微型计算机基本原理与应用第三版王克义编著

P62.2.习题二

说明计算机执行指令的基本过程。

1.取指：控制器将指令的地址送往存储器，存储器按给定的地址读出指令内容，送回控制器

2.译码：控制器分析指令的操作性质，向有关部件发出指令所需要的控制信号 3.执行：控制器从通用寄存器或存储器取出操作数，命令运算器对操作数进行指令规定的运算

4.回写：将运算结果写入通用寄存器或存储器

（控制器将下一条指令的地址发往存储器，重新不断重复上述四个步骤） 3.试说明硬布线控制器与微程序控制器的各自优缺点。 1).硬布线控制器： 优点：指令执行速度很快。

缺点：控制逻辑的电路复杂，设计和验证难度大；扩充和修改也很困难。 2).微程序控制器：

优点：.规整性：用程序的方法来产生和组织微命令信号（将程序技术引入CPU）

存储逻辑引入CPU）

.灵活性：可以较方便地增加和修改指令，只要增加或修改一部分微程序即可 缺点：速度较慢：每执行一条指令都要启动控制存储器中的一串微指令（即一段微程序），执行速度相对于“硬布线控制器”要慢

4.什么是微指令？其组成格式如何？存储于何处？

微指令：定义：计算机控制器所要产生的微命令的代码（微码）形式。 组成格式：微操作控制字段、顺序控制字段

存储于：一个用只读存储器（ROM）构成的控制存储器中

P.S：微指令的编码方式：直接表示法、编码表示法、混合表示法

微指令格式的分类：水平型指令、垂直型指令

5.微程序控制器主要由哪些部件组成？ 控制存储器（CM）、微指令寄存器（μIR）、微地址寄存器（μAR）、微地址形成电路 7.微型计算机包括哪几个主要组成部分？各部分的基本功能是什么？

1.微处理器：执行程序指令，完成各种运算和控制功能；

2.主存储器：ROM（只读）：存储某些固定不变的程序或数据；

RAM（随机存取）：存储计算机运行过程中随时需要读入或写入的程序或数据；

3.总线：分时地发送与接收各部件的信息；

4.I/O接口：控制主机与外部设备之间的信息交换与传输。

思考题：以执行一条指令为例，说明计算机(CPU)执行指令的基本过程，例如执行如下x86指令：

2000H:ADD[1000H],AL

P77习题三

.9.若80x86实模式下当前段寄存器的值为CS=2010H，DS=3010H，则对应的代码段及数据段在存储空间中物理地址的首地址及末地址是什么？ 解：由CS=2010H，其代码段首地址：20100H

末地址：

300FFH

由DS=3010H，其数据段首地址：30100H

末地址：400FFH

10.设现行数据段位于存储器

10000H~1FFFFH单元，则DS寄存器的内容

应为多少？ 解：1000H.

13.某系统中已知当前SS=2100H，SP=080AH，

说明该堆栈段在存储器中的物理地址范围。

若当前堆栈中存入10个字节数据后，那么

SP的内容变为何值？

实模式下，“段基址”和“偏移量”均是16 位，故1个段的大小为64K。

即：2100H*16+0000H~2100H*16+0FFFFH。 错误结果：21080AH

加入10个字节后，栈指针向低地址转移， 故SP=080AH-0AH=0800H 错误结果：1）080AH+0AH

2）080AH-10H5

解:物理地址：21000H+FFFFH=30FFFH 故范围为：21000H~30FFFH 存入10个字节数据后，SP=0800H 14.已知当前数据段中存有如图3．13所示的字符串数据，现要求在该字符串

之后添加两个字节数据0DH和0AH（回车、换行符）．试说明需给出的段基值和偏移量。

解：13008H-12000H=1008H

13009H-12000H=1009H

故：段基值：1200H；偏移量：1008H；1009H。

P122.习题四

1.1．分别指出下列指令中源操作数和目的操作数的寻址方式。

（1） MOVDI,300

（2） MOV[SI],AX

（3） ANDAX,DS:[2000H]

（4） MOVCX,[DI+4]

（5） ADDAX,[BX+DI+7]

（6） PUSHF

指令操作，先将SP的值减2，再将标志寄存器的内容传送到由SP所指示的栈顶，标志寄存器的内容不变。 源操作数，标志寄存器中，故寄存器寻址 目的操作数，SP保存目的地址，存器间接寻址

