李海玲，孟 虎

(西安航空學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710077)

64位操作系統(tǒng)下8086環(huán)境搭建方案探究

李海玲，孟 虎

(西安航空學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710077)

基于PC機(jī)的Windows操作系統(tǒng)，微軟不斷升級(jí)。大量的微機(jī)從Windows XP逐漸升級(jí)為Win7、win8、win10，而且采用了64位的Windows操作系統(tǒng)。很多匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包在32位系統(tǒng)中使用正常，但在64位操作系統(tǒng)上對(duì)匯編語(yǔ)言源程序只能編輯，不能運(yùn)行。為了解決該問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次研究實(shí)踐，提出了兩種解決方案。

64位操作系統(tǒng)；8086環(huán)境；匯編語(yǔ)言編譯器；匯編軟件包

0 引言

微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已廣泛滲透到當(dāng)今社會(huì)各領(lǐng)域，從科研、生產(chǎn)、國(guó)防、文化、教育、衛(wèi)生直至家庭生活，都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)提供的服務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微軟公司不斷升級(jí)其基于PC機(jī)的Windows操作系統(tǒng)，大量的微機(jī)從Windows XP逐漸升級(jí)為Win7、win8、win10，系統(tǒng)類(lèi)型從32位發(fā)展到64位。因此，原先在32位操作系統(tǒng)中使用正常的匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包，在現(xiàn)今的64位操作系統(tǒng)上不能運(yùn)行。

1 8086環(huán)境搭建原因

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展是以微處理的發(fā)展為特征的，目前使用的CPU有好幾家公司的產(chǎn)品，其中intel是生產(chǎn)CPU的老大哥，它占有80%多的市場(chǎng)份額。而intel處理器的發(fā)展從最早的4位擴(kuò)展到現(xiàn)在的64位，從單核發(fā)展到多核，功能越來(lái)越強(qiáng)，速度越來(lái)越快，同時(shí)微機(jī)的原理也越來(lái)越復(fù)雜。

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程是國(guó)家教育部規(guī)定的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)、電子信息專(zhuān)業(yè)、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)等工科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程[1]，本課程的教學(xué)長(zhǎng)期以8086/8088微機(jī)系統(tǒng)及其接口作為學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容。課程主要內(nèi)容之一的處理器8086/8088是intel的一款16位處理器，在CPU發(fā)展到64位的今天，選擇8086/8088學(xué)習(xí)仍然具有很大的重要性和必要性。

1.1 內(nèi)容的典型性和完整性

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到各行各業(yè)，遍布社會(huì)生產(chǎn)生活的方方面面。尤其是PC機(jī)的發(fā)展，IBM選擇了8088作為IBM PC的微處理器，從此開(kāi)創(chuàng)了PC時(shí)代。面對(duì)有限的教學(xué)學(xué)時(shí)，現(xiàn)代PC機(jī)所涉及的原理和接口技術(shù)在一門(mén)課程中是無(wú)法講述完整的，而IBM PC教學(xué)模型機(jī)，則可以把8086/8088系統(tǒng)講述完整。

1.2 良好的兼容性及其原理的可延伸性

8086/8088處理器的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和指令集在intel x86的歷代處理器中被完整保留了下來(lái)，無(wú)論是32位還是64位x86，都有8086兼容的工作模式，可以做到對(duì)8086代碼的二進(jìn)制兼容。雖然現(xiàn)代處理器無(wú)論其制造工藝還是技術(shù)性能，都有了很大改進(jìn)和提高，但從編程角度看，仍然屬于同一系列，且完全兼容，并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。

1.3 知識(shí)的完整及新技術(shù)、新課程的開(kāi)放性

知識(shí)結(jié)構(gòu)完整，技術(shù)開(kāi)放，課程內(nèi)容更新和拓展的空間大，作為能力培養(yǎng)，容易觸類(lèi)旁通。8086/8088系統(tǒng)的技術(shù)資料全面詳細(xì)，非常容易被找到，便于學(xué)習(xí)?，F(xiàn)代PC中的內(nèi)容都是8086微機(jī)原理與接口技術(shù)中的技術(shù)升級(jí)，掌握這些基礎(chǔ)內(nèi)容，很容易遷移到32位x86系統(tǒng)，舉一反三[2]。

