《微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)》(第三版)習(xí)題答案

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》習(xí)題解答

習(xí)題1

1.1馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案有哪些特點(diǎn)？

【解答】馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方案是“存儲程序”和“程序控制”，有以下5方面特點(diǎn):

(1)用二進(jìn)制數(shù)表示數(shù)據(jù)和指令；

(2)指令和數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部存儲器中，按順序自動依次執(zhí)行指令；

(3)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成基本硬件系統(tǒng)：

(4)由控制器來控制程序和數(shù)據(jù)的存取及程序的執(zhí)行；

(5)以運(yùn)算器為核心。

1.2微處理器和微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了哪些階段？各典型芯片具備哪些特點(diǎn)？

【解答】經(jīng)歷了6代演變，各典型芯片的特點(diǎn)如表1-1所示。

表1-1微處理器的發(fā)展及典型芯片的特點(diǎn)

發(fā)展時(shí)代類別典型芯片及性能特點(diǎn)

Intel4004集成2300多個晶體管，主頻108KHz,尋址640Byte,指令系統(tǒng)簡

第一代4、8位低檔

單；Intel8008采用PMOS工藝，集成3500晶體管，基本指令48條，主頻

(1971—1973年)微處理器

500KHz。

第二代8位中高檔Intel8080采用NMOS工藝，集成6000晶體管，主頻2MHz,指令系統(tǒng)較完

(1974-1977年)微處理器善，尋址能力增強(qiáng)，運(yùn)算速度提高了一個數(shù)量級。

第三代16位Intel8086采用HMOS工藝，集成29000晶體管，主頻5MHz/8MHz/10MHz,

(1978-1984年)微處理器尋址1MB。Intel80286集成度達(dá)到13.4萬晶體管,主頻20MHz。

Intel80386集成27.5萬個晶體管，主頻33MHz,4GB物理尋址。有分段存

第四代32位

儲和分頁存儲部件，可管理64TB虛擬存儲空間。Intel80486集成120萬個

(1985-1992年)微處理器

晶體管，包含浮點(diǎn)運(yùn)算部件和8KB的一級高速緩沖存儲器Cache。

IntelPentiumPentiumPro、PentiumMMX^Pentium0、PentiumIII、Pentium

第五代超級32位

4微處理器等，采用新式處理器結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)加密、視頻壓縮和對等網(wǎng)絡(luò)等方

(1993-1999年)微處理器

面性能有較大幅度提高。

64位由Intel公司與HP公司聯(lián)手開發(fā)的Merced采用全新的IA-64結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是

第六代

微處理器一種采用長指令字、指令預(yù)測、分支消除、推理裝入和其他一些先進(jìn)技術(shù)的

(2000年以后)

Merced全新結(jié)構(gòu)微處理器。

1.3微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和主要性能指標(biāo)有那些？

【解答】除具有運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、有記憶能力和邏輯判斷能力、可自動連續(xù)工作等基本特

點(diǎn)以外，還具有功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、體積小、重量輕、功耗低、使用

和維護(hù)方便等。

微型計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、硬件組成、外部設(shè)備以及軟件配備等有關(guān)。常用的

微型計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)主要有：字長、主頻、內(nèi)存容量、指令數(shù)、基本指令執(zhí)行時(shí)間、可靠性、兼容性、

性能價(jià)格比等。

1.4常見的微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)由哪些部分組成？各部分的主要功能和特點(diǎn)是什么？

【解答】微型計(jì)算機(jī)硬件一般由微處理器、內(nèi)存儲器、外存儲器、系統(tǒng)總線、接口電路、輸入/輸出

設(shè)備等部件組成。

主要組成部件的功能和特點(diǎn)分析如下：

(1)微處理器：是微型計(jì)算機(jī)的核心部件，由運(yùn)算單元ALU、控制單元、寄存器組以及總線接口

部件等組成，其功能是負(fù)責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)、管理和控制系統(tǒng)中的各個部件有機(jī)地工作。

(2)內(nèi)存儲器：用來存放計(jì)算機(jī)工作過程中需要的操作數(shù)據(jù)和程序?？煞譃殡S機(jī)存儲器RAM和只

讀存儲器ROM。RAM存放當(dāng)前參與運(yùn)行的各種程序和數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是信息可讀可寫，存取方便，但信息

斷電后會丟失；ROM用于存放各種固定的程序和數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是信息固定不變，關(guān)機(jī)后原存儲的信息不

會丟失。

(3)系統(tǒng)總線：是CPU與其它部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通道。可分成數(shù)據(jù)總線

DB、地址總線AB、控制總線CB。

(4)輸入/輸出接口電路：完成微型計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的信息交換。由寄存器組、專用存儲器

和控制電路等組成。

(5)主機(jī)板：由CPU插座、芯片組、內(nèi)存插槽、系統(tǒng)BIOS、CMOS、總線擴(kuò)展槽、串行/并行接

口、各種跳線和一些輔助電路等硬件組成。

(6)外存儲器：使用最多的是磁盤存儲器(軟盤、硬盤)和光盤存儲器。外存儲器容量大，保存

的信息不會丟失。

(7)輸入/輸入設(shè)備：是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部進(jìn)行通信聯(lián)系的主要裝置。常用的有鍵盤、鼠標(biāo)、

