64位操作系統(tǒng)下8086環(huán)境搭建方案探究

李海玲，孟 虎

(西安航空學院 計算機學院，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

(西安航空學院 計算機學院，陜西 西安 710077)

基于PC機的Windows操作系統(tǒng)，微軟不斷升級。大量的微機從Windows XP逐漸升級為Win7、win8、win10，而且采用了64位的Windows操作系統(tǒng)。很多匯編語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)上對匯編語言源程序只能編輯，不能運行。為了解決該問題，經過多次研究實踐，提出了兩種解決方案。

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

0 引言

微型計算機的應用已廣泛滲透到當今社會各領域，從科研、生產、國防、文化、教育、衛(wèi)生直至家庭生活，都離不開計算機提供的服務。隨著計算機技術的發(fā)展，微軟公司不斷升級其基于PC機的Windows操作系統(tǒng)，大量的微機從Windows XP逐漸升級為Win7、win8、win10，系統(tǒng)類型從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)上不能運行。

1 8086環(huán)境搭建原因

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

“微機原理與接口技術”課程是國家教育部規(guī)定的計算機專業(yè)、電子信息專業(yè)、自動化專業(yè)、機電一體化專業(yè)等工科專業(yè)的專業(yè)基礎課程[1]，本課程的教學長期以8086/8088微機系統(tǒng)及其接口作為學習的基本內容。課程主要內容之一的處理器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學習仍然具有很大的重要性和必要性。

1.1 內容的典型性和完整性

經過長期的發(fā)展，計算機的應用已滲透到各行各業(yè)，遍布社會生產生活的方方面面。尤其是PC機的發(fā)展，IBM選擇了8088作為IBM PC的微處理器，從此開創(chuàng)了PC時代。面對有限的教學學時，現(xiàn)代PC機所涉及的原理和接口技術在一門課程中是無法講述完整的，而IBM PC教學模型機，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處理器的存儲結構和指令集在intel x86的歷代處理器中被完整保留了下來，無論是32位還是64位x86，都有8086兼容的工作模式，可以做到對8086代碼的二進制兼容。雖然現(xiàn)代處理器無論其制造工藝還是技術性能，都有了很大改進和提高，但從編程角度看，仍然屬于同一系列，且完全兼容，并無本質區(qū)別。

1.3 知識的完整及新技術、新課程的開放性

知識結構完整，技術開放，課程內容更新和拓展的空間大，作為能力培養(yǎng)，容易觸類旁通。8086/8088系統(tǒng)的技術資料全面詳細，非常容易被找到，便于學習?，F(xiàn)代PC中的內容都是8086微機原理與接口技術中的技術升級，掌握這些基礎內容，很容易遷移到32位x86系統(tǒng)，舉一反三[2]。

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

2 解決方案

要解決該問題，可以從兩方面考慮。第一，在當前64位操作系統(tǒng)中運行32位操作系統(tǒng)，原先的匯編語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)中直接運行的匯編語言編譯器或匯編軟件包。前者通過現(xiàn)在的虛擬機[4]技術可以實現(xiàn)，后者需要對大量的匯編語言編譯器或匯編軟件包進行實踐測試驗證。

2.1 安裝VM軟件

VM(Virtual Machine)虛擬機是一個“虛擬PC”軟件。它可以在一臺機器上同時運行兩個或更多Windows、DOS、LINUX系統(tǒng)。VMWare是真正在主系統(tǒng)平臺上“同時”運行多個操作系統(tǒng)，就像標準Windows應用程序那樣進行切換[5]。該軟件不需要分區(qū)或重新開機就能在同一臺計算機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)，并且保護不同類型的操作系統(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，包括網絡、周邊、文件共享以及復制、粘貼等多種功能，還能夠隨時設定修改操作系統(tǒng)的操作環(huán)境，如：內存、磁盤空間、周邊的設備等等。

