【正文】 答】 CPU 有 14 個(gè)內(nèi)部寄存器，可分為 3 大類(lèi)：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(wèn)存儲(chǔ)器的次數(shù)，又可縮短程序的長(zhǎng)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(lái)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(chǔ)器空間， 8086CPU 將 1MB 的存儲(chǔ)空間分成若干個(gè)邏輯段進(jìn)行管理， 4 個(gè)16 位的段寄存器來(lái)存放每一個(gè)邏輯段的段起始地址。 8086 的標(biāo)志寄存器分為 6 個(gè) 狀態(tài) 標(biāo)志位和 3 個(gè) 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 21 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 進(jìn)位標(biāo)志 CF=1，指令執(zhí)行結(jié)果在最高位上產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位或借 位； CF=0，則無(wú)進(jìn)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(gè) 1； PF=0，表示結(jié)果低 8 位含奇數(shù)個(gè) 1 AF 輔助進(jìn)位標(biāo)志 AF=1，運(yùn)算結(jié)果的低 4 位產(chǎn)生了一個(gè)進(jìn)位或借位； AF=0，則無(wú)此進(jìn)位或借位 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(hào)標(biāo)志 SF=1，運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)； SF=0，則結(jié)果為正數(shù) OF 溢出標(biāo)志 OF=1，帶符號(hào)數(shù)在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生了溢出； OF=0，則無(wú)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 中斷允許標(biāo)志 IF=1，允許 CPU 接受外部從 INTR 引腳上發(fā)來(lái)的可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)；IF=0，則禁止接受可屏蔽中斷請(qǐng)求 DF 方向標(biāo)志 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，字符串操作指令按遞增的順序進(jìn)行處理 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(huà)出堆棧示意圖。 【解答】 （ SS） =2400H，（ SP） =1200H； PA=（ SS） 10H＋（ SP） = 2400H 10H＋ 1200H = 25200H。 圖 21 堆棧示意圖 SP 堆棧段 棧底 6 8086 的存儲(chǔ)器采用 奇偶存儲(chǔ)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 。 解釋邏輯地址、偏移地址、有效地址、物理地址的含義， 8086 存儲(chǔ)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(shū)寫(xiě)程序時(shí)用到 ， 一個(gè)存儲(chǔ)單元可對(duì)應(yīng)出多個(gè)邏輯地址； 偏移地址：是某一存儲(chǔ)單元距離所在邏輯段的開(kāi)始地址的字節(jié)個(gè)數(shù)。 有 效地址：是指令中計(jì)算出的要訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元的偏移地址。 物理地址：是 CPU 訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)用到的 20 位地址，是存儲(chǔ)單元的唯一的編號(hào)。 物理地址 計(jì)算 公式：物理地址 = 段地址 10H＋有效地址（或偏移地址） 8086 系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器分為幾個(gè)邏輯段？各段之間的關(guān)系如何？每個(gè)段寄存器的作用是什么？ 【解答】 8086CPU 將 1MB 的存儲(chǔ)空間分成邏輯段來(lái)進(jìn)行管理：每個(gè)邏輯段最小為 16B。所以最多可分成 64K 個(gè)段；每個(gè)邏輯段最大為 64KB，最少可分成 16 個(gè)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(gè) 16 位的段寄存器用來(lái)存放每一個(gè)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。 I/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(lái)進(jìn)行編號(hào)，即包括在 1MB 的存儲(chǔ)器空間中，看作存儲(chǔ)器單元，每個(gè)端口占用一個(gè)存儲(chǔ)單元地址。該方式主要優(yōu)點(diǎn)是不需要專(zhuān)門(mén)的 I/O 指令，對(duì) I/O 端口操作的指令類(lèi)型多；缺點(diǎn)是端口要 占用部分存儲(chǔ)器的地址空間，不容易區(qū)分是訪問(wèn)存儲(chǔ)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(chǔ)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(jiǎn)單，采用專(zhuān)用的 I/O 指令，使得端口操作的指令在形式上與存儲(chǔ)器操作指令有明顯區(qū)別，程序容易閱讀；缺點(diǎn)是指令類(lèi)別少，一般只能進(jìn)行傳送操作。 8086 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】?jī)?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(gè)微處理器，且系統(tǒng)所有的控制信號(hào)全部由 8086 CPU 提供；在 最大模式時(shí)，系統(tǒng)由多個(gè)微處理器 /協(xié)處理器構(gòu)成的多機(jī)系統(tǒng)，控制信號(hào)通過(guò)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(guò) CPU 的第 33 條引腳 MN/MX 來(lái)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 。 在內(nèi)存有一個(gè)由 20 個(gè)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 1100H:0020H 對(duì)應(yīng)的物理地址為 PA=1100H 10H＋ 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?chǔ)空間中每個(gè)字節(jié)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，所以 20 個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng) 20 個(gè)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 = 11034H。 