顯示器、打印機(jī)和掃描儀等。

1.5什么是微型計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線？說明數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線各自的作用。

【解答】系統(tǒng)總線是CPU與其它部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通道。

(1)數(shù)據(jù)總線：用來傳送數(shù)據(jù)，主要實(shí)現(xiàn)CPU與內(nèi)存儲器或I/O設(shè)備之間、內(nèi)存儲器與I/O設(shè)備

或外存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送。

(2)地址總線：用來傳送地址。主要實(shí)現(xiàn)從CPU送地址至內(nèi)存儲器和I/O設(shè)備，或從外存儲器傳

送地址至內(nèi)存儲器等。

(3)控制總線：用于傳送控制信號、時(shí)序信號和狀態(tài)信息等。

1.6什么是系統(tǒng)的主機(jī)板？由哪些部件組成？

【解答】CPU、RAM、ROM、I/O接口電路以及系統(tǒng)總線組成的計(jì)算機(jī)裝置稱為“主機(jī)”，主機(jī)的

主體則是主機(jī)板。主機(jī)板上主要有CPU插座、芯片組、內(nèi)存插槽、系統(tǒng)BIOS、CMOS、總線擴(kuò)展槽、

串行/并行接口、各種跳線和一些輔助電路等硬件。

1.7計(jì)算機(jī)中有哪些常用的數(shù)制和碼制？如何進(jìn)行數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換？

【解答】數(shù)值數(shù)據(jù)經(jīng)常用二進(jìn)制、十進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制；字符數(shù)據(jù)使用ASCII碼；表示十進(jìn)

制數(shù)字用BCD碼。

(1)十進(jìn)制到二進(jìn)制整數(shù)部分連續(xù)除以2后“倒取余”，小數(shù)部分連續(xù)乘以2后“正取整”:

(2)二進(jìn)制到十進(jìn)制將二進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開即可。

(3)二進(jìn)制到八進(jìn)制將3位二進(jìn)制一組對應(yīng)1位八進(jìn)制數(shù)碼。

(4)八進(jìn)制到二進(jìn)制將1位八進(jìn)制數(shù)碼對應(yīng)3位二進(jìn)制數(shù)碼。

十六進(jìn)制與二進(jìn)制間轉(zhuǎn)換與八進(jìn)制與二進(jìn)制間轉(zhuǎn)換類似，只是比例關(guān)系為1位十六進(jìn)制數(shù)碼對應(yīng)4

位二進(jìn)制數(shù)碼。

1.8將下列十進(jìn)制數(shù)分別轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)和壓縮BCD碼。

(1)15.32(2)325.16(3)68.31(4)214.126

【解答】：

(1)15.32=1111.0101B=F.5H=000l0l01.00ll0010BCDo

(2)325.16=10000101.0001B=85.1H=001100100101.00010110BCD?

(3)68.31=1000100.0100B=64.4H=01101000.00110001BCDo

(4)214.126=11010110.001OB=D6.2H=001000010100.00010010011OBCD?

1.9將下列二進(jìn)制數(shù)分別轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。

(1)10010101(2)11001010(3)10111.1101(4)111001.0101

【解答】

(1)11001010=202=312Q=CAH

(2)10111.1101=23.8125=27.64Q=17.DH

(3)111001.0101=57.625=71.24Q=39.5H

1.10將下列十六進(jìn)制數(shù)分別轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)。

(1)FAH(2)12B8H(3)5A8.62H(4)2DF.2H

【解答】

(1)FAH=I1111010B=250

(2)12B8H=0001001010111000B=4792

(3)5A8.62H=010110101000.01100010B=1448.3828125

(4)2DF.2H=001011011111.0010B=735.0078125

1.11寫出下列帶符號十進(jìn)制數(shù)的原碼、反碼、補(bǔ)碼表示(采用8位二進(jìn)制數(shù)).

(1)+38(2)+82(3)-57(4)-115

【解答】

(1)X=+38,[X]tt=00100110B

(2)X=+82,[X]tt=01010010B

(3)X=-57,IX]w.=110001UB

(4)X=-115,[X]?=10001101B

1.12寫出下列二進(jìn)制數(shù)的補(bǔ)碼表示。

(1)+1010100(2)+1101101(3)-0110010(4)-1001110

【解答】

(1)X=+1010100,[X]f|.=01010100B

(2)X=+1101101,[X]?=0110110IB

(3)X=-0110010,[X]?.=11001HOB

(4)X=-1001110,[X]tt=10110010B

1.13已知下列補(bǔ)碼求出其真值。

(1)87H(2)3DH(3)0B62H(4)3CF2H

【解答】

(1)[X]?=87H=1000011IB,符號位為1,X是負(fù)數(shù)，[X]E=11111001B,X=-79H

(2)[X]tt=3DH=00111101B,符號位為0,X是正數(shù)，X=3DH

(3)[X]?=0B62H=0000101101100010B,符號位為0,X是正數(shù)，X=+B62H

(4)[X]tt=3CF2H=0011110011110010B,符號位為0,X是正數(shù)，X=3CF2H

1.14按照字符所對應(yīng)的ASCII碼表示，查表寫出下列字符的ASCII碼。

A、g、W、*、ESC,LF、CR、%

【解答】

A的ASCII碼為41H；G的ASCH碼為47H；W的ASCII碼為57H；*的ASCII碼為2AH；ESC

的ASCII碼為1BH；LF的ASCII碼為OAH；CR的ASCII碼為DH；%的ASCII碼為25H?

