DOS实模式汇编密码校验：REPZ CMPSB字符串比较与缓冲区管理

简介：本资源是面向高校电子信息类专业本科生的《微机原理及应用技术》课程设计实践材料，聚焦密码校验这一典型软硬协同任务，帮助学生掌握汇编级安全验证逻辑与MASM开发全流程。压缩包为1个249KB的Word文档（.doc），完整包含河北科技大学电信091班课程设计报告全文：涵盖题目说明、详细设计要求（如8–16位混合字符校验、明文禁用与哈希思路）、进度与小组分工安排、MASM环境配置方法、核心算法实现步骤、带注释的完整汇编代码、程序界面截图及流程图、测试用例分析与课设总结反思等11个结构化章节。文档内容详实、排版规范，代码模块按“密码接收→长度判断→字符类型扫描→错误提示→退出”分节注释，便于理解底层指令（如LEA、CMP、JNE、CALL）的实际作用。目前已有652人学习下载，是微机原理课设中兼具教学性、可复现性与工程参考价值的高质量结题范本。

1. 微机原理课程设计密码校验：一个真实跑在 DOS 上的汇编黑匣子，它不依赖任何库、不调用 API、连字符串比较都靠 REPZ CMPSB 硬刚

你有没有试过，在 Windows 10 或 Win11 里双击一个.exe文件，结果弹出“此应用无法在你的电脑上运行”？但这个微机原理课设里的PASSWORD.EXE，恰恰是那种——必须关掉现代系统保护、开个纯 DOS 环境（比如 DOSBox）、甚至得手动配好MASM 5.0 + LINK 5.6才能亮起光标、显示方框菜单、让你敲1输入密码、敲2校验、敲3退出的“古董级”程序。它不是 Python 脚本，没有input()和if password == stored；它是实打实把BUF1和BUF2两个缓冲区地址送进SI/DI，用REPZ CMPSB逐字节比对，失败三次就JMP EXIT直接回 DOS 的硬核实现。这不是教学演示，是当年某高校电信 091 班四人小组在 2011 年底用纸笔画流程图、在 DOSBox 里反复DEBUG查寄存器、为一个0AH换行符多写两行INT 10H而熬通宵的真实项目。它适合所有正在啃《微型计算机原理及应用技术》教材、被INT 21H功能号背得头晕、想亲手把“内存段地址/偏移地址/堆栈平衡”这些抽象概念砸进.asm文件里跑起来的初学者；也适合那些想逆向拆解一个 DOS 实模式下完整交互逻辑、看懂“为什么菜单要手绘 ASCII 框线”“为什么输入缓冲区必须定义成DB 255,0”的熟手。它不炫技，但每行汇编都在回答一个问题：CPU 是怎么从键盘读一个字符，又怎么把它变成屏幕上跳动的PASSWORD ERROR!。

2. 从 DOS 实模式到主菜单：环境搭建、代码结构与核心数据段布局

2.1 为什么非得用 MASM 5.0？DOS 实模式下的段寻址铁律

这个课设绝不能用 Visual Studio 或 VS Code 直接编译——它运行在 16 位实模式下，CS:IP 指向代码段，DS 指向数据段，SS:SP 指向堆栈段，三者必须显式初始化且互不重叠。MASM 5.0 是那个年代最稳定、文档最全、与 DOSBox 兼容性最好的工具链。它生成的.obj文件经LINK连接后产出.exe，格式为 MZ（即 DOS 可执行头），能被 DOS 内核原生加载。新版 MASM（如 10.0）默认生成 32 位 PE 文件，根本进不了 DOS 环境。所以第一步不是写代码，而是确认你的 DOSBox 配置里挂载了包含ML.EXE（MASM 编译器）、LINK.EXE（连接器）、DEBUG.EXE（调试器）的路径。常见错误是LINK报错no stack segment，原因就是.asm文件里没写STACK SEGMENT PARA STACK 'STACK'—— 实模式下堆栈段是强制要求，哪怕只放 128 字节也要明确定义。

