Universidad Católica Santa María Facultad de Ciencias E Ingenierías Físicas y Formales Programa Profesional de Electrónica
Ingeniería
Guía 1: emu8086 Docente: Ing. Pedro Alex Rodríguez Gonzales Alumno: Manuel Aronés Vargas Sergio Granados Quezada Curso: Microprocesadores
Arequipa -2018
Introducción al EMU8086
Facultad: Estudios Tecnologicos. Escuela: Electrónica. Asignatura: Microprocesadores
Objetivo General
Utilizar el programa emulador EMU8086 y relacionarlo con los elementos básicos que conforman el modelo de programación del microprocesador 8086. Objetivos específicos
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Identificar los principales elementos que conforman el ambiente de programación del software EMU8086. Identificar los registros del modelo de programación del 8086. Observar la relación que existe entre los lenguajes de ensamblador y máquina. Reconocer de forma intuitiva los modos de direccionamiento básicos del micro 8086. Imprimir un carácter en la pantalla de usuario, modificando sus parámetros. Utilizar el emulador en la creación y ejecución un archivo tipo COM.
Materiales y equipos
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Guía de laboratorio Computadora PC con el programa EMU8086
Procedimiento
1) Ejecute el programa emulador de microprocesadores EMU8086, haciendo doble clic en el icono del escritorio, Aparecerá una ventana como la Figura 1.
Figura 1: Ventana inicial del emu8086 2) Presione el botón que indica “New”. 3) Observará una ventana donde escribirá sus futuros programas, llamados en general “código fuente”.
4) Desde ahí se puede crear un nuevo documento. Observe la figura 2 “Choose code template
Figura 2 Se le presentarán seis opciones, elija “empty workspace”. Observará (apóyese en
la Figura 3) una ventana con la clásica barra de menú (File, Edit, etc.) con algunos elementos distintivos (Compile, Emulator, Math, etc.) así como una serie de botones que le permiten abrir un nuevo archivo, compilar, emular y otras funciones útiles. En el texto observará dos líneas de comando que son un encabezado necesario para crear un archivo tipo COM.
Figura 3 5) Seleccione en la barra de menú la opción “EMULATOR” y en ésta “SHOW EMULATOR”. Se abrirá una ventana donde podrá observar diferentes elementos
(apóyese en la Figura 4 para interpretar información). Algunos botones que permiten realizar acciones como: cargar (load), recargar (reload), ejecutar paso a paso (single step) y ejecutar (run). También podrá ver, en la parte
central, tres columnas en las que se detalla el contenido de los registros del 8086, el contenido de la memoria y el programa desensamblado. Abajo podrá acceder a la pantalla de usuario (user screen), el código fuente (actual source), la Unidad Aritmética y Lógica (ALU), la Pila (stack) y el registro de banderas (flags) o estados. 6) Cierre la ventana del emulador, pero no cierre la ventana del código fuente. NOTA: las direcciones de memoria están escritas en el formato de segmento y desplazamiento”
Figura 4 7) Ahora analice el siguiente código fuente (llamado PRIMER PROGRAMA), ayudándose de los comentarios y del diagrama de flujo que lo acompaña. Intente predecir cada cambio que tendrán los datos hexadecimales en los registros del microprocesador.
PRIMER PROGRAMA #MAKE_COM# INICIO
AH = 7 Ah BL = 99 CL = 11001111 b
AX = 100 BX = ‘A’ CX = 0 ABCDh DX= 6540
FIN
ORG 100h mov AH, 7Ah ;carga AH con 7Ah mov BL, 99 ;carga BL con 99 mov CL, 11001111b ;carga CL con 11001111b mov AX, 100
;carga AX con 100 mov BX, ‘A’ ;carga BX con carácter A mov CX, 0ABCDh ;carga CX con ABCDh mov DX, 6540 ;carga DX, con 6540 ret
;termina el programa
8) Abra el archivo fuente llamado guia01.asm, como notará es el mismo programa que previamente analizó. 9) Usando el botón respectivo compile el código fuente, note que el programa le informa que creará un archivo con extensión COM. ¿Qué nombre la asigna el sistema al archivo .COM? P1 10)Si no se dan errores de compilación proceda a emular el programa. Analice la información que se le presenta auxiliándose de la Figura 5. 11)Puede observar una copia del código fuente en el que se marca la línea de instrucción que será ejecutada. También puede ver en la ventana del emulador el contenido de los registros, la memoria y el programa desensamblado. Si tiene problemas para interpretar esta información, por favor solicite asistencia por parte de su instructor.