1.15把下列英文單詞轉(zhuǎn)換成ASCII編碼的字符串。

(1)How(2)Great(3)Water(4)Good

【解答】

(1)How的ASCII碼為486F77H；

(2)Great的ASCII碼為4772656174H：

(3)Water的ASCH碼為5761746572H；

(4)Good的ASCII碼為476F6F64H。

習(xí)題2

2.18086CPU具有20條地址線,可直接尋址1MB容量的內(nèi)存空間,在訪問I/O端口時(shí)，

使用地址線16條,最多可尋址64K個I/O端口。

2.28086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？由哪兩部分組成？它們的主要功能是什么？

【解答】8086微處理器是典型的16位微處理器，HMOS工藝制造，集成了2.9萬只晶體管，使用

單一的+5V電源，有16根數(shù)據(jù)線和20根地址線；通過其16位的內(nèi)部數(shù)據(jù)通路與設(shè)置指令預(yù)取隊(duì)列的

流水線結(jié)構(gòu)結(jié)合起來而獲得較高的性能。

8086微處理器內(nèi)部安排了兩個邏輯單元，即執(zhí)行部件EU和總線接口部件BIU。EU主要負(fù)責(zé)指令

譯碼、執(zhí)行和數(shù)據(jù)運(yùn)算，包括計(jì)算有效地址；BIU主要完成計(jì)算物理地址、從內(nèi)存中取指令、實(shí)現(xiàn)指令

規(guī)定的讀/寫存儲器或外部設(shè)備等信息傳輸類操作。

2.38086CPU中的指令隊(duì)列的作用是預(yù)取指令，其長度是上字節(jié)。

2.48086CPU內(nèi)部寄存器有哪幾種？各自的特點(diǎn)和作用是什么？

【解答】CPU有14個內(nèi)部寄存器，可分為3大類：通用寄存器、控制寄存器和段寄存器。

通用寄存器是-一種面向寄存器的體系結(jié)構(gòu)，操作數(shù)可以直接存放在這些寄存器中，既可減少訪問存

儲器的次數(shù)，又可縮短程序的長度，提高了數(shù)據(jù)處理速度，占用內(nèi)存空間少。

控制寄存器包括指令指針寄存器IP和標(biāo)志寄存器FLAG：IP用來指示當(dāng)前指令在代碼段的偏移位

置；FLAG用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行的形式。

為了實(shí)現(xiàn)尋址1MB存儲器空間，8086CPU將IMB的存儲空間分成若干個邏輯段進(jìn)行管理，4個

16位的段寄存器來存放每一個邏輯段的段起始地址。

2.58086的標(biāo)志寄存器分為6個狀態(tài)標(biāo)志位和3個控制標(biāo)志位,它們各自的含義和作

用是什么？

【解答】標(biāo)志寄存器各標(biāo)志位的含義和作用如下表:

表2-1標(biāo)志寄存器FLAG中標(biāo)志位的含義和作用

標(biāo)志位含義作用

CF=1,指令執(zhí)行結(jié)果在最高位上產(chǎn)生一個進(jìn)位或借位；CF=0,則無進(jìn)

CF進(jìn)位標(biāo)志

位或借位產(chǎn)生

PF奇偶標(biāo)志PF=1,結(jié)果低8位含偶數(shù)個1；PF=O,表示結(jié)果低8位含奇數(shù)個1

AF=1,運(yùn)算結(jié)果的低4位產(chǎn)生了一個進(jìn)位或借位；AF=0,則無此進(jìn)位

AF輔助進(jìn)位標(biāo)志

或借位

ZF零標(biāo)志ZF=1,運(yùn)算結(jié)果為零；ZF=0,則運(yùn)算結(jié)果不為零

SF符號標(biāo)志SF=1,運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)：SF=O,則結(jié)果為正數(shù)

OF溢出標(biāo)志OF=1,帶符號數(shù)在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生了溢出；OF=0,則無溢出

TF陷阱標(biāo)志TF=1,8086CPU處于單步工作方式；TF=0,8086CPU正常執(zhí)行程序

IF=1,允許CPU接受外部從INTR引腳上發(fā)來的可屏蔽中斷請求信號；

IF中斷允許標(biāo)志

IF=(),則禁止接受可屏蔽中斷請求

DF=1,字符串操作指令按遞減的順序?qū)ψ址M(jìn)行處理；DF=0,字符

DF方向標(biāo)志

串操作指令按遞增的順序進(jìn)行處理

2.6已知堆棧段寄存器(SS)=2400H,堆棧指針(SP)=1200H,計(jì)算該堆棧棧頂?shù)膶?shí)際地址，并

畫出堆棧示意圖。

【解答】(SS)=2400H,(SP)=1200H；PA=(SS)X10H+(SP)=2400HX1OH+1200H=25200H?