2.2 数据段（DS）的生死线：缓冲区定义与 DOS 输入规范

看附录代码里这三行：

MSG1 DB 255,0 BUF1 DB 255 DUP(0) MSG2 DB 255,0

这不是随便写的。DOS 功能号0AH（带缓冲区的字符串输入）有严格格式：第一个字节存最大可输入长度（255），第二个字节由 DOS 填入实际输入长度，后续字节才是字符。所以MSG1必须是连续的 255+1 字节空间，BUF1则是纯字符存储区。若写成MSG1 DB 10,0，用户最多输 10 字符，但BUF1若只定义10 DUP(0)，当用户输满 10 个时，DOS 会往BUF1+10写结束符0DH（回车），导致越界覆盖相邻变量——这是课设调试阶段最常翻车的点。同理，MENU字符串末尾必须加$，因为INT 21H/09H显示字符串时，以$为终止符，不是\0。漏写$，屏幕会乱码刷屏直到撞上内存里某个偶然的$。

2.3 代码段（CS）的控制流骨架：主循环与功能跳转逻辑

整个程序的灵魂是AGAIN:标号开始的无限循环：

AGAIN: MOV AX,3 INT 10H ; 清屏并设文本模式 LEA DX,MENU MOV AH,9 INT 21H ; 显示主菜单 INPUT: MOV AH,0 INT 16H ; 读键盘扫描码，AL=ASCII CMP AL,'1' JNZ CP2 CALL LP1 ; 输入密码 JMP AGAIN ; 返回菜单 CP2: CMP AL,'2' JNZ CP3 CALL LP2 ; 校验密码 JMP AGAIN CP3: CMP AL,'3' JNZ INPUT ; 不是3则重新读键 JMP EXIT ; 是3则退出

注意INT 16H/00H读的是扫描码+ASCII 码，AL直接得字符，所以比较用'1'（ASCII 31H）而非数字 1。JMP AGAIN是关键——它让程序永远回到清屏→显示菜单→等待输入的状态，形成真正的“交互式”体验。而CALL后必须RET，否则LP1执行完会继续执行LP2的指令，造成逻辑崩坏。这里没有main()函数概念，只有标号和跳转，是实模式编程最原始的控制方式。

2.4 ASCII 框线绘制：用字符码拼出 DOS 时代的 UI

主菜单里的方框不是画出来的，是用 IBM 扩展 ASCII 码“拼”出来的：

DB 25 DUP(' '),201,21 DUP(205),187,0DH,0AH ; 25空格 + 左上角(201) + 21横线(205) + 右上角(187) + 回车换行 DB 25 DUP(' '),186,' 1.INPUT THE PASSWORD',186,0DH,0AH ; 25空格 + 竖线(186) + 文字 + 竖线(186) + 回车换行

201（╔）、187（╗）、186（║）、200（╚）、188（╝）、205（═）是 DOS 下标准的框线字符。25 DUP(' ')保证文字居中，0DH,0AH是 DOS 换行符（回车+换行）。少一个0AH，下一行会挤在当前行末；多一个0DH，会空出额外行距。这种 UI 构建方式，是理解“字符终端”本质的绝佳入口——没有像素坐标，只有行列位置和字符映射。

3. 密码输入与校验：缓冲区管理、字符串比较与三次失败机制

3.1 输入密码（过程一 LP1）：清屏、提示、接收、回车处理

LP1的任务是让用户输入初始密码并存入BUF1：

LP1: MOV AX,3 ; 设文本模式，清屏 INT 10H LEA DX,TIPS ; 提示语 "INPUT A STRING: $" MOV AH,9 INT 21H LEA DX,MSG1 ; 指向输入缓冲区首地址 MOV AH,0AH ; DOS 输入功能 INT 21H ; 用户输入，DOS 自动填 MSG1+1=长度，MSG1+2 开始存字符 MOV AX,0E0DH ; 光标下移一行：AH=0EH（teletype 模式），AL=0DH（回车） INT 10H MOV AL,0AH ; 再输出换行符 0AH（换行） INT 10H RET

关键点在于MOV AX,0E0DH和MOV AL,0AH这两行。DOS 功能0AH输入后，光标停在输入字符串末尾，不自动换行。若直接JMP AGAIN，下次菜单会显示在密码后面，视觉混乱。所以必须用INT 10H/0EH输出回车（让光标回到行首），再用INT 10H/0AH换行（光标下移）。这是 DOS 文本模式下光标控制的固定套路，漏掉任一环节，界面就“粘连”在一起。

