容和标志位状态；格式为：-R
首先输入debug进入debug模式，然后输入命令-R查看CPU内部所有寄存器内容和标志位状态如上图所示。
b. 显示和修改某个指定寄存器内容，格式为：-R 寄存器名 若要修改一个寄存器中的值，比如AX中的值，可用R命令后加寄存器名来进行，输入“r ax”后按Enter键，将出现“：”作为输入提示，在后面输入要写入的数据后按Enter键，即完成了对AX中内容的修改。若想看一下修改的结果，可再用R命令查看
这里我修改了寄存器AX的值，令其值为0110,再使用R命令查看各个寄存器中的内容，结果证明修改成功。
(3)用Debug的D命令查看内存中的内容
a.格式：-d 段地址:偏移地址，Debug将列出从指定内存单元开始的128个内存单元的内容。
使用D命令，Debug将输出3部分内容，如图所示。
通过查阅可知，中间是部分从指定地址开始的128个内存单元的内容，用十六进制的格式输出，每行的输出从16的整数倍的地址开始，最多输出16个单元的内容。左边是每行的起始地址。右边是每个内存单元中的数据对应的可显示的ASCII码字符。
b.格式：-d 段地址:起始偏移地址 结尾偏移地址，Debug 将列出指定范围的内存单元的 内容。
此处使用命令-D 073F:0100 0136,将起始偏移地址定义为0100，结尾偏移地址定义为0136，查询到了指定范围的内存单元的内容。
(4)用Debug 的E 命令改写内存中的内容
a.格式：-e 起始地址 数据 数据 数据，如要将1000：0 开始的10 个内存单元修改为0～9，可以用”-e 1000:0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9”
使用命令 -E 073F :0110 00 01 02 20 10 20 30，修改了指定位置的内存中的数据。
b.格式：-e 起始地址，逐个单元相继地修改。 如：-e 1000:10 1000:0010 6D.0 61.1 72.2 6B.1c 输入e 1000:10 ，Debug 显示起始地址1000:0010，和1000:0010单元的原始内容：6D，然后光标停在“.”的后面提示输入想要写入数据，输入数据0，然后按空格键，即用输入的数据0改写了当前的内存单元。当前单元处理完成后，Debug将接着显示下一个内存单元的原始内容，并提示读者进行修改，可以用同样的方法处理。改写完毕后，按Enter键，E命令操作结束。
可以用E命令向内存中写入字符，比如：用E命令从内存1000:0开始写入：数值1、字符“a”，数值2，字符“b”，数值3，字符“c”，可以用：“-e 1000:0 1 „a‟2 „b‟3 „c‟”, 修改的结果是，向1000:0、1000:2、1000:4单元中写入数值1、2、3，向1000:1、1000:3、1000: 5单元中写入字符“a”、“b”、“c”的ASCII码值：61H、62H、63H。
在这里我犯了一个错误，我直接将字母A、B、C输入，这里机器将它自动识别成为十六进制的符号了，而并没有将它的ASCII码值转换。
随后，我使用‘ ’将字符转义输入，最后显示其ASCII码值：41H，42H，43H.
也可以用E命令向内存中写入字符串，比如：用E命令从内存1000:0开始写入：数值1、字符串“a b”、数值2、字符串“c ”、字符3、字符串“IBM”。 可以用：‘-e 1000:0 1 “a b” 2 “c ” 3 “IBM” ’。
从右边是每个内存单元中的数据对应的可显示的ASCII码字符中可证明，字符串最终以ASCII码的形式存储进内存单元中。
可以用E命令向内存中写入机器码 比如要从内存1000:0单元开始写入这样一段机器码：
代码语言：javascript复制;机器码 对应的汇编指令
b80100 mov ax,0001
b90200 mov cx,0002
01c8 add ax, cx
;可用：-e 1000:0 b8 01 00 b9 02 00 01 c8
由结果可知，该机器码可以生效。
(5)用U命令查看写入的或内存中原有的机器码所对应的汇编指令
a. -U 段地址:偏移地址
该命令从指定地址开始，反汇编32个字节，若地址省略，则从上一个U命令的最后一条指令的下一个单元开始显示32个字节。
通过-U命令查看反汇编指令如上。
b. -U地址范围
该命令对指定范围的内存单元进行反汇编
在这里指定反汇编从073F：010E开始，通过与上图的对照可知，反汇编结果正确。
(6)使用T命令，可以执行CS:IP指向的指令，格式：-t，指令执行后，Debug显示输出CPU中寄存器的状态。
通过命令-t,执行该指令并显示输出CPU中寄存器的状态。