1

SP

堆

棧

段

棧底

1

圖2-1堆棧示意圖

2.78086的存儲器采用奇偶存儲體結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放規(guī)定是低字節(jié)存放在低地址中，

高字節(jié)存放在高地址中，以低地址為字的地址,規(guī)則字是指低字節(jié)地址為偶地址的字,非規(guī)則字是指低

字節(jié)的地址為奇地址的字。

2.8解釋邏輯地址、偏移地址、有效地址、物理地址的含義，8086存儲器的物理地址是如何形成

的？怎樣進(jìn)行計(jì)算？

【解答】邏輯地址：表示為段地址：偏移地址，書寫程序時(shí)用到，一個存儲單元可對應(yīng)出多個邏輯

地址；

偏移地址：是某一存儲單元距離所在邏輯段的開始地址的字節(jié)個數(shù)。

有效地址：是指令中計(jì)算出的要訪問的存儲單元的偏移地址。

物理地址：是CPU訪問存儲器時(shí)用到的20位地址，是存儲單元的唯一的編號。

物理地址計(jì)算公式：物理地址=段地址X10H+有效地址(或偏移地址)

2.98086系統(tǒng)中的存儲器分為幾個邏輯段？各段之間的關(guān)系如何？每個段寄存器的作用是什么？

【解答】8086CPU將1MB的存儲空間分成邏輯段來進(jìn)行管理：每個邏輯段最小為16B,所以最多

可分成64K個段；每個邏輯段最大為64KB,最少可分成16個邏輯段。各段的起始位置由程序員指出，

可以彼此分離，也可以首尾相連、重疊或部分重疊。

4個16位的段寄存器用來存放每一個邏輯段的段起始地址：CS中為代碼段的起始地址；DS中為數(shù)

據(jù)段的起始地址；SS中為堆棧段的起始地址；ES中為附加段的起始地址。

2.10I/O端口有哪兩種編址方式，各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？

【解答】I/O端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址和獨(dú)立編址。

統(tǒng)一編址方式是將I/O端口與內(nèi)存單元統(tǒng)一起來進(jìn)行編號，即包括在1MB的存儲器空間中，看作

存儲器單元，每個端口占用一個存儲單元地址。該方式主要優(yōu)點(diǎn)是不需要專門的I/O指令，對I/O端口

操作的指令類型多；缺點(diǎn)是端口要占用部分存儲器的地址空間，不容易區(qū)分是訪問存儲器還是外部設(shè)備。

獨(dú)立編址的端口單獨(dú)構(gòu)成I/O地址空間，不占用存儲器地址。優(yōu)點(diǎn)是地址空間獨(dú)立，控制電路和地

址譯碼電路簡單，采用專用的I/O指令，使得端口操作的指令在形式上與存儲器操作指令有明顯區(qū)別，

程序容易閱讀；缺點(diǎn)是指令類別少，一般只能進(jìn)行傳送操作。

2.118086的最大工作模式和最小各種模式的主要區(qū)別是什么？如何進(jìn)行控制？

【解答】兩種模式的主要區(qū)別是：

8086工作在最小模式時(shí)，系統(tǒng)只有一個微處理器，且系統(tǒng)所有的控制信號全部由8086CPU提供：

在最大模式時(shí)，系統(tǒng)由多個微處理器/協(xié)處理器構(gòu)成的多機(jī)系統(tǒng)，控制信號通過總線控制器產(chǎn)生，且系統(tǒng)

資源由各處理器共享。

8086CPU工作在哪種模式下通過CPU的第33條引腳MN/而來控制：MN/MX=1,系統(tǒng)就處于最

小工作模式；MN/MX=0,系統(tǒng)處于最大工作模式。

2.12在內(nèi)存有一個由20個字節(jié)組成的數(shù)據(jù)區(qū)，其起始地址為1100H:0020H。計(jì)算出該數(shù)據(jù)區(qū)在內(nèi)

存的首末單元的實(shí)際地址。

【解答】邏輯地址I100H:0020H對應(yīng)的物理地址為PA=1100HX10H+0020H=11020H,即該數(shù)據(jù)

區(qū)在內(nèi)存中的首單元的物理地址為11020H：因?yàn)榇鎯臻g中每個字節(jié)單元對應(yīng)一個地址，所以20個字

節(jié)對應(yīng)20個地址，則該數(shù)據(jù)區(qū)在內(nèi)存中的末單元的物理地址PA=11020H+20D=11020H+14H=

U034Ho

2.13已知兩個16位的字?jǐn)?shù)據(jù)268AH和357EH,它們在8086存儲器中的地址分別為00120H和

00124H,試畫出它們的存儲示意圖。

【解答】存儲示意圖參見圖2-2。

8AH00120H50H00510H

26H00121H65H00511H

00122H6EH00512H

00123H74H00513H

7EH00124H69H00514H

35H00125H75H00515H

6DH00516H

圖2-2數(shù)據(jù)的存儲示意圖2-3字符的存儲示意

2.14找出字符串“Pentium”的ASCII碼，將它們依次存入從00510H開始的字節(jié)單元中，畫出它

們存放的內(nèi)存單元示意圖。

【解答】存儲本意圖參見圖2-3。

2.15在內(nèi)存中保存有一個程序段，其位置為(CS)=33A0H,(IP)=0130H,當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行該程序

段指令時(shí)，分析實(shí)際啟動的物理地址是多少。

【解答】邏輯地址(CS)：(IP)=33A0H：0130H,計(jì)算出對應(yīng)物理地址PA=(CS)X10H+(IP)

=33A0HX10H+0130H=33B30H

2.16什么是總線周期？8086CPU的讀/寫總線周期各包含多少個時(shí)鐘周期？什么情況下需要插入

等待周期Tw，什么情況下會出現(xiàn)空閑狀態(tài)Ti?