3.2 密码校验（过程二 LP2）：长度预检、逐字节比对与失败计数

校验逻辑藏在LP2中，其健壮性远超表面看起来的简单：

LP2: MOV AX,3 INT 10H CLD ; 清方向标志，确保 SI/DI 正向递增 PUSH DS ; 保存 DS，因 REPZ CMPSB 会改 ES POP ES ; 将 ES 设为与 DS 同值，使 CMPSB 能跨段比较 MOV BP,3 ; 初始化失败计数器为3 SSS: LEA DX,PASS ; 显示 "ENTER YOUR PASSWORD: $" MOV AH,9 INT 21H LEA DX,MSG2 ; 指向校验输入缓冲区 MOV AH,0AH INT 21H ; 用户输入待校验密码 LEA SI,BUF1 ; SI -> 存储的密码首地址 LEA DI,BUF2 ; DI -> 待校验密码首地址 MOV CH,0 ; 清 CX 高字节 MOV CL,MSG1+1 ; CX = 存储密码长度（DOS 写入 MSG1+1） CMP CL,MSG2+1 ; 比较两密码长度 JNZ WRONG ; 长度不同直接错 REPZ CMPSB ; CX 次，SI/DI 指向字节相等则继续，否则 ZF=0 JZ RIGHT ; ZF=1 表示全部相等 WRONG: LEA DX,NO ; 显示 "PASSWORD ERROR$" MOV AH,9 INT 21H DEC BP ; 失败计数减1 JNZ SSS ; BP!=0 继续循环 STC ; 设置进位标志，作为“彻底失败”信号 JMP OK RIGHT: LEA DX,YES ; 显示 "PASSWORD CORRECT$" MOV AH,9 INT 21H OK: MOV AH,1 ; 等待按键 INT 21H RET

这里CLD（Clear Direction Flag）至关重要：它确保REPZ CMPSB执行时SI和DI自动递增（+1），而不是递减。若忘记CLD，在某些 DOSBox 版本下会因方向标志为 1 导致SI/DI乱跳，比较永远失败。PUSH DS / POP ES是为了满足CMPSB要求——它比较DS:SI和ES:DI，而 DOS 输入后ES可能被污染，必须显式设为与DS一致。REPZ CMPSB是核心：它等价于while (CX > 0 && [DS:SI] == [ES:DI]) { SI++; DI++; CX--; }，ZF=1 当且仅当 CX 减到 0 且所有字节相等。这才是“汇编级字符串比较”的真面目，不是高级语言的strcmp()黑盒。

3.3 三次失败机制：BP 寄存器的妙用与退出信号传递

失败计数用BP寄存器（Base Pointer）而非更常见的CX，是有意为之：CX被REPZ指令占用，BP在此场景下闲置，且DEC BP / JNZ SSS指令对紧凑。当BP减到 0，执行STC（Set Carry Flag），这是 x86 传统退出信号——主程序可通过检查进位标志决定是否彻底退出。虽然本课设中STC后直接JMP OK等待按键，但这种用标志位传递状态的设计，是嵌入式和底层开发的通用范式。若想扩展为“失败三次后锁定 30 秒”，只需在STC后插入延时循环，而非修改主逻辑。

4. 避坑：调试中踩过的五个血泪坑与现场排查指南

提示：以下问题均来自真实调试过程，非理论推演。每个现象都对应一次DEBUG单步执行时寄存器值的异常跳变。

4.1 现象：输入密码后，菜单显示错位，文字挤在屏幕右上角

原因：LP1结束后未执行MOV AX,3 / INT 10H清屏，且AGAIN循环开头的MOV AX,3 / INT 10H被意外跳过（如JMP AGAIN写成JMP INPUT）。DOS 文本模式下，光标位置是全局状态，不清屏会导致新内容叠加在旧内容上。
解决：在CALL LP1和CALL LP2返回后，JMP AGAIN前加断点，用DEBUG观察AH寄存器值。若AH != 3，说明模式未重置。强制在AGAIN标号后第一行写MOV AX,3 / INT 10H，并确保所有跳转都指向AGAIN，而非中间某行。