(7) 用Debug的A命令以汇编指令的形式在内存中写入机器指令。
a.格式：-A 段地址:偏移地址 该命令从指定地址开始允许输入汇编语句，把它们汇编成机器代码相继存放在从指定地址开始的存储器中。
通过-A指令，允许从073F:011F开始输入汇编语句，通过-U指令证明，该语句汇编成机器代码相继存放在从指定地址开始的存储器中。
常用汇编程序指令总结：
指令 | 含义 |
|---|---|
mov | mov A,B 即B 值赋给A |
add | add ax,bx 语意是ax = ax bx |
sub | sub ax,bx 语意是ax = bx - ax |
jmp | jmp 无条件跳转 |
2.源代码：
（1）：使用Debug，将下面的程序段写入内存，逐条执行，观察每条指令执行后，CPU中相关寄存器中内容的变化。
代码语言：javascript复制机器码 汇编指令
b8 20 4e mov ax,4E20H ;将4E20H存入ax
05 16 14 add ax,1416H ;将ax中的值 1416H存入ax
bb 00 20 mov bx,2000H ;将2000H存入bx
01 d8 add ax,bx ;将ax bx的值存入ax
89 c3 mov bx,ax ;将ax中的值存入bx
01 d8 add ax,bx ;将ax bx的值存入ax
b8 1a 00 mov ax,001AH ;将001AH存入ax
bb 26 00 mov bx,0026H ;将0026H存入bx
00 d8 add al,bl ;将al bl的值存入al
00 dc add ah,bl ;将ah bl的值存入ah
00 c7 add bh,al ;将bh al的值存入bh
b4 00 mov ah,0 ;将0存入ah
00 d8 add al,bl ;将al bl的值存入al
04 9c add al,9CH ;将al 9CH的值存入al（2）将下面3条指令写入从2000:0开始的内存单元中，利用这3条指令计算2的8次方。
代码语言：javascript复制mov ax,1 ;将1存入ax（从2000:0开始的内存单元）
add ax,ax ;将ax ax的值存入ax
jmp 2000:0003 ; 跳转至地址2000:0003，即第二条指令3.实验代码、过程、相应结果的说明和分析：
1.使用Debug，将源程序段写入内存，逐条执行，观察每条指令执行后，CPU中相关寄存器中内容的变化。
(1)首先我进入了debug，并将源代码写入内存，设置起始地址为073F:0100，如下所示：
其中不可忽视的是ip地址，由ip地址变化可知，IP=IP 所读指令的字节数。不同的指令对ip地址变化的影响程度不同。
(2)输入指令-t，执行CS:IP指向的指令，指令执行后，Debug显示输出CPU中寄存器的状态。如下图所示，可见已经执行第一条语句mov ax,4E20H，将4E20H存入ax。并准备执行add ax,1416H语句。
(3)输入指令-t，执行CS:IP指向的指令，指令执行后，由Debug显示输出CPU中寄存器的状态可知，执行了add ax,1416H语句。可以计算得知：1416 4E20=6236，即将ax中的值 1416H存入ax。
(4)执行mov bx,2000H ，即将2000H存入bx。如下图所示：
(5)执行add ax,bx ，即将ax bx的值存入ax。通过计算可知ax 中的值是6236 2000=8236，且bx 中的值不变。
(6)输入指令-t，执行mov bx,ax ;将ax中的值存入bx，且ax中的值不变。
(7)同样，执行add ax,bx ;将ax bx的值存入ax，这里ax=8236 8236=046C
(8)这几步，执行mov ax,001AH （将001AH存入ax），mov bx,0026H （将0026H存入bx）。
(10)这四步分别执行add al,bl （将al bl的值存入al），此时ax为0040，再执行add ah,bl （将ah bl的值存入ah），00 26=26，此时ax为2640，再通过add bh,al （将bh al的值存入bh），40 00=40，此时bx为4026，再通过mov ah,0 （将0存入ah），ax的状态为0040。
(14)继续通过-t命令，执行add al,bl （将al bl的值存入al）最后执行add al,9CH （将al 9CH的值存入al），但是在此过程中发生了溢出，66 9CH=102，但是此时AL仅能显示两位，故最高位发生了溢出，ax显示为0002。
2.将源代码第二部分中的3条指令写入从2000:0开始的内存单元中，利用这3条指令计算2的8次方。
