【正文】 心。(2) 獨(dú)立的指令CACHE和數(shù)據(jù)CACHEPentium片內(nèi)有兩個(gè)8K CACHE B，一個(gè)作為指令CACHE，另一個(gè)作為數(shù)據(jù)CACHE，即雙路CACHE結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)分別使用不同的CACHE，使Pentium的性能大大超過486微處理器。第4章 指令系統(tǒng)教材習(xí)題解答1. 若DS=3000H，BP=2000H，SI=1000H，[32000H]=00H，[32001H]=40H，SS=3000H，[31000H]=20H，[31001H]=60H，[33000H]=50H，[33001H]=60H，說明下列各條指令執(zhí)行后，AX中的內(nèi)容是什么？并說明各條指令中源操作數(shù)的尋址方式。(1) 將1234H送入DS中。(5) 將BX中的低2位變?yōu)槿??！窘狻砍绦蚨稳缦拢篗OV BX，BUFMOV AX，[BX]MOV CX，[BX＋2]SUB AL，CLMOV DL，ALDAAMOV AL，AHSBB AL，CHDAAMOV AH，ALMOV AL，DLMOV [BX＋4]，AX7. 假設(shè)DX=36A5H，CL=3，CF=1，確定下列各條指令執(zhí)行后DX和CF的值。請?jiān)谙铝锌崭裰刑钊牒线m的指令，使程序段完成上述功能。DATA SEGMENTA DB 1，2，3，4B DB ‘ABCD’C DB 4 DUP(0)N EQU 12X DW 33，0302HY DD 0ABCDHDATA ENDS【解】注：括號中為段內(nèi)偏移地址(0000H) A1(0008H) C003H20(0011H) Y0CDH300ABH4000H(0004H) BA(000CH) N1200HB(000DH) X17H...C00HD02H4. 試定義一個(gè)完整的數(shù)據(jù)段，首先將10個(gè)壓縮的BCD碼29存放在ARRAY變量字節(jié)單元，緊接著把28，6，45，39，3存放在ALPHA數(shù)組變量的字單元中，最后從字節(jié)變量BUFFER單元開始預(yù)留100個(gè)空單元備用?！窘狻縎TUDENT STRUCNAME DW 5 DUP(？) AGE DB (？)SEX DW (？)HOMEPLA DW 10 DUP(？)RACE DW 5 DUP(？)GRADE DB (？)SORT DB (？)STUDENT ENDS定義結(jié)構(gòu)變量的格式：結(jié)構(gòu)變量名 結(jié)構(gòu)名 〈字段值表〉例如：STU1 STUDENT 〈1，‘ZHANG’〉引用結(jié)構(gòu)變量的格式：結(jié)構(gòu)變量名．結(jié)構(gòu)字段名，例如：6. 實(shí)現(xiàn)滿足下面要求的宏定義。宏定義的代碼段如下：ADDM MACRO Y ；形式參數(shù)Y代表一個(gè)8位寄存器MOV AL，Y XOR AH，AHMOV DL，100DIV DLADD AL，30HMOV DL，ALMOV AL，AH ；存余數(shù)MOV AH，2INT 21H ；顯示百位數(shù)XOR AH，AHMOV DL，10DIV DLADD AL，30HMOV DL，ALMOV AL，AH ；存余數(shù)MOV AH，2INT 21H ；顯示十位數(shù)ADD AL，30HMOV DL，ALMOV AH，2INT 21H ；顯示個(gè)位數(shù)ENDM7. 對下面程序進(jìn)行注釋，并說明其功能?！窘狻砍绦虼a如下：DATA SEGMENT ；數(shù)據(jù)段開始A DB 3 DUP。8. 編程將CX、DX作為雙字聯(lián)合右移四位（設(shè)CX為高16位），最高4位送入全1。(2) 任意8位寄存器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼并在屏幕上顯示。該結(jié)構(gòu)應(yīng)含有以下內(nèi)容：姓名、年齡、性別、籍貫、民族、入學(xué)成績、名次?！窘狻砍绦蚨稳缦拢篗OV CX，16XOR BX，BXL1： SHL AX，1 ；最低位移入CFRCL BL，1 ；CF移入最低位ADD BH，BLXOR BL，BLLOOP L1MOV CL，BH13. 已知BUF單元有一個(gè)單字節(jié)無符號數(shù)X，按要求編寫一程序段計(jì)算Y（仍為單字節(jié)數(shù)），并將其存于累加器?！窘狻砍绦蚨稳缦拢篨OR AH，AH ；AH清零MOV CX,8 ；重復(fù)8次LP1： SHR AL，1 ；邏輯右移,將最最低位移入CFRCL AH，1 ；帶進(jìn)位的循環(huán)左移，將CF移入AH的最低位LOOP LP1MOV AL，AH ；存回AL9. 