7 已知兩個(gè) 16 位的字?jǐn)?shù)據(jù) 268AH 和 357EH，它們?cè)?8086 存儲(chǔ)器中的地址分別為 00120H 和00124H，試畫(huà)出它們的存儲(chǔ)示意圖。 【解答】 存儲(chǔ)示意圖參 見(jiàn)圖 22。 找出字符串“ Pentium”的 ASCII 碼，將它們依次存入從 00510H 開(kāi) 始的字節(jié)單元中，畫(huà)出它們存放的內(nèi)存單元示意圖。 【解答】 存儲(chǔ)示意圖參見(jiàn)圖 23。 在內(nèi)存中保存有一個(gè)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(dòng)的物理地址是多少。 【解答】 邏輯地址（ CS）：（ IP） = 33A0H： 0130H，計(jì)算出對(duì)應(yīng)物理地址 PA= （ CS） 10H＋（ IP）= 33A0H 10H＋ 0130H = 33B30H 什么是總線周期？ 8086CPU 的讀 /寫(xiě)總線周期各包含多少個(gè)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(huì)出現(xiàn)空閑狀態(tài) TI？ 【解答】 8086CPU 經(jīng)外部總線對(duì)存儲(chǔ)器或 I/O 端口進(jìn)行一次信息的輸入或輸出過(guò)程所需要的時(shí)間，稱(chēng)為總線周期。 8086CPU 的讀 /寫(xiě)總線周期 通常包括 T T T T4 狀態(tài) 4 個(gè)時(shí)鐘周期。 在高速的 CPU 與慢速的存儲(chǔ)器或 I/O 接口交換信息時(shí)，為了防止丟失數(shù)據(jù)，會(huì)由存儲(chǔ)器或外設(shè)通過(guò)READY 信號(hào)線，在總線周期的 T3 和 T4 之間插入 1 個(gè)或多個(gè)必要的等待狀態(tài) TW，用來(lái)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(gè)總線周期之間會(huì)出現(xiàn)空閑狀態(tài) TI。 80286CPU 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】 80286 CPU 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(gè) 16 位的機(jī)器狀態(tài)字寄存器 MSW。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(gè)位，即 IOPL— I/O 特權(quán)層標(biāo)志（占用 1 13 位）和 NT— 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(lái)定義當(dāng)前任務(wù)的 I/O 特權(quán)層。 簡(jiǎn)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： 8AH 00120H 50H 00510H 26H 00121H 65H 00511H 00122H 6EH 00512H 00123H 74H 00513H 7EH 00124H 69H 00514H 35H 00125H 75H 00515H 6DH 00516H 圖 22 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)示意 圖 23 字符的存儲(chǔ)示意 8 （ 1）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(gè)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(gè)小而快的級(jí)段。 （ 3）獨(dú)立的數(shù)據(jù)和指令高速緩存 Cache： 兩個(gè)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(gè) Cache 采用雙路相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，每路 128 個(gè)高速緩存行，每行可存放 32B。數(shù)據(jù)高速緩存兩端口對(duì)應(yīng) U、 V 流水線。 （ 4）指令集與指令預(yù)?。?指令預(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(duì)預(yù)取到的分支指令是否導(dǎo)致分支進(jìn)行預(yù)測(cè)。 （ 5）分支預(yù)測(cè)：指令預(yù)取處理中增加了分支預(yù)測(cè)邏輯，提供分支 目標(biāo)緩沖器來(lái)預(yù)測(cè)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(gè)彼此獨(dú)立的 高速緩沖存儲(chǔ)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)。 什么是虛擬存儲(chǔ)技術(shù)？該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有那些？ 【解答】 虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是一種存儲(chǔ)管理技術(shù)，采用硬件、軟件相結(jié)合的方法，由系統(tǒng)自動(dòng)分批將程序調(diào)入內(nèi)存，不斷地用新的程序段來(lái) 覆蓋內(nèi)存中暫時(shí)不用的老程序段。 虛擬存儲(chǔ)技術(shù) 的主要優(yōu)點(diǎn)有： （ 1）擴(kuò)大了程序可訪問(wèn)的存儲(chǔ)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。 簡(jiǎn)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(chǔ)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(duì)任務(wù)進(jìn)行隔離和保護(hù)，進(jìn)行虛擬存儲(chǔ)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(gè)任務(wù)的工作方式，允許運(yùn)行多個(gè) 8086 程序，使用 8086 的尋址方式，每個(gè)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(pán)按下或鼠標(biāo)移動(dòng)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 簡(jiǎn)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。 9 操作數(shù)：參與操作的對(duì)象。 尋址：尋找操作數(shù)或操作數(shù)地址的過(guò)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(chǔ)器尋址和 I/O 端口尋址。其中，存儲(chǔ)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(duì)尋址、基址變址尋址、相對(duì)基址變址尋址； I/O 端口指令 IN 和 OUT 使用的端口尋址方式有直接尋址和間接尋址。 設(shè) (DS)=2020H， (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(qǐng)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) MOV AX， 21H (2) MOV AX，