匯編語(yǔ)言是建立在計(jì)算機(jī)底層的硬件層面，基于CPU基本指令系統(tǒng)，且直接面向CPU及其硬件系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。熟練掌握匯編語(yǔ)言，更有利于深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)底層的硬件工作原理以及針對(duì)計(jì)算機(jī)接口控制的軟件運(yùn)行流程[3]。然而，隨著系統(tǒng)的升級(jí)換代，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序在32位操作系統(tǒng)中的匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包中能正常運(yùn)行，但在64位操作系統(tǒng)中只能編輯程序卻不能運(yùn)行程序，鑒于此，本文給出了兩種解決方案。

2 解決方案

要解決該問(wèn)題，可以從兩方面考慮。第一，在當(dāng)前64位操作系統(tǒng)中運(yùn)行32位操作系統(tǒng)，原先的匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包就能正常工作；第二，找到能在64位操作系統(tǒng)中直接運(yùn)行的匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包。前者通過(guò)現(xiàn)在的虛擬機(jī)[4]技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，后者需要對(duì)大量的匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包進(jìn)行實(shí)踐測(cè)試驗(yàn)證。

2.1 安裝VM軟件

VM(Virtual Machine)虛擬機(jī)是一個(gè)“虛擬PC”軟件。它可以在一臺(tái)機(jī)器上同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。VMWare是真正在主系統(tǒng)平臺(tái)上“同時(shí)”運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，就像標(biāo)準(zhǔn)Windows應(yīng)用程序那樣進(jìn)行切換[5]。該軟件不需要分區(qū)或重新開(kāi)機(jī)就能在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上使用兩種以上的操作系統(tǒng)。它完全隔離了另外的操作系統(tǒng)，并且保護(hù)不同類(lèi)型的操作系統(tǒng)的操作環(huán)境以及所有安裝在操作系統(tǒng)上面的應(yīng)用軟件和資料，可在不同的操作系統(tǒng)之間相互操作，包括網(wǎng)絡(luò)、周邊、文件共享以及復(fù)制、粘貼等多種功能，還能夠隨時(shí)設(shè)定修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境，如：內(nèi)存、磁盤(pán)空間、周邊的設(shè)備等等。

美國(guó)VMWARE公司開(kāi)發(fā)的一款稱(chēng)為VMware的虛擬機(jī)，它支持在WINNT/2000環(huán)境下運(yùn)行如Linux等其它操作系統(tǒng)，它作為原操作系統(tǒng)下的一個(gè)應(yīng)用程序可以為運(yùn)行于其上的目標(biāo)操作系統(tǒng)創(chuàng)建出一部虛擬的機(jī)器。Intel公司在奔騰芯片上提供了一個(gè)虛擬8086模式，使得在奔騰CPU上也可以運(yùn)行老的MS-DOS程序。在此模式下，奔騰機(jī)如同8086計(jì)算機(jī)，包括1M字節(jié)內(nèi)的16位尋址方式，虛擬8086模式被Windows，OS/2及其他操作系統(tǒng)用于運(yùn)行MS-DOS程序[6]。為進(jìn)行匯編語(yǔ)言編程學(xué)習(xí)，在64位操作系統(tǒng)中，首先安裝虛擬機(jī)，然后可以安裝winxp操作系統(tǒng)或win7 32位系統(tǒng)，再安裝運(yùn)行匯編語(yǔ)言的匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包，即可搭建好8086/8088運(yùn)行環(huán)境。應(yīng)用虛擬機(jī)軟件技術(shù)，使匯編語(yǔ)言編程面向虛擬的、統(tǒng)一的硬件及其接口，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境的統(tǒng)一性，提高了實(shí)驗(yàn)效率[7]。

“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程需要使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并且隨著FPGA技術(shù)和SOC技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)也做到與時(shí)俱進(jìn)，不斷改革創(chuàng)新。由于8086/8088系統(tǒng)的HDL描述完整透明，可以在單片F(xiàn)PGA上重構(gòu)8086/8088系統(tǒng)，使教學(xué)內(nèi)容更易于與SOC技術(shù)整合，從而提高教學(xué)成效，開(kāi)拓實(shí)用領(lǐng)域。在這個(gè)過(guò)程中，正確編寫(xiě)匯編語(yǔ)言程序只是其中的一部分內(nèi)容?；具^(guò)程是先在虛擬機(jī)中編寫(xiě)匯編語(yǔ)言源程序并編譯，功能實(shí)現(xiàn)無(wú)誤后轉(zhuǎn)換成需要的文件格式，然后在本機(jī)將文件下載到FPGA中觀(guān)察結(jié)果，這樣做一次實(shí)驗(yàn)需要在本機(jī)和虛擬機(jī)中進(jìn)行切換，增加了操作難度。