執(zhí)行下列程序段，指出各相關(guān)寄存器的內(nèi)容?！窘狻?1) MOV AX，1234HMOV DS，AX(2) ADD AX，5678H(3) MOV AX，DATAXADD AX，DATAYMOV DATAY，AX(4) AND AX，0FFFH(5) OR AX，0003H(6) MOV AX，CXAND AX，07HXOR CX，0FFFFHAND CX，0FFF8HADD CX，AX5. 若AL=0FFH，BL=03H，指出下列指令執(zhí)行后標(biāo)志AF、OF、ZF、SF、PF、CF的狀態(tài)。(3) 將DATAX和DATAY相加，其和放在DATAY中。(1) MOV BX，AL (2) MOV CS，2000H(3) PUSH 4567H (4) XCHG VAR1，VAR2(5) ADD AL，148H (6) MOV DS，2000H(7) MOV BH，SI (8) SUB 38H，AL【解】非法指令：(1) MOV BX，AL BX和AL的長度不一致(2) MOV CS，2000H CS段寄存器不能作目的操作數(shù)(3) PUSH 4567H 只能將寄存器或存儲單元的內(nèi)容壓入堆棧，不能是立即數(shù)(4) XCHG VAR1，VAR2 兩個(gè)存儲單元之間不能直接交換數(shù)據(jù)(5) ADD AL，148H 運(yùn)算溢出(6) MOV DS，2000H 立即數(shù)不能直接傳送給DS段寄存器(7) MOV BH，SI BH和SI的長度不一致(8) SUB 38H，AL 目的操作數(shù)不能是立即數(shù)3. 若SP=2000H，AX=3355H，BX=4466H，試指出下列指令或程序段執(zhí)行后有關(guān)寄存器的內(nèi)容。(4) 分支預(yù)測Pentium提供一個(gè)稱為分支目標(biāo)緩沖器BTB（Branch Target Buffer）的小CACHE來動態(tài)地預(yù)測程序分支，當(dāng)一條指令導(dǎo)致程序分支時(shí)，BTB記下這條指令和分支目標(biāo)的地址，并用這些信息預(yù)測這條指令再次產(chǎn)生分支時(shí)的路徑，預(yù)先從此處預(yù)取指令，保證流水線的指令預(yù)取步驟不會空置。每條流水線都擁有自己的ALU、地址生成電路和數(shù)據(jù)CACHE的接口。分段單元將程序發(fā)出的邏輯地址轉(zhuǎn)換成線性地址，并將此線性地址發(fā)向分頁單元和CACHE。指令譯碼單元從指令預(yù)取單元接受指令，將其譯碼成低級控制信號和微代碼入口指針。【解】486微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括九個(gè)功能單元，這些單元是：總線接口單元、高速緩存（CACHE）、指令預(yù)取單元、指令譯碼單元、控制單元、整數(shù)和數(shù)據(jù)通路單元、浮點(diǎn)單元、分段單元和分頁單元等。段描述符給出一個(gè)段基地址，該段基址與偏移地址相加，產(chǎn)生線性地址。5. 什么是邏輯地址和物理地址，邏輯地址、線性地址和物理地址三者之間的關(guān)系是什么？【解】邏輯地址：用戶程序中所使用的地址稱為邏輯地址。在實(shí)模式下，通過LMSW或數(shù)據(jù)傳送指令，將控制寄存器CR0的第0位（即PE，允許保護(hù)控制位）置為1，即可進(jìn)入保護(hù)模式。但存儲管理機(jī)制與8086不同，它把1MB的存儲空間分為256個(gè)頁面，每頁4KB。在保護(hù)模式下，采用虛擬存儲器的概念，存儲空間可使用虛擬地址空間、線性地址空間、物理地址空間。在實(shí)模式下，80386的工作方式與 8086 相似，可保持80386與8086兼容：地址總線仍為 20 位，不用虛擬地址的概念，存儲器最大容量仍為1MB，其尋址機(jī)制、存儲器管理均與8086相同；數(shù)據(jù)總線為32 位，數(shù)據(jù)總線與地址總線是相互獨(dú)立的，內(nèi)部寄存器主要作為 16 位使用，操作數(shù)默認(rèn)長度是16位，也可以按 32 位使用，這時(shí)要在指令加上越權(quán)訪問前綴；中斷處理結(jié)構(gòu)與8086相同；80386具有4級特權(quán)級，程序運(yùn)行在最高級（0級）上，除少數(shù)幾條指令外，80386的絕大部分指令均可在實(shí)模式下執(zhí)行。4. 簡述80386的三種工作模式的特點(diǎn)和異同。其中TR0～TR5保留備用。80386有四個(gè)系統(tǒng)地址寄存器，用來保護(hù)操作系統(tǒng)需要的保護(hù)信息和地址轉(zhuǎn)換表信息，定義目前正在執(zhí)行任務(wù)的環(huán)境、地址空間和中斷向量空間。