解：

2.设

CS=2500H,DS=2400H,SS=2430H,ES=2520H,BP=0200H,SI=0010H,DI=0206H,试计算下列指令源操作数的有效地址和物理地址。

(1)MOVAX,[BP+SI+4] (2)ADDAX,[DI+100H]

源操作数，相对基址加变址寻址。默认的段寄存器由所选用的基址寄存器决定：BP段则段寄存器为SS。 故：2430H*16+0200H+0010H+4H=24514H

解：(1)有效地址：EA=0200H+0010H+4=0214H

物理地址：24000H+0214H=24214H

(2)有效地址：EA=0206H+100H=0306H

物理地址：24000H+0306H=24306H

3.判断下列8086指令是否正确，并说明

理由。

(1)MOVBL,AX

错误。因为这是在16位与8位寄存器之间传送数据，指令的两个操作对象的位数不一致。 (2)INC[BX]

错误。因为操作数的位数不确定。 (3)MOVBX,[AX] 错误。因为不能用AX进行寄存器间接寻

址。

(4)MOVAX,[BX] 正确。 (5)POPBX 正确。 (6)POPCS

错误。因为目的寄存器不能是CS（系统不允许随意修改CS） (7)MOV5,AL

错误。因为立即数不能作为目的操作数。(8)ADDBYTEPTR[BX],[DI]

错误。因为两个操作数不能均为寄存器间接寻址。 (9)MOV[BX],20H

错误。因为操作数类型不明确。 (10)OUT258H,AL

错误。因为端口地址大于255时，不能用直接寻址。 (11)MOV[50-BP],AX

错误。因为寄存器左边不能用减号。 (12)MOVBP,SP 正确。

4.编写程序段分别实现下列运算（假设

运算中各变量均为带符号字变量） (1)Z←X+Y-Z

(2)Z←X+(Y-6)-(W+100) (3)Z←(W*X)/(Y+100),R←余数 5.编写两段程序分别将标志寄存器中的单步标志置1、清0，并且不改变其它各标志位的值。

8.数据段从偏移地址1000H处开始连续存放了200H个字节的数据，编写一段程序将这些数据移到数据段从偏移地址1100H处开始的连续区域中。

P155.习题五

Y3.5不合法，“.”不能在标识符内部出现，只能是第一个字符。

3DATA不合法，标识符不能以数字开头。

BCD#不合法，标识符中不能使用“#”。

(one)不合法，标识符中不能使用“（）”。

PL*1不合法，标识符中不能使用“*”。

ALPHA-1不合法，标识符中不能使用“-”，应用“_”代替。

PROC-A不合法，标识符中不能使用“-”，应用“_”代替。

AAA不合法，AAA为保留字，加法的ASCII为调整指令，故不可作为标识符。

5. 答案：B

9.在下面的汇编语言程序横线处填空，使语句完整，保证程序正确执行. 上述程序执行后，RLT的内容是____(用十六进制表示)；若将程序中的“JLCONT”指令改为“JGECONT”指令，则该程序执行后，RLT的内容是____(用16进制表示)。

答案：BX;ENDS;0004H;0002H

10.下列程序段运行后，A单元的内容为_____。 答案：250H

11.将下列伪指令语句定义的数据填充

到图示的存储单元中。(注：A的ASCII码为41H，B的ASCII码为42H。) ONEDB‘AB’ TWODW‘AB’ DATADW100H，9AH ARRAYDB2DUP(0,1,？,2) 答案：

P206.习题七

1.简要说明Pentium处理器内部所包含的主要功能部件。

1.总线接口单元BIU2.指令Cache与数据Cache3.超标量流水线结构4.动态转移预测及转移目标缓冲器BTB5.指令预取器和预取缓冲器6.指令译码器7.执行单元EU8.浮点处理单元FPU9.控制单元CU

3.在片内Cache的设置上，Pentium与80486有何不同？

Pentium采用哈佛结构，即把Cache分为“指令Cache”和“数据Cache”分别设置从而避免了仅仅设置统一Cache时发生存储器访问冲突现象。

4.以Pentium处理器为例，解释现代微处理器设计中所采用的下列技术：流水

线方式、流水级、超级流水线（超流水）、超标量结构。

流水线方式：把一个重复的过程分解为若干子过程，每个子过程可以与其它子过程并行进行。

流水级：每条流水线所划分所得的不同阶段。（Pentium的5个流水级：取指、译码、地址生成、执行、写结果）。 超流水：流水线的若干流水级进一步细分为更多的阶段（流水小级），每个“流水小级”可以与其他指令的不同“流水小级”并行执行，进一步提高指令吞吐率。