【解答】8086CPU經(jīng)外部總線對存儲器或I/O端口進(jìn)行一次信息的輸入或輸出過程所需要的時(shí)間，

稱為總線周期。8086CPU的讀/寫總線周期通常包括Ti、T2、T3、T4狀態(tài)4個時(shí)鐘周期。

在高速的CPU與慢速的存儲器或I/O接口交換信息時(shí)，為了防止丟失數(shù)據(jù)，會由存儲器或外設(shè)通過

READY信號線，在總線周期的T3和T4之間插入1個或多個必要的等待狀態(tài)Tw,用來進(jìn)行必要的時(shí)間

補(bǔ)償。

在BIU不執(zhí)行任何操作的兩個總線周期之間會出現(xiàn)空閑狀態(tài)

2.1780286CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與8086相比，有哪些增加的部件？其主要特點(diǎn)和功能是什么？

【解答】80286CPU的可編程寄存器在8086寄存器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了一個16位的機(jī)器狀態(tài)字

寄存器MSWo而且為適應(yīng)80286性能的提高，在8086的狀態(tài)標(biāo)志寄存器F中，又增加使用了3個位，

即IOPL—I/O特權(quán)層標(biāo)志(占用12、13位)和NT一嵌套任務(wù)標(biāo)志(占用14位)。NT標(biāo)志位表示當(dāng)前

執(zhí)行的任務(wù)嵌套于另一任務(wù)中，IOPL用來定義當(dāng)前任務(wù)的I/O特權(quán)層。

2.18簡述Pentium微處理器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)和主要部件的功能，Pentium微處理器的主要特點(diǎn)有哪

些？

【解答】Pentium微處理器的主要部件包括總線接口部件、指令高速緩存器、數(shù)據(jù)高速緩存器、指

令預(yù)取部件與轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器、寄存器組、指令譯碼部件、具有兩條流水線的整數(shù)處理部件(U流水線

和V流水線)、以及浮點(diǎn)處理部件FPU等。

各主要部件的功能分析如下：

(I)整數(shù)處理部件：U流水線和V流水線都可以執(zhí)行整數(shù)指令，U流水線還可執(zhí)行浮點(diǎn)指令。因

此能夠在每個時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行兩條整數(shù)指令。

(2)浮點(diǎn)處理部件FPU：高度流水線化的浮點(diǎn)操作與整數(shù)流水線集成在一起。微處理器內(nèi)部流水

線進(jìn)一步分割成若干個小而快的級段。

(3)獨(dú)立的數(shù)據(jù)和指令高速緩存Cache：兩個獨(dú)立的8KB指令和8KB數(shù)據(jù)Cache可擴(kuò)展到12KB,

允許同時(shí)存取，內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸效率更高。兩個Cache采用雙路相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，每路128個高速緩存行，

每行可存放32B。數(shù)據(jù)高速緩存兩端口對應(yīng)U、V流水線。

(4)指令集與指令預(yù)?。褐噶铑A(yù)取緩沖器順序地處理指令地址，直到它取到一條分支指令，此時(shí)

存放有關(guān)分支歷史信息的分支目標(biāo)緩沖器BTB將對預(yù)取到的分支指令是否導(dǎo)致分支進(jìn)行預(yù)測。

(5)分支預(yù)測：指令預(yù)取處理中增加了分支預(yù)測邏輯，提供分支目標(biāo)緩沖器來預(yù)測程序轉(zhuǎn)移。

Pentium微處理器的主要特點(diǎn)如下：

(1)采用超標(biāo)量雙流水線結(jié)構(gòu)；

(2)采用兩個彼此獨(dú)立的高速緩沖存儲器；

(3)采用全新設(shè)計(jì)的增強(qiáng)型浮點(diǎn)運(yùn)算器(FPU)；

(4)可工作在實(shí)地址方式、保護(hù)方式、虛擬8086方式以及SMM系統(tǒng)管理方式；

(5)常用指令進(jìn)行了固化及微代碼改進(jìn)，一些常用的指令用硬件實(shí)現(xiàn)。

2.19什么是虛擬存儲技術(shù)？該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有那些？

【解答】虛擬存儲技術(shù)是一種存儲管理技術(shù)，采用硬件、軟件相結(jié)合的方法，由系統(tǒng)自動分批將程

序調(diào)入內(nèi)存，不斷地用新的程序段來覆蓋內(nèi)存中暫時(shí)不用的老程序段。

虛擬存儲技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：(1)擴(kuò)大了程序可訪問的存儲空間；(2)便于實(shí)施多任務(wù)的保護(hù)和隔