（1）首先，我进入了debug模式，然后以2000：0为起始地址，使用-a命令，开始输入指令。输入结束后我用-u命令查看了写入的汇编指令。但是接着使用-t执行指令时却没有出现预想之中的结果，然后我使用-r命令查看了CPU寄存器的内容，发现cs：ip地址没有从2000：0开始。
（2）接着我使用-r命令修改了cs：ip，使其指向2000：0。
（3）然后我使用-t执行命令，先执行了mov ax,1 ，后执行add ax,ax，将ax中的值 ax中的值的结果保存在ax中， 然后发现执行jmp时发生了无条件的跳转，ip又返回了0003，然后接下来继续执行add命令。
（4）每跳转一次后执行add ax，ax都相当于是一次翻倍的操作，执行8次后即可求出2的八次方。得到结果为100H，即256。如下所示：
3.查看内存中的内容
PC机主板上的ROM中写有一个生产日期，在内存FFF00HFFFFFH的某几个单元中，请找到这个生产日期并试图改变它。（内存ffff:0005ffff:000C(共8个字节单元中)处）
这里使用-d ffff：0005查看了该指定地址开始的128个内存单元的内容，找到了ASCII码为01/01/92的字样，可知其生产日期为1992年1月1日。尝试用-e ffff：0005改变内存值，但是实际并没有改变。
在DOS环境下 使用wmic bios get description，结果显示命令不合法，说明在DOSBOX虚拟环境下是无法读取bios的配置信息的。我想这也从侧面证明了DOSBOX虚拟环境中的主板ROM信息并不是真正的PC机主板信息，而只是作为软件内置的参数而已。
【二】用机器指令和汇编指令编程
1.Debug命令的补充
（1）Debug的T命令在执行修改寄存器SS的指令时，下一条指令也紧接着被执行。
通过资料查询，我找到了SS:SP的具体解释，其中SS 段寄存器和寄存器SP 用来指示栈，其中栈顶的段地址存放在SS 中，而相对于栈顶的偏移地址存放在SP 中。并且在任意时刻，SS:SP 都指向栈顶元素。
（2）在D命令中使用段寄存器
格式：“d 段寄存器:偏移地址”，以段寄存器中的数据为段地址SA，列出从SA：偏移地址开始的内存区间中的数据
（3）在E、A、U命令中使用段寄存器 在E、A、U这些可以带有内存单元地址的命令中，也可以同D命令一样，用段寄存器表示内存单元的段地址。
2.源代码：
代码语言：javascript复制mov ax,ffff ;将ffffH存入ax 中
mov ds,ax ;将ax作为数据段的段地址
mov ax,2200 ;将2200H覆盖ax中原有的数据
mov ss,ax ;将ax中的数据放入ss中作为栈段的地址
mov sp,0100 ;将0010H数据覆盖sp中原有的数据
mov ax,[0] ;将偏移量为0 的数据存入ax
add ax,[2] ;将ax 与偏移量为2 的内容相加并且存入ax
mov bx,[4] ;将偏移量为4 的内容放进bx
add bx,[6] ;将bx 与偏移量为6 的内容相加并将结果放入bx
push ax ;将ax 中的内容压入栈
push bx ;将bx 中的内容压入栈
pop ax ;将栈顶内容放入ax 中
pop bx ;将栈顶内容放入bx 中
push [4] ;将偏移量为4 的地址的内容压入栈
push [6] ;将偏移量为4 的地址的内容压入栈
mov ax,1000H ;将1000H存入ax
mov ds,ax ;将ax中的数据赋给ds
mov ds,[0] ;将偏移量为0的数据赋给ds
add ds,ax ;将ax 和ds中的数据相加并且将结果存入ds中3.代码、过程、相应结果的说明和分析：
（1)使用Debug，将上面的程序段写入内存，逐条执行，根据指令执行后的实际运行情况填空。
执行命令，首先将将ffffH赋值给ax中，然后将ax中的值覆盖ds中的值，再将2200H赋值再ax中，然后将ax中的值赋值给ss中，同时sp改为0100，代表着开辟了一块栈空间。
将偏移地址为0 的单元的内容放入ax 中，此时ax 的值变为c0ea,然后将ax 与偏移地址为2 的数据相加并将结果放在ax 中，此时ax 中数据变为C0FC，然后将偏移地址为4 的单元的数据 放入bx 中，由-r查看状态可知，这时ds:0004 =30F0，因此bx =30F0，然后将bx 和偏移地址为6 的数据相加并将结果存在bx 中，此时ds:0006 =2F31，于是bx =6021。然后将ax 中的数据压入栈，此时sp =00FE ，然后将bx =6021 压入栈中，此时sp =00FC。
接着出栈并将数据存在ax 中，此时sp 为00FE，然后继续出栈，并将数据存放在bx 中。然后将偏移地址为4 的数据压入栈，此时ds：0004 =30F0，而sp =00FE，然后将偏移地址为6 的 内容压入栈，此时ds:0006 =2F31，sp =00FC。