Figura 5 12) Copie los datos almacenados en los registros antes de ejecutar el programa: AX: 0064
BX: 0041
CX: ABCD
DX: 198C
CS: F400
DS: 0700
ES: 0700
SS: 0700
BP: 0000
IP: 0154
SP FFFA
DI: 0000
SI: 0000
13) Ejecute el programa totalmente (RUN) y anote los datos resultantes. Verifique si concuerdan con los datos que usted esperaba. AX: 00 00
BX: 00 00
CX: 00 13
DX: 00 00
CS: 0700
DS: 0700
ES: 0700
SS: 0700
BP: 0000
IP: 0100
SP: FFFE
DI: 0000
SI: 0000
14) Cargue nuevamente el programa, observe el contenido de los registros, sobre todo el contenido de CS e IP. Analice sus observaciones comparándola con la que aparece en la TABLA 1. Si tiene dudas por favor solicitar asistencia de su instructor. CAMBIA SU REGISTRO CS:F400 IP:0154
15) Ejecute solo la primera instrucción (Single step). Observe los cambios (sobre todo en CS e IP) ¿se cargó el dato esperado en AH? Si cargo 7A 16) Interprete la información de la TABLA 1 respecto de sus resultados 17) Continúe ejecutando paso a paso el programa hasta la instrucción RET, al mismo tiempo llene los espacios vacíos de la TABLA 1. Si tiene dudas en esta actividad, por favor solicite la asistencia de su instructor. 18) Continúe ejecutando las instrucciones hasta concluir el programa. DIRECCIONES SEGM(CS) 0700 0700 0700 0700 0700 0700 0700 0700
OFFSET(IP) 0100 0102 0104 0106 0109 010C 010F 0112
LENGUAJE DE MÁQUINA CAMPOS B4 7ª B3 63 B1 CF B8 64 00 BB 41 00 B9 CD AB BA 8C 19 C3
LENGUAJE ENSAMBLADOR LINEA mov AH, 7A mov BL, 99 mov CL, 11001111b mov AX, 100 mov BX, 78 mov CX, 0ABCDh mov DX, 6540 ret
NOTA: A partir de este punto el programa ejecuta un procedimiento predeterminado llamado Interrupción.
0700 F400
0000 0150
CD FF
20 FF TABLA 1
INT 20H BIOS DI
19) Cierre la ventana del emulador, pero no cierre la ventana del código fuente. 20) Cree un archivo nuevo, tipo COM y escriba el código llamado SEGUNDO PROGRAMA, después de su respectivo encabezado, no olvide los tabuladores.
SEGUNDO PROGRAMA NOTA: Observe que la instrucción MOV se ha escrito de diferentes formas. #MAKE_COM# INICIO ORG 100h DX = 112 h BX = DX
AL = ‘A’ AH = 61 h M [ BX = AH
M [ BX + 1 = AL CX = M [ BX ]
MOV DX, 0112h ; Carga dato inmediato en DX MOV BX, DX ; Copia DX en BX, movimiento entre ;registros MOV AL, 'A' ; Almacena carácter en AL MOV AH, 61h ; Guarda dato en AH MOV [BX], AH ; Almacena en dirección indicada por ; DS:BX, indirecto
FIN
MOV [BX+1], AL ; Almacena dato relativo a base, DS:BX+1 MOV CX, [BX] ; Copia el dato de la dirección en CX ;registro, indirecto RET ; fin del programa
21) Emule el programa y antes de ejecutarlo anote en la TABLA 2 el contenido de las direcciones que tienen desplazamiento 0112h y 0113h, así como el contenido de CX en la columna Inicio. Más adelante se retomará este punto para comparar los cambios en los datos. 22) Corra paso a paso el programa hasta antes de ejecutar la quinta instrucción, tratando de predecir las acciones que se realizarán, auxiliándose de los comentarios de cada instrucción, si tiene problemas consulte con instructor. 23) Observe y anote en la TABLA 2 los resultados de su observación 24) Ejecute la quinta instrucción, anote los resultados. 25) Ejecute paso a paso el resto de instrucciones, tomando nota de los resultados. SEG OFFSET (DS) 0700 0112h 0700 0113h REGISTRO CX
Inicio del Antes de programa 5ª 90 90 90 90 00 11 00 11 TABLA 2
Después de 5ª 61 90 00 11
Después de 6ª 61 41 00 11
Después de 7ª 61 41 41 61
26) Cargue nuevamente el programa. 27) Ejecute paso a paso el programa, anotando en la TABLA 3 el valor de cada dato que se le solicite, tomando como referencia el procedimiento con el que completó la TABLA 1.