離；(3)便于操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存管理。

2.20簡要分析Pentium系列微處理器的4種工作方式具備的特點(diǎn)。

【解答】

(1)實(shí)地址方式：系統(tǒng)加電或者復(fù)位時(shí)進(jìn)入實(shí)地址方式，使用16位80X86的尋址方式、存儲器管

理和中斷管理；使用20位地址尋址1MB空間，可用32位寄存器執(zhí)行大多數(shù)指令。

(2)保護(hù)方式：支持多任務(wù)運(yùn)行環(huán)境，對任務(wù)進(jìn)行隔離和保護(hù)，進(jìn)行虛擬存儲管理能夠充分發(fā)揮

Pentium微處理器的優(yōu)良性能。

(3)虛擬8086方式：是保護(hù)模式下某個任務(wù)的工作方式，允許運(yùn)行多個8086程序，使用8086的

尋址方式，每個任務(wù)使用1MB的內(nèi)存空間。

(4)系統(tǒng)管理方式：主要用于電源管理，可使處理器和外設(shè)部件進(jìn)入“休眠”，在有鍵盤按下或鼠

標(biāo)移動時(shí)“喚醒”系統(tǒng)使之繼續(xù)工作；利用SMM可以實(shí)現(xiàn)軟件關(guān)機(jī)。

習(xí)題3

3.1簡要分析8086的指令格式由哪些部分組成，什么是操作碼？什么是操作數(shù)？尋址和尋址方式

的含義是什么？8086指令系統(tǒng)有哪些尋址方式？

【解答】8086的指令格式由操作碼和操作數(shù)字段組成。

操作碼：要完成的操作。

操作數(shù)：參與操作的對象。

尋址：尋找操作數(shù)或操作數(shù)地址的過程。

尋址方式：指令中給出的找到操作數(shù)或操作數(shù)地址采用的方式。

8086指令系統(tǒng)的尋址方式主要有立即數(shù)尋址、寄存器尋址、存儲器尋址和I/O端口尋址。其中，存

儲器尋址可進(jìn)一步分為直接尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對尋址、基址變址尋址、相對基址變址尋

址；I/O端口指令I(lǐng)N和OUT使用的端口尋址方式有直接尋址和間接尋址。

3.2設(shè)①S)=2000H,(ES)=2100H,(SS)=1500H,(SI)=00A0H,(BX)=0100H,(BP)=0010H,數(shù)

據(jù)變量VAL的偏移地址為0050H,請指出下列指令的源操作數(shù)字段是什么尋址方式？它的物理地址是

多少？

(1)MOVAX,21H(2)MOVAX,BX(3)MOVAX,[1000H]

(4)MOVAX,VAL(5)MOVAX,[BX](6)MOVAX,ES:[BX]

(7)MOVAX,[BP](8)MOVAX,[SI](9)MOVAX,[BX+10]

(10)MOVAX,VAL[BX](11)MOVAX,[BX](SI](12)MOVAX,VAL[BX][SI]

【解答】

(1)MOVAX,21H

立即尋址，源操作數(shù)直接放在指令中

(2)MOVAX,BX

寄存器尋址，源操作數(shù)放在寄存器BX中

(3)MOVAX,[1000H]

直接尋址，EA=1000H,PA=(DS)X1OH+EA=2000HX1OH+1000H=21000H

(4)MOVAX,VAL

直接尋址，EA=[VAL]=0050H,PA=(DS)X10H+EA=2000HX10H+0050H=20050H

(5)MOVAX,[BX]

寄存器間接尋址，EA=(BX)=0100H,PA=(DS)X10H+EA=2000HX10H+0100H=20100H

(6)MOVAX,ES:[BX]

寄存器間接尋址，EA=(BX)=O1OQH,PA=(ES)X10H+EA=2100HX10H+0100H=21100H

(7)MOVAX,[BP]

寄存器間接尋址，EA=(BP)=0010H,PA=(SS)X10H+EA=1500HX10H+0010H=15010H

(8)MOVAX,[SI]

寄存器間接尋址，EA=(SI)=00A0H,PA=(DS)X10H+EA=2000HX10H+00A0H=200AOH

(9)MOVAX,[BX+10]

相對寄存器尋址，EA=(BX)+10D=0100H+000AH=010AH,PA=(DS)X10H+EA=2000H

X10H+010AH=2010AH

(10)MOVAX,VAL[BX]

相對寄存器尋址，EA=(BX)+[VAL]=01OOH+0050H=0150H,PA=(DS)X10H+EA=2000H

X10H+0150H=20150H

(11)MOVAX,[BX][SI]

基址變址尋址，EA=(BX)+(SI)=0100H+00A0H=01A0H,PA=(DS)X10H+EA=2000H

X10H+01A0H=201A0H

(12)MOVAX,VAL[BX][SI]

相對基址變址尋址，EA=(BX)+(SI)+[VAL]=0100H+00A0H+0050H=01F0H,PA=(DS)

X10H+EA=2000HX10H+01F0H=201F0H

3.3給定寄存器及存儲單元的內(nèi)容為：(DS)=2000H,(BX)=0100H,(SI)=0002H,(20100)=32H,

(20101)=51H,(20102)=26H,(20103)=83H,(21200)=1AH,(21201)=B6H,(21202)=DIH,(21203)

