Emu8086 在《微机原理与接口技术》中的应用

Emu8086在《微机原理与接口技术》中的应用摘 要：《微机原理与接口技术》作为计算机专业及其相关专业的一门基础课，其重要性是不言而喻的，若在该门课程的教学中能灵活运用EMU8086仿真软件进行演示及实验教学，则能让学生直观地理解的工作原理和工作过程，提高学生的学习兴趣，较好地解决了微机原理课程教学中存在的难题。针对微机原理教学中存在的问题，提出了用EMU8086仿真软件来解决的办法，并通过实例说明了该软件在汇编程序设计和接口技术方面的应用。

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正文：

《微机原理与接口技术》课程是目前高校计算机专业及其相关专业学生必修的一门专业基础课，是学生学习后续课程、毕业设计和今后工作的重要技术基础。该课程的任务是以美国Intel公司生产的 16位CPU8086为主线，介绍微型计算机的硬件结构、工作原理、汇编语言程序设计方法及微型计算机的接口技术。由于该门课程对实践动手能力要求高，涉及的信息量大、知识点多、教学内容较抽象，学生普遍反映该门课很难学。微型计算机从诞生至今已有30余年，其应用已涉及各个领域。与此同时，微机原理与接口技术也得到了飞速发展。微型计算机是当今发展速度最快、应用最为普及的计算机类型。显然，掌握微机原理与接口技术是对计算机及自动控制等专业人才的基本要求。 本书以培养学生应用能力为主线，理论与实际相结合。它可以细分为PC服务器、NT工作站、台式计算机、膝上型计算机、笔记本型计算机、掌上型计算机、可穿戴式计算机以及问世不久的平板电脑等多种类型。习惯上人们将尺寸小于台式机的微型计算机统称为便携式计算机。

微型计算机原理与接口技术主要是介绍以Intel8086/8088为CPU的16位机的结构、组成原理、指令系统，编程方法和接口技术等，以

8086/8088CPU为基本出发点，详尽地论述有关微处理器及其指令系统的概念和程序设计方法，介绍构成微型计算机的存储器、各类可编程接口芯片、总线等各项技术。掌握先进微处理器芯片结构、微型计算机实现技术、计算机主板构成、各种接口技术原理及其应用编程方法；掌握汇编语言程序的编写方法，尤其掌握接口访问的方法。了解微机技术新的发展趋势，系统科学地获得分析问题和解决问题的训练；提高分析和设计接口的能力。不仅要学习微机各种接口电路的原理与作用，熟悉PC 系列机接口电路，而且还要掌握常用接口的设计与分析方法，学会使用

汇编语言和C语言对接口进行编程，并具有一定的动手实验能力和接口应用程序的编写能力，为微机的深入学习与实践打下良好基础。

在微机中，最基础的语言是汇编语言。汇编语言是一个最基础最古老的计算机语言，汇它是一种利用指令助记符、符号地址、标号来编写的计算机语言。是机器语言的符号表示，是面向机器的语言，是较低级的语言。利用汇编语言编写的程序称为源程序，需要通过汇编程序翻译成二进制代码的目标程序，再经过与库文件的连接，最后得到可执行文件程序，才能在机器上直接运行。语言总是越基础越重要，在重大的编程项目中应用最广泛。就我的个人理解，汇编是对寄存的地址以及数据单元进行最直接的修改。而在某些时候，这种方法是最有效，最可靠的。然而，事物总有两面性，有优点自然缺点也不少。其中，最重要的一点就是，汇编语言很复杂，对某个数据进行修改时，本来很简单的一个操作会用比较烦琐的语句来解决，而这些语言本身在执行和操作的过程中，占有大量的时间和成本。在一些讲求效率的场合，并不可取。