综上：填写空格如下：
代码语言：javascript复制mov ax,ffff
mov ds,ax
mov ax,2200
mov ss,ax
mov sp,0100
mov ax,[0] ;ax= C0EA
add ax,[2] ;ax= C0FC
mov bx,[4] ;bx= 30F0
add bx,[6] ;bx= 6021
push ax ;sp= 00FE ;修改的内存单元的地址是00FE 内容为 C0FC
push bx ;sp= 00FC ;修改的内存单元的地址是00FC 内容为6021
pop ax ;sp= 00FE ;ax= 6021
pop bx ;sp= 0100 ;bx= C0FC
push [4] ;sp= 00FE ;修改的内存单元的地址是00FE 内容为30F0
push [6] ;sp= 00FC ;修改的内存单元的地址是00FC 内容为2F31（2）使用Debug，将程序段（二）写入内存，逐条执行，观察每条指令执行后，CPU 中相关寄存器中内容的变化。
如上图所示，程序报错，对于这种现象的解释是DS 为数据段寄存器，无法用在算数运算指令中，不能与通用寄存器进行运算。
（3）仔细观察下图中的实验过程，然后分析：为什么2000:0~2000:f 中的内容会发生改 变？
a.首先出现的第一个问题与在知识准备板块出现的问题一样：该图代码在执行完mov ss,ax后，下一步的指令应该是movsp,10，但实际上却是mov ax,3123。在用T命令单步执行mov ss,ax 前，ax=0000，ss=0b39，sp=ffee，而执行后 ss=2000，sp=0010。ss变为2000是正常的，这正是mov ss,ax的执行结果。而能够将sp设为0010的只有指令mov sp,10，看来，mov sp,10一定是得到了执行。 在用T命令执行mov ss,ax的时候，它的下一条指令mov sp,10也紧接着执行了。 整理一下我们分析的结果：在用T命令执行mov ss,ax的时候，它的下一条指令mov sp,10也紧接着执行了。一般情况下，用T命令执行一条指令后，会停止继续执行，显示出当前CPU各个寄存器的状态和下一步要执行的指令，但T命令执行mov ss,ax的时候，没有做到这一点。不单是mov ss,ax，对于如：mov ss,bx，mov ss,[0]，pop ss等指令都会发生上面的情况，这些指令有哪些共性呢？它们都是修改栈段寄存器SS的指令。 结论：Debug的T命令在执行修改寄存器SS的指令时，下一条指令也紧接着被执行。
b.针对2000:0~2000:f 中的内容会发生改变这一问题，我通过查询资料之后得知，之所以靠近栈顶的10 个字节中值有了变化，是因为对定义栈段时部分运行环境变量进行暂存，靠近栈顶的10 个字节中的暂存数据分别是SS、IP、CS 等的值，在用T 指令在进行调试时，会产生中断。而为了保护现场，CPU 先把标志寄存器入栈，再把CS IP 分别入栈。
【总结心得】
我对于汇编语言的认识进一步加深了，也在这过程中有了自己的体会。首先，眼看千遍不如手过一遍，对于预备知识里的内容，我没有松懈，将里面的每一条命令都认真地写了一遍，并且记录了下来，这让我对于汇编debug的常用命令较为熟悉，印象也较为深刻，这对我后面的实验帮助非常大。通过实验，我也了解到查看、改变CPU 寄存器的内容，查看、改写内存中的内容，将内存中的机器指令翻译成汇编指令，执行一条机器指令，以及反汇编的一些指令。
其次，我发现实验后面出现的一些问题，往往都能在实验开始时的部分找到解答，因此，整个实验的每一部分都是不能轻视的。比如在实验过程中起初输入完命令之后，用T指令开始执行时，显示的结果却并未执行，这在最初困扰着我，之后再查看CPU 寄存器的内容时发现原来CS:IP 并没有指向指令起始的地址区域，因此在执行时并未执行所编写的区域。之后我想到可以通过修改CS:IP 的值来指向指令的起始地址，也可以通过jmp指令跳转到对应的区域。包括后来在分析：2000:0~2000:f的过程中，突然发现指令自动执行了一步，然后就回想到最开始的预备知识部分做过相关的探究了，Debug的T命令在执行修改寄存器SS的指令时，下一条指令也紧接着被执行。
在实验中也结合到C#里以及小甲鱼的课程中学过的有关于栈的知识，这对于我理解实验帮助非常大。因此，我觉得知识的积累是十分有必要的。
综上，通过实验，我认为多实践以及多读多想是十分关键的，而且许多知识之间都是相通的，只有在积累了足够多的知识以后，在处理解决问题以及学习新知识时才能更好的达到期望的目标。