=29Ho試說明下列各條指令執(zhí)行完后，AX寄存器中保存的內(nèi)容是什么。

(1)MOVAX,1200H(2)MOVAX,BX(3)MOVAX,[1200H]

(4)MOVAX,[BX](5)MOVAX,1100H[BX](6)MOVAX,[BX][SI]

【解答】

(1)MOVAX,1200H；執(zhí)行后，（AX）=1200H

(2)MOVAX,BX；執(zhí)行后，（AX）=（BX）=0100H

(3)MOVAX,[1200H]

直接尋址，EA=[VAL]=1200H,PA=(DS)X1OH+EA=2000HXIOH+1200H=21200H,執(zhí)行

后,(AX)=B61AH

(4)MOVAX,[BX]

EA=(BX)=0100H,PA=(DS)X10H+EA=2000HX10H+0100H=20100H,執(zhí)行后，(AX)

=5132H

(5)MOVAX,1100H[BX]

EA=(BX)+1100H=0100H+1100H=1200H,PA=(DS)X1OH+EA=2000HX1OH+1200H=

21200H,執(zhí)行后，(AX)=B61AH

(6)MOVAX,[BX][SI]

EA=(BX)+(SI)=0100H+0002H=0102H,PA=(DS)X10H+EA=2000HX10H+0102H=

20102H,執(zhí)行后，(AX)=29D1H

3.4分析下列指令的正誤，對于錯誤的指令要說明原因并加以改正。

(1)MOVAH,BX(2)MOV[BX],[SI]

(3)MOVAX,[SI][DI](4)MOVMYDAT[BX][SI],ES:AX

(5)MOVBYTEPTR[BX],1000(6)MOVBX,OFFSETMAYDAT[SI]

(7)MOVCS,AX(8)MOVDS,BP

【解答】

(1)MOVAH,BX

錯誤，寄存器類型不匹配，可改為MOVAX,BX

(2)MOV[BX],[SI]

錯誤，兩個操作數(shù)不能都為存儲單元，可改為MOVBX,[S[]或MOV[BX],SI

(3)MOVAX,[SI][DI]

錯誤，尋址方式中只能出現(xiàn)一個變址寄存器，可改為MOVAX,[BX][D工]。

(4)MOVMYDAT[BX][SI],ES:AX

錯誤，AX簽不能有段跨越前綴，去掉ES：,改為MOVMYDAT[BX][SI],AX

(5)MOVBYTEPTR[BX],1000

錯誤，1000超出字節(jié)空間存儲范圍

(6)MOVBX,OFFSETMAYDAT[SI];正確

(7)MOVCS,AX

錯誤，MOV指令CS不能做目的操作數(shù)，可改為MOVDS,AX

(8)MOVDS,BP;正確

注：本題錯誤改正部分有的答案并不唯一，可參考原題題意改成合法形式。

3.5設(shè)VARI、VAR2為字變量，LAB為標(biāo)號，分析下列指令的錯誤之處并加以改正。

(1)ADDVARI,VAR2(2)MOVAL,VAR2

(3)SUBAL,VARI⑷JMPLAB[SI]

(5)JNZVARI(6)JMPNEARLAB

【解答】

(1)ADDVARI,VAR2

錯誤，兩個操作數(shù)不能都為存儲單元，可改為MOVBX,VAR2

ADDVARI,BX

(2)MOVAL,VAR2

錯誤，數(shù)據(jù)類型不匹配，可改為MOVAX,VAR2

(3)SUBAL,VARI

錯誤，數(shù)據(jù)類型不匹配，可改為SUBAX,VARI

(4)JMPLAB[SI]

錯誤，寄存器相對尋址形式中不能用標(biāo)號做位移量，可改為JMPVAR1[SI]

(5)JNZVARI

錯誤，條件跳轉(zhuǎn)指令只能進(jìn)行段內(nèi)短跳轉(zhuǎn)，所以后面只能跟短標(biāo)號?？筛臑镴NZLAB

(6)JMPNEARLAB

錯誤，缺少運(yùn)算符PTR,可改為JMPNEARPTRLAB

注：本題錯誤改正部分有的答案并不唯一，可參考原題題意改成合法形式。

3.6寫出能夠完成下列操作的8086CPU指令。

(1)把4629H傳送給AX寄存器；

(2)從AX寄存器中減去3218H；

(3)把BUF的偏移地址送入BX中。

【解答】

(l)MOVAX,4629H

(2)SUBAX,3218H

(3)LEABX,BUF

3.7根據(jù)以下要求寫出相應(yīng)的匯編語言指令。

(1)把BX和DX寄存器的內(nèi)容相加，結(jié)果存入DX寄存器中；

(2)用BX和SI的基址變址尋址方式，把存儲器中的一個字節(jié)與AL內(nèi)容相加，并保存在AL寄存

器中；

(3)用寄存器BX和位移量21B5H的變址尋址方式把存儲器中的一個字和(CX)相加，并把結(jié)果送

回存儲器單元中；

(4)用位移量2158H的直接尋址方式把存儲器中的一個字與數(shù)3160H相加，并把結(jié)果送回該存儲

器中；

(5)把數(shù)25H與(AL)相加，結(jié)果送回寄存器AL中。

【解答】

(l)ADDDX,BX

(2)ADDAL,IBXJ[SI]