2.2 安裝Masm for Windows 集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境

對(duì)于匯編語(yǔ)言的編程，利用虛擬機(jī)可以在64位操作系統(tǒng)上運(yùn)行，但操作步驟較多，加大了使用難度，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)不易上手，影響學(xué)習(xí)興趣及效果。為幫助學(xué)習(xí)者更方便的編程操作，經(jīng)過(guò)對(duì)多個(gè)匯編編譯軟件的測(cè)試驗(yàn)證，終于找到一個(gè)可以支持64位操作系統(tǒng)的軟件，即Masm for Windows 集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

它是一個(gè)對(duì)匯編語(yǔ)言初學(xué)者非常合適的簡(jiǎn)單易用的匯編語(yǔ)言學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)軟件，支持32位與64位的Windows7，支持DOS的16/32位匯編程序和Windows下的32匯編程序，而且提供調(diào)試通過(guò)的多個(gè)Windows匯編程序?qū)嵗创a，它具有錯(cuò)誤信息自動(dòng)定位，關(guān)鍵字實(shí)時(shí)幫助，并且在幫助中動(dòng)畫(huà)演示匯編指令的執(zhí)行過(guò)程、語(yǔ)法著色、無(wú)限次撤消與恢復(fù)、WORD式的查找、替換、定位、支持中文、長(zhǎng)文件名等功能。使用該軟件，可以在本機(jī)直接進(jìn)行匯編語(yǔ)言程序編程及驗(yàn)證，操作簡(jiǎn)單，易于使用，方便學(xué)習(xí)。

3 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促使微軟公司的操作系統(tǒng)不斷升級(jí)，原先在32位操作系統(tǒng)中使用正常的匯編語(yǔ)言編譯器或匯編軟件包，現(xiàn)在64位操作系統(tǒng)上不能運(yùn)行。針對(duì)此問(wèn)題，本文介紹了兩種8086環(huán)境的解決方案，前者不論是Windows系統(tǒng)還是Linux系統(tǒng)，都能適用，只是操作上稍微復(fù)雜。后者支持Windows 64位系統(tǒng)，使用簡(jiǎn)單方便，從而為匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)提供幫助，進(jìn)而為“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程基于FPGA的SOC技術(shù)的學(xué)習(xí)提供支持。

[1] 李海玲.匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法研究[J].福建電腦,2009,25(11):209,191.

[2] 潘松,潘明,黃繼業(yè).微機(jī)原理與接口技術(shù):基本原理、實(shí)用技術(shù)和基于FPGA的SOC技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2015:1-11.

[3] 錢(qián)曉捷.基于Windows環(huán)境的匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2012:1-12.

[4] 何增穎.虛擬機(jī)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2010,8(1):80-82，87.

[5] 董耀祖,周正偉. 基于X86架構(gòu)的系統(tǒng)虛擬機(jī)技術(shù)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程,2006,32(13):71-73.

[6] 廖華赟.X86可視虛擬機(jī)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].廣州:廣東工業(yè)大學(xué),2005.

[7] 張雪蘭,譚毓安,李元章.匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)教育,2008,68(8):144-145.

[責(zé)任編輯、校對(duì)：東 艷]

Exploration of 8086 Environment in 64-bit Operating System

LIHai-ling,MENGHu

(School of Computers,Xi′an Aeronautical University,Xi′an 710077,China)

Microsoft continues to escalate its windows operating system based on PC,and a large number of microcomputers gradually upgrade from windows XP to win 7,win 8,win 10,with 64 - bit windows operating system.Many assembly language compilers or assembly software packages run normally in 32-bit operating system but abnormally in 64-bit operating system since the assembly program can only be edited and not be compiled.In order to solve this problem,after much exploratory practice,this paper introduces two solutions.

64-bit operating system;8086 environment;assembly language compiler;assembler software package

2017-04-07

西安航空學(xué)院科研基金項(xiàng)目(2017KY0207)；西安航空學(xué)院高等教育研究項(xiàng)目(2017GJ1012)

李海玲(1980-)，女，陜西西安人，講師，主要從事基于FPGA的SOC技術(shù)方面的教學(xué)和研究。

TP313

A

1008-9233(2017)03-0091-03