汇编语言对学习其他计算机起到一个比较、对照、参考的促进作用。学习事物总是从最简单基础的开始。那么学习高级语言也当然应当从汇编开始。学习汇编语言实际上是培养了学习计算机语言的能力和素养。另外，学习汇编语言对学习其他语言很有促进作用。有很多人认为汇编语言的应用范围很小，由此忽视它的重要性。其实汇编语言对每一个希望学习计算机科学与技术的人来说都是非常重要的，是不能不学习的语言。汇编语言是计算机能够提供给用户使用的最快而又最有效的语言，也是能够利用计算机所有硬件特性并能够直接控制硬件的唯一语言。

课程中汇编语言程序设计和接口技术是我们学生学习的两大难点。因为汇编程序设计涉及到汇编指令系统中相应指令的使用，而

8086/8088CPU的指令系统共包含 92 种基本指令，对指令系统的学习即是对这 92 种基本指令的功能和用法的介绍，这很容易让我们感到枯燥乏味，提不起学习兴趣。并且汇编程序运行的传统方法界面不直观，无论是教师演示或是我们实验使用起来都感到不方便。接口技术涉及到对可编程接口芯片的访问，这部分内容较抽象，我们学习起来感觉到很难理解。结果老师的推荐实践，发现用 EMU8086 这款仿真软件可较好地解决上述问题。

EMU8086 是 Digital River公司推出的 16位 CPU8086 的仿真软件，它将汇编语言程序设计和虚拟接口技术有机地结合起来，其内部集

成了汇编程序编译器、连接器、参考例程、学习指南，并提供了交通灯、机器人、步进电机等七个虚拟外设，是学习 Intel 8086 微处理器的理想工具。Emu8086 - Microprocessor Emulator结合了一个先进的原始编辑器、组译器、反组译器、具除错功能的软件模拟工具（虚拟 PC），还有一个循序渐进的指导工具。这对刚开始学组合语言的人会是一个很有用的工具。它会在模拟器中一步一步的编译程序码并执行，视觉化的工作环境让它更容易使用。你可以在程序执行当中检视暂存器、旗标以及记忆体。模拟器会在虚拟 PC 中执行程序，这可以隔绝你的程序，避免它去存取实际硬体，像硬碟、记忆体，而在虚拟机器上执行组合程序，这可以让除错变得更加容易。这个软件完全相容於 Intel 的下一代处理器，包括了 Pentium II、Pentium 4，而相信 Pentium 5 也会继续支援8086 的。这种现象让 8086程序码的可携性相当高，它可以同时在老机器以及现代的电脑是执行，8086的另一个优势是它的指令比较小且相当容易学习。

EMU8086 的工作界面为纯 WINDOWS，界面友好化和由菜单栏、快捷按钮栏和用户工作区构成，它能模拟真实微处理器工作的每一步骤，通过单步调试显示指令执行后 CPU 内部寄存器、存储器、堆栈、变量和标志寄存器的当前值，操作简单直观，通过它学生可以很快掌握汇编程序设计和接口技术等知识。CPU与外设间的信息交换是通过接口来实现的，EMU8086 内置用 Java，Visual Basic 等编程语言编写的虚拟外设，CPU 对它们的访问可通过端口地址来进行。

要完成汇编语言实验，可利用 EMU8086中集成的编辑器、汇编器、连接器和跟踪执行器等模块来实现。新建一个汇编语言源程序

时，EMU8086 自动给出了汇编语言的基本框架，在框架的基础上，只用写出汇编语言的核心语句，之后点击相应按钮，系统完成编译、连接，无错误后即自动进入到指令跟踪运行界面。该平台具有单步和连续运行方式，连续运行每条指令的执行间隔从0 ～400 ms 可调节。通过此界面还可以观察CPU 内部寄存器的值，观察指令机器码和对应的反汇编指令。跟踪执行器还可以显示算术逻辑单元（ALU）的二进制数值和 CPU 内部标志寄存器（FLAGS）的值，用来供学习者全面理解 CPU 的工作机理和监视内部运行状态。

EMU8086 用于汇编程序设计的典型实例：用汇编程序实现将表达式5＋10－1 的结果 14 用二进制形式（00001110）在屏幕上显示出来。分析：本程序通过 8086CPU 内的寄存器及加法指令 ADD、 减法指令