超标量结构：具有两条或两条以上能够并行工作的流水线结构。

5.试说明现代微处理器采用“转移预测”策略的必要性。“转移预测”通常是发生在指令执行全过程的哪个阶段？ 必要性：在流水线结构中，转移指令会改变指令流向，破坏流水模式。当转移指令被执行并确实发生转移时，产生转移开销：将按顺序预取的指令废除（即“排空流水线”），从转移目标地址重新

取指令。其极大的影响流水线的性能。 发生在：取指的同时(Xscale)；译码完成后(Pentium)；取指的同时预译码完成后（UltraSPARCⅢ）。

6.简要说明Pentium处理器实现“动态转移预测”的基本方法及工作过程。 1.译码完成后，根据转移指令的地址访问BTB

2.BTB命中——历史信息转移预测器； BTB未命中——顺序执行 3.BTB更新 补充题：

参考课件中提供总线逻辑电路示意图，画出包含3个主模块和2个从模块的总线逻辑电路示意图。

P222习题八

.2.I/O端口的编址方式有哪两种？各自的优缺点是什么？ 1）I/O编址方式：

I/O端口和存储器统一编址、I/O端口和存储器分开编址。 2）统一编址优缺点：

1.访问存储器的指令功能比较齐全 2.I/O端口占用存储器地址空间，使用

户的存储地址空间相对减小 请服务的主动权；CPU可以和外设并行

3.指令的长度通常比单独I/O指令要长，工作；可适合实时系统对I/O处理的要指令的执行时间也较长 3）分开编址优缺点：

1.I/O端口不占用存储器地址，不会减少用户的存储器地址空间

2.单独I/O指令的地址码较短，地址译码方便，执行速度快

3.采用单独的I/O指令，使程序中I/O操作和其他操作层次清晰 4.单独I/O指令的功能有限

5.由于采用了专用的I/O操作时序及I/O控制信号线，增加了CPU本身控制逻辑的复杂性

5.主机与外设之间的数据传送控制方式有哪几种？各自的特点是什么？ 程序控制方式一：无条件传送方式，控制程序简单，但只适用于简单外设的操作程序控制方式二：程序查询传送方式，比无条件传送方式准确和可靠，但查询外设状态占用了大量的时间

中断控制方式：与程序查询方式相比提高了CPU的工作效率；外围设备具有申

求

DMA方式：不需要CPU干预，在专门硬件控制电路控制之下进行外设与存储器间直接数据传送，该专门硬件控制电路称为DMA控制器，简称DMAC

7.试说明DMA控制器（DMAC）的基本功能。

1.能接收I/o接口的DMA请求，并向CPU发出“总线请求”信号；

2.当CPU发出“总线回答”信号后，接管对总线的控制，进入DMA传送程序； 3.能实现有效的寻址，即能输出地址信息并在数据传送过程中自动修改地址； 4.能向存储器和I/O接口发出相应的读/写控制信号；

5.能控制数据传送的字节数，控制DMA传送是否结束；

6.在DMA传送结束后，能释放总线给CPU，恢复CPU对总线的控制。

10.DMA控制器通常有哪几种传输方式？各自的特点是什么？

1.单字节传输方式：DMAC每传送完一个字节即交还控制权给CPU，适用于相对来说较缓慢的I/O设备与内存之间的数据传输；

2.块传输方式：DAMC在获得总线控制权后连续传输数据字节，待整个数据块全部传送完成后再释放总线控制权；数据传输率高，CPU利用率低；

3.请求传输方式：通过控制“DMA请求”信号的有效或无效，可把一个数据块分几次传送，以允许接口的数据没准备好时，暂时停止传送。

P239.习题九

1.80X86实模式的中断可分为哪几类？

根据进入中断的方式：自愿中断、强迫中断；根据中断的重要性：可屏蔽中断、非屏蔽中断；

根据中断源的位置：内部中断、外部中断；

5.中断类型码为14H的中断向量存放在内存哪4个字节单元中？若这4个字节单元的内容从低地址到高地址依次为10H、20H、30H、40H，则相应的中断服

务程序入口地址是什么？

14H的中断类型码：14H