4.2 现象：输入密码时，按回车后程序卡死，DEBUG显示IP停在INT 21H指令处不动

原因：MSG1缓冲区定义错误，如写成MSG1 DB 10,0,10 DUP(0)，但 DOS 功能0AH要求缓冲区首字节为最大长度，第二字节由 DOS 写入实际长度。若首字节为0（如误写DB 0,0），DOS 认为“不允许输入”，直接挂起。
解决：用DEBUG加载.exe后，-d ds:0 l 20查看数据段前 20 字节，确认MSG1地址处第一个字节为FF（255）或合理值（如0A）。若为00，立即修改源码并重编译。

4.3 现象：密码校验永远报错，即使输入完全相同的字符串

原因：REPZ CMPSB前未执行CLD，导致方向标志DF=1，SI/DI递减，比较从缓冲区末尾开始，而BUF1/BUF2末尾是0DH（回车符）或随机垃圾值。
解决：在REPZ CMPSB指令前加CLD，并在DEBUG中用-r flags查看DF位是否为0（nv表示 not vertical，即 DF=0）。若为1（dn），则必有CLD缺失。

4.4 现象：输入密码后，屏幕显示乱码，如PASSWORD CORRECT变成PASSW?R? CORRECT

原因：YES字符串定义末尾漏写$，INT 21H/09H持续输出直到遇到内存中某个偶然的$，而该位置恰好是其他变量（如NO字符串）的$，导致截断。
解决：检查所有DB ... '$'定义，用DEBUG的-d cs:offset YES l 20确认YES字符串结尾确实是24（$的 ASCII 码）。若不是，修改源码并重编译。

4.5 现象：按3退出时，屏幕显示PRESS ANY KEY TO EXIT ...后，按任意键程序无响应，DOS 提示符不出现

原因：EXIT过程中MOV AH,4CH后缺少INT 21H，或INT 21H被注释掉。4CH是 DOS 退出功能号，必须配对INT 21H才生效。
解决：检查EXIT标号下是否有MOV AH,4CH / INT 21H。用DEBUG单步执行到INT 21H前，-r ah确认AH=4C；执行INT 21H后，程序应立即返回 DOS，DEBUG会退出。

5. 主菜单与 DOS 交互：从 ASCII 框线到系统退出的完整闭环

5.1 主菜单（MENU）的内存布局与 DOS 显示原理

MENU不是一张图片，而是一段精心排布的字节数组，其结构决定了 DOS 如何渲染：

DOS 功能09H从DX指向的地址开始，逐字节读取，遇$停止。因此MENU必须是连续内存块，且$是唯一终止符。若中间某行漏写$，09H会一路读下去，把后续的MESG或PASS字符串也当菜单内容输出，造成严重错乱。这就是为什么MENU定义中，每一行末尾都明确写了0DH,0AH和$——它们共同构成 DOS 文本输出的语法。

5.2 退出流程（EXIT）：从屏幕提示到 DOS 控制权移交

EXIT过程表面简单，实则涉及 DOS 系统调用的完整生命周期：

EXIT: LEA DX,MESG ; 加载提示字符串地址 MOV AH,9 ; 选择显示字符串功能 INT 21H ; DOS 执行显示，光标停在字符串末尾 MOV AH,1 ; 键盘输入功能，AL=按键ASCII INT 21H ; 等待用户按键，不回显 MOV AH,4CH ; DOS 退出功能号（带返回码） INT 21H ; 交还控制权给 DOS，程序终止

关键细节：MOV AH,1输入是阻塞的，用户不按键程序就卡住；INT 21H/4CH的返回码默认为AL值（此处未设AL，故为上次INT 21H/1的按键 ASCII），但 DOS 不关心此值，重点是4CH功能号触发内核清理。若省略MOV AH,4CH，INT 21H会执行上次的功能（如09H），导致无限显示MESG。这是初学者最易忽略的“功能号遗忘症”。