(3)ADD21B5H[BX],CX

(4)ADDWORDPTR[2158H],3160H

(5)ADDAL,25H

3.8寫出將首地址為BLOCK的字?jǐn)?shù)組的第6個字送到CX寄存器的指令序列，要求分別使用以下

幾種尋址方式：

(1)以BX的寄存器間接尋址

(2)以BX的寄存器相對尋址

(3)以BX、SI的基址變址尋址

【解答】

(1)LEABX.BLOCK+10

MOVCX,[BX]

(2)LEABX,BLOCK

MOVCX,1O[BX1

(3)LEABX,BLOCK

MOVSI,10

MOVCX,[BX][SI]

3.9執(zhí)行下列指令后，AX寄存器中的內(nèi)容是什么？

TABLEDB10,20,30,40,50

ENTRYDW3

MOVBX,OFFSETTABLE

ADDBX,ENTRY

MOVAX,[BX]

AX=__________

[解答]AX=3228H

3.10下面是將內(nèi)存一字節(jié)數(shù)據(jù)高4位和低4位互換并放回原位置的程序，找出錯誤并改正。

DATASEGMENT

DD1DB23H

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:CODE,DS:DATA

START：MOVAX,DATA

MOVDS,AX

LEASI,OFFSETDD1

MOVAL,[SI]

MOVCL,4

RCRAL,CL

MOV[SI],AL

MOVAH,4cH

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

【解答】程序第8行錯誤：LEASI,OFFSETDD1,應(yīng)去掉OFFSET；

程序第10行錯誤：RCRAL,CL,應(yīng)使用ROR或ROL,改為RORAL,CL3.il已知用寄存

器BX作地址指針，自BUF所指的內(nèi)存單元開始連續(xù)存放著3個無符號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，編程序求它們的和，

并將結(jié)果存放在這3個數(shù)之后。

【解答】參考程序如下：

LEABX,BUF

MOVAX,[BX]

ADDAX,[BX+2]

ADDAX,[BX+4]

MOV[BX+6],AX

3.12分析匯編語言源程序應(yīng)該由哪些邏輯段組成？各段的作用是什么？語句標(biāo)號和變量應(yīng)具備哪

3種屬性？

【解答】匯編語言源程序應(yīng)該由若干個邏輯段組成，可以有若干個數(shù)據(jù)段、代碼段、堆棧段和附加

數(shù)據(jù)段，至少要有一個代碼段。各段的作用如下：

(1)代碼段用來存放程序和常數(shù)。

(2)數(shù)據(jù)段用于數(shù)據(jù)的保存.

(3)堆棧段用于保護(hù)數(shù)據(jù)，尤其在子程序調(diào)用、中斷過程中進(jìn)行現(xiàn)場信息保護(hù)。

(4)附加數(shù)據(jù)段用于數(shù)據(jù)的保存。

語句標(biāo)號和變量應(yīng)具備的3種屬性：段屬性、偏移屬性和類型屬性。

3.13執(zhí)行完下列程序后，回答指定的問題。

MOVAX,0

MOVBX,2

MOVCX,50

LP:ADDAX,BX

ADDBX,2

LOOPLP

問：(1)該程序的功能是。

(2)程序執(zhí)行完成后，(AX)=。

【解答】

(1)完成0到100間所有偶數(shù)求和的功能。

(2)2550

3.14編寫程序，計(jì)算下面函數(shù)的值。

2xU<0)

3x(0<=x<=10)

4xx>10

【解答】

DATASEGMENT

XDW34

SDW?

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:CODE,DS:DATA

START:MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVAX,X;將X送到AX中

CMPAX,0；(AX)>0嗎？

JLDOUB;是，轉(zhuǎn)向doub

CMPAX,10；否，(ax)<10嗎？

JLETRIB；是，轉(zhuǎn)向trib

SALAX,1;否，乘以4

SALAX,1

JMPEXIT

DOUB:SALAX,1；乘以2

JMPEXIT

TRIB:SALAX,1；乘以3

ADDAX,X

EXIT:MOVS,AX;保存結(jié)果

MOVAH,4CH;結(jié)束

INT21H

CODEENDS

ENDSTART

注意，在比較的過程中使用的是針對帶符號數(shù)的跳轉(zhuǎn)指令，X應(yīng)該看作帶符號數(shù)。程序中還用了移

位指令代替了乘法指令。

3.15從鍵盤輸入一系列字符，以回車符結(jié)束，編程統(tǒng)計(jì)其中非數(shù)字字符的個數(shù)。

【解答】

DATASEGMENT

BLOCKDB100DUP(?)

COUNTDB?

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMEDS:DATA,CS:CODE

START:MOVAX,DATA

MOVDS,AX

MOVDL,0

LEASI,BLOCK

LP:MOVAH,1

INT21H

CMPAL,0DH

JZEXIT

MOV[SI],AL

CMPAL,30H

JAENEXT

CMPAL,39H

JBENEXT

INCDL

NEXT:INCSI

JMPLP

EXIT:MOVCOUNT,DL

MOVAH,4CH

INT21H

CODEENDS

ENDSTART