美國VMWARE公司開發(fā)的一款稱為VMware的虛擬機，它支持在WINNT/2000環(huán)境下運行如Linux等其它操作系統(tǒng)，它作為原操作系統(tǒng)下的一個應用程序可以為運行于其上的目標操作系統(tǒng)創(chuàng)建出一部虛擬的機器。Intel公司在奔騰芯片上提供了一個虛擬8086模式，使得在奔騰CPU上也可以運行老的MS-DOS程序。在此模式下，奔騰機如同8086計算機，包括1M字節(jié)內的16位尋址方式，虛擬8086模式被Windows，OS/2及其他操作系統(tǒng)用于運行MS-DOS程序[6]。為進行匯編語言編程學習，在64位操作系統(tǒng)中，首先安裝虛擬機，然后可以安裝winxp操作系統(tǒng)或win7 32位系統(tǒng)，再安裝運行匯編語言的匯編語言編譯器或匯編軟件包，即可搭建好8086/8088運行環(huán)境。應用虛擬機軟件技術，使匯編語言編程面向虛擬的、統(tǒng)一的硬件及其接口，保證實驗環(huán)境的統(tǒng)一性，提高了實驗效率[7]。

“微機原理與接口技術”課程需要使用匯編語言進行程序設計，并且隨著FPGA技術和SOC技術的發(fā)展，教學也做到與時俱進，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8086/8088系統(tǒng)，使教學內容更易于與SOC技術整合，從而提高教學成效，開拓實用領域。在這個過程中，正確編寫匯編語言程序只是其中的一部分內容。基本過程是先在虛擬機中編寫匯編語言源程序并編譯，功能實現(xiàn)無誤后轉換成需要的文件格式，然后在本機將文件下載到FPGA中觀察結果，這樣做一次實驗需要在本機和虛擬機中進行切換，增加了操作難度。

2.2 安裝Masm for Windows 集成實驗環(huán)境

對于匯編語言的編程，利用虛擬機可以在64位操作系統(tǒng)上運行，但操作步驟較多，加大了使用難度，對初學者來說不易上手，影響學習興趣及效果。為幫助學習者更方便的編程操作，經過對多個匯編編譯軟件的測試驗證，終于找到一個可以支持64位操作系統(tǒng)的軟件，即Masm for Windows 集成實驗環(huán)境。

它是一個對匯編語言初學者非常合適的簡單易用的匯編語言學習與實驗軟件，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，而且提供調試通過的多個Windows匯編程序實例源代碼，它具有錯誤信息自動定位，關鍵字實時幫助，并且在幫助中動畫演示匯編指令的執(zhí)行過程、語法著色、無限次撤消與恢復、WORD式的查找、替換、定位、支持中文、長文件名等功能。使用該軟件，可以在本機直接進行匯編語言程序編程及驗證，操作簡單，易于使用，方便學習。

3 結語

計算機技術的發(fā)展促使微軟公司的操作系統(tǒng)不斷升級，原先在32位操作系統(tǒng)中使用正常的匯編語言編譯器或匯編軟件包，現(xiàn)在64位操作系統(tǒng)上不能運行。針對此問題，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，只是操作上稍微復雜。后者支持Windows 64位系統(tǒng)，使用簡單方便，從而為匯編語言程序設計的學習提供幫助，進而為“微機原理與接口技術”課程基于FPGA的SOC技術的學習提供支持。

[1] 李海玲.匯編語言程序設計方法研究[J].福建電腦,2009,25(11):209,191.

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

[3] 錢曉捷.基于Windows環(huán)境的匯編語言程序設計[M].北京:清華大學出版社,2012:1-12.

[4] 何增穎.虛擬機技術的實驗教學應用[J].實驗科學與技術,2010,8(1):80-82，87.

[5] 董耀祖,周正偉. 基于X86架構的系統(tǒng)虛擬機技術與應用[J].計算機工程,2006,32(13):71-73.

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

[7] 張雪蘭,譚毓安,李元章.匯編語言程序設計課程教學改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)[J].計算機教育,2008,68(8):144-145.

[責任編輯、校對：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

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

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

TP313

A

1008-9233(2017)03-0091-03