28) Cierre la ventana del emulador, pero no cierre la ventana del código fuente.
DIRECCIONES SEGM OFFSET (IP) 0700 0103 0700 0105 0700 0107 0700 0109 0700 010B 0700 010E 0700 0110 0700 0000
LENGUAJE DE MÁQUI CAMPOS 8B B0 B4 88 88 8B C3 CD
DA 41 61 27 47 0F
LENGUAJE ENSAMBLADOR LINEA MOV DX, 0112h MOV BX, DX MOV AL,’A’
01
20
MOV AH,61h MOV [BX], AH MOV [BX+1], AL MOV CX ,[BX] RET
TABLA 3 29)Escriba un nuevo programa .COM y digite el código llamado TERCER PROGRAMA. 30)Emule y ejecute el programa (run) y note la información que se presenta en la pantalla de usuario, debe observar un carácter ‘A’ con un color para el fondo y
para el carácter. Anote esa información. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________
TERCER PROGRAMA INICIO
#make_com# Org 100h
AX = 0B800h DS = AX
MOV AX, 0B800h MOV DS, AX
CL = ‘A’ CH = 1101111b BX = 15Eh
MOV CL, 'A' MOV CH, 11011111b MOV BX, 15Eh
M [BX] = CX
FIN
MOV [BX], CX
; Copia contenido de CX en la ; dirección (B800:015E) DS:BX
RET
31) Modifique el programa sustituyendo el dato que se almacena en BX (15Eh) por 10Eh y corra el programa. 32) Observe y describa como afectó el cambio al funcionamiento del programa. En el registro BX se guarda el dato 010E en lugar del 015E, se remplaza el dato de CX porque BX está en otro lugar de memoria que es 15EH. 33) Modifique ahora el dato almacenado en CH, cambiándolo por 11010000b y observe su efecto, anote sus observaciones. En el registro CH se guarda el valor de 11010000b que en hexadecimal es D0. 34) Vuelva a cambiar CH, ahora por 10011110b, observe y describa el cambio. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 35) Pruebe a hacer algunos cambios en CH, CL y BX, anote sus observaciones: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 36) Notifique a su instructor que ha terminado la práctica.
Análisis de resultados
a) Primer programa. En el encabezado del programa ¿por qué se incluye la línea “org 100h”?
Es la directiva que: ORG
Pone a set el contador de posición
Al introducir datos en los registros del microprocesador se usan diferentes formatos (bases de numeración) ¿cuántos y cuáles son? La sintaxis de la instrucción MOV define tres campos: instrucción, dato1 y dato2. Al moverse los datos ¿cuál es la fuente y cual el destino? Al observar la tabla1 se nota que a la misma instrucción MOV se le asignan diferentes códigos hexadecimales ¿a qué se debe esto? ¿Cuál es la función que cumple el registro IP dentro del PRIMER PROGRAMA? En la columna OFFSET de la tabla1, éstos no se incrementan a una razón constante ¿por qué? b) Segundo programa. Al comparar las dos primeras instrucciones ¿qué diferencias hay al ejecutarlas, siendo que las dos son MOV? En las últimas tres instrucciones se incluyeron corchetes (paréntesis cuadrados) en las instrucciones ¿Qué diferencias observó en su ejecución respecto a las primeras dos instrucciones? ¿Por qué al ejecutar la séptima instrucción los datos se almacenan en CX en ese orden específico? c) Tercer programa. Al ejecutar el programa, a medida que hacía las modificaciones ¿qué efecto concreto logra el cambio en el registro BX? Al modificar CH ¿qué bits específicos se modificaron para lograr cambios en el fondo y color de los caracteres? Investigación complementaria
Esta actividad debe desarrollarse posteriormente a la ejecución de la guía de laboratorio y tiene por objetivo complementar y ampliar la temática desarrollara teniendo en mente las actividades futuras. Investigue:
¿Qué son los modos de direccionamiento? Los modos de direccionamiento indican la manera de obtener los operandos ¿Cuántos y cuáles modos de direccionamiento tiene el microprocesador 8086? Estos procesadores tienen 27 modos de direccionamiento (una cantidad bastante más grande que los microprocesadores anteriores) o reglas para localizar un operando de una instrucción. Tres de ellos son comunes a microprocesadores anteriores: 1. Direccionamiento inherente (el operando está implícito en la instrucción, por ejemplo, en la multiplicación uno de los operandos siempre es AX). 2. Direccionamiento a registro (el operando es un registro del microprocesador) 3. Direccionamiento inmediato (el operando es un número que se encuentra en la misma instrucción), ¿Qué modos de direccionamiento posee la instrucción MOV? Admite todos, pero pondremos por ejemplo estos a continuación. Direccionamiento de registro: cuando ambos operando son un registro. Ejemplo: MOV AX,BX ;transfiere el contenido de BX en AX Direccionamiento inmediato: cuando el operando origen es una constante. Ejemplo: MOV AX,500 ;carga en AX el valor 500. Direccionamiento directo: cuando el operando es una dirección de memoria. Ésta puede ser especificada con su valor entre [ ], o bien mediante una variable definida previamente (cómo definir etiquetas se verá más adelante). Ejemplo: MOV BX,[1000] ; almacena en BX el contenido de la dirección de memoria DS:1000. MOV AX,TABLA ; almacena en AX el contenido de la dirección de memoria DS:TABLA.
Direccionamiento indirecto mediante registro: cuando el operando está en memoria en una posición contenida en un registro (BX, BP, SI o DI). Ejemplo: MOV AX,[BX] ; almacena en AX el contenido de la dirección de memoria DS:[BX].
MOV [BP],CX ; almacena en la dirección apuntada por BP en contenido de CX. Direccionamiento por registro base: cuando el operando está en memoria en una posición apuntada por el registro BX o BP al que se le añade un determinado desplazamiento Ejemplo: MOV AX, [BP] + 2 ; almacena en AX el contenido de la posición de memoria que resulte de sumar 2 al contenido de BP (dentro de segmento de pila). Equivalente a MOV AX, [BP + 2]
Direccionamiento indexado: cuando la dirección del operando es obtenida como la suma de un desplazamiento más un índice (DI, SI). Ejemplo: MOV AX, TABLA[DI] ; almacena en AX el contenido de la posición de memoria apuntada por el resultado de sumarle a TABLA el contenido de DI.
Direccionamiento indexado respecto a una base: cuando la dirección del operando se obtiene de la suma de un registro base (BP o BX), de un índice (DI, SI) y opcionalmente un desplazamiento. Ejemplo: MOV AX, TABLA[BX][DI] ; almacena en AX el contenido de la posición de memoria apuntada por la suma de TABLA, el contenido de BX y el contenido de DI. ¿Qué diferencias hay entre las instrucciones XCHG ya la instrucción MOV? Instrucciones de transferencia de datos Las instrucciones de transferencia de datos copian datos de un sitio a otro y son: MOV, XCHG, XLAT, LEA, LDS, LES, LAHF, SAHF, PUSH, PUSHF, POP, POPF. MOV Realiza la transferencia de datos del operando de origen al destino. Como ya hemos visto en la parte de los modos de direccionamiento, MOV admite todos los tipos de direccionamiento. Ambos operandos deben ser del mismo tamaño y no pueden estar ambos en memoria. MOV reg, reg ; reg es cualquier registro. MOV mem, reg ; mem indica una posición de memoria MOV reg, mem MOV mem, dato ; dato es una constante MOV reg, dato MOV seg-reg, mem ;seg-reg es un registro de segmento MOV seg-reg, reg MOV mem, seg-reg MOV reg, seg-reg XCHG Realiza el intercambio entre los valores de los operandos. Puede tener operando en registros y en memoria: XCHG reg, mem XCHG reg, reg XCHG mem, reg
Bibliografía
Brey, B. B. Los Microprocesadores Intel. 8086 / 8088, 80186, 80286, 80386 y 80486. Arquitectura, programación e interfaces, Prentice Hall, México DF, 1995 3 Biblioteca UDB 001.6404 B847 1997