5.3 DOSBox 下的实操验证技巧：三步定位问题根源

在 DOSBox 中调试，别依赖 IDE，用原始DEBUG最有效：

1. 第一步：确认入口点
   启动 DOSBox，挂载代码目录，输入debug password.exe。-r查看寄存器，CS:IP应指向START标号（通常为CS:0100）。若IP异常，说明.exe头损坏或链接错误。
2. 第二步：单步跟踪主循环
   在AGAIN处设断点：-a 100（假设START在0100），输入jmp 0100跳转。然后-t单步，观察AX,DX,AH变化。当AH=9时，DX应指向MENU地址；当AH=0（INT 16H），AL应为按键 ASCII。
3. 第三步：内存快照比对
   输入密码后，在LP2的REPZ CMPSB前，用-d ds:offset BUF1 l 10和-d ds:offset BUF2 l 10对比两个缓冲区内容。正常时BUF1和BUF2的字符部分应完全一致（0DH结束符除外），长度字节（MSG1+1,MSG2+1）也应相等。不等则问题出在输入环节。

6. 进阶技巧：如何把课设代码改造成可复用的 DOS 密码模块

6.1 模块化改造：分离数据段与代码段，支持外部调用

原课设将CODE SEGMENT和数据混写，不利于复用。改造目标是让密码校验逻辑成为独立子程序，可被其他 DOS 程序CALL。核心改动：

• 将BUF1,BUF2,MSG1,MSG2等数据移至单独的DATA SEGMENT，并声明为PUBLIC；
• 在CODE SEGMENT中，LP2改为PUBLIC CHECK_PASSWORD，入口参数通过寄存器传递：

  ; 调用约定：DS:SI -> 存储密码地址，ES:DI -> 待校验密码地址，CX -> 密码最大长度 CHECK_PASSWORD PROC FAR PUSH AX PUSH BX PUSH CX PUSH DX PUSH SI PUSH DI PUSH DS PUSH ES ; ... 原 LP2 逻辑，但用传入的 SI/DI/CX 替代硬编码地址 POP ES POP DS POP DI POP SI POP DX POP CX POP BX POP AX RETF CHECK_PASSWORD ENDP

这样，其他程序只需设置好寄存器，CALL FAR PTR CHECK_PASSWORD即可复用校验逻辑，无需复制粘贴整段代码。

6.2 增强安全性：添加简单哈希（XOR 混淆）避免明文存储

课设中BUF1明文存密码，存在安全风险。可在输入后立即混淆：

; 在 LP1 结束前，对 BUF1 中的密码做 XOR 混淆 LEA SI,BUF1 MOV CL,MSG1+1 ; 密码长度 XOR CH,CH MOV BX,OFFSET KEY ; KEY DB 'SECRETSALT'（10字节密钥） XOR_LOOP: LODSB ; AL=[SI], SI++ XOR AL,[BX] STOSB ; [DI]=AL, DI++ INC BX CMP BX,OFFSET KEY+10 JB NEXT_KEY MOV BX,OFFSET KEY NEXT_KEY: LOOP XOR_LOOP

校验时，对BUF2做同样 XOR，再比较。虽非加密学强度，但能防止DEBUG直接d ds:offset BUF1看到明文，符合课设“增强安全性”的要求。

6.3 跨平台兼容：在 64 位 Windows 上运行的 DOSBox 配置要点

现代系统需正确配置 DOSBox 才能稳定运行：

• dosbox.conf中关键项：

  [cpu] core=dynamic cputype=auto cycles=5000 [render] frameskip=0 aspect=true [autoexec] mount c c:\path\to\your\code c:

• cycles=5000防止过快导致输入丢失；frameskip=0确保每帧渲染，避免菜单闪烁；mount命令必须指向包含ML.EXE,LINK.EXE,PASSWORD.ASM的目录。若编译时报error A2006: undefined symbol : xxxx，大概率是LINK未找到LIB文件，需在autoexec中加set lib=c:\masm\lib。

从那以后我每次写 DOS 汇编，都强制走一遍DEBUG单步：先-r看寄存器初始态，再-t走三步，-d查一眼内存，确认DS,ES,SI,DI全在预期位置。不是信不过自己写的代码，是信不过 CPU 在实模式下对段寄存器那毫秒级的微妙依赖。希望帮到你。

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