這樣，只要段選擇符內(nèi)容不變，就不需要到內(nèi)存中查描述符表，從而加快了段地址尋址的速度。在實(shí)方式下，段寄存器的用法和8086系統(tǒng)相同，只是增加了兩個(gè)附加段寄存器FS、GS。(3)：地址狀態(tài)信號，三態(tài)輸出，類似于8086的ALE信號。(3)：協(xié)處理器向80386發(fā)出的狀態(tài)信號，有效時(shí)表示協(xié)處理器出錯(cuò)。表31 80386引腳與8086的區(qū)別8086CPU80386CPU共有40個(gè)引腳共有132個(gè)引腳16條地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線4條地址線34條地址線32條數(shù)據(jù)線在總線寬度控制信號的控制下，可實(shí)現(xiàn)16位或32位數(shù)據(jù)傳送。在保護(hù)模式下的分段尋址體系，與操作系統(tǒng)相配合可以組成虛擬存儲器系統(tǒng)，一個(gè)任務(wù)的最大虛擬空間可達(dá)246=64 TB?！窘狻?0386 的特點(diǎn)：80386是全32位結(jié)構(gòu)，它的外部數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部數(shù)據(jù)通道，包括寄存器、ALU和內(nèi)部總線都是32位的。那些內(nèi)存裝不下的邏輯段，將以文件形式存在外存儲器中，當(dāng)處理器需要對它們進(jìn)行存取操作時(shí)就會產(chǎn)生中斷，通過中斷服務(wù)程序把有關(guān)的程序或數(shù)據(jù)從外存儲器調(diào)入到內(nèi)存，從而滿足程序運(yùn)行的需要。⑤ 實(shí)現(xiàn)了虛擬存儲管理。② 數(shù)據(jù)線和地址線完全分離?！窘狻?086 最小模式下的讀周期時(shí)序見教材圖215。兩片8286總線驅(qū)動器(又稱總線收發(fā)器或總線驅(qū)動器)。ALE、HLDA、QS0、QS1等信號降為低電平， 、等信號上升為高電平。在T3的下降沿查詢READY，若內(nèi)存或I/O端口在標(biāo)準(zhǔn)總線周期內(nèi)來不及接收數(shù)據(jù)，則應(yīng)通過邏輯電路在T3前沿之前產(chǎn)生READY低電平信號。讀總線周期：在T3狀態(tài)內(nèi)存或I/O端口將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。這一串脈沖稱為計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘，每個(gè)脈沖的時(shí)間稱為一個(gè)時(shí)鐘周期，每個(gè)脈沖稱為一個(gè)時(shí)鐘脈沖或一個(gè)T狀態(tài)。多CPU系統(tǒng)中包括兩個(gè)以上處理器，其中一個(gè)為8086作為主處理器，其它處理器作為協(xié)處理器，一般多用于復(fù)雜的大中型系統(tǒng)。15. 設(shè)CS=1200H，IP=0FF00H，此時(shí)指令的物理地址是多少？指向這一物理地址的CS和IP的值是惟一的嗎？【解】指令的物理地址：12000H＋0FF00H＝21F00H指向這一物理地址的CS和IP的值不是惟一的。節(jié)的起始地址稱為段基址。I/O端口與內(nèi)存分別獨(dú)立編址時(shí)，指令訪問的是I/O端口還是內(nèi)存，由地址信息無法區(qū)分，由M/信號區(qū)分是I/O端口的尋址與內(nèi)存尋址 。11. 8086系統(tǒng)中的存儲器采用什么結(jié)構(gòu)？如何與地址、數(shù)據(jù)線連接？【解】8086系統(tǒng)中將1MB存儲空間分成兩個(gè)512KB的物理存儲體。為了正確地交換數(shù)據(jù)，地址信號及信號在T2～T4期間必須保持，所以需要設(shè)一組地址鎖存器（3片8282），用于鎖存地址及信號。第一個(gè)總線周期 A0＝01，從奇地址讀寫低字節(jié)，在AD15～AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效。在AD15～AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效，AD7～AD0上數(shù)據(jù)被忽略。用A0位來區(qū)分兩個(gè)存儲體。附加段寄存器ES：附加段是為某些字符串操作指令存放目的操作數(shù)而設(shè)置的一個(gè)附加的數(shù)據(jù)段，附加段寄存器用來存放該附加數(shù)據(jù)段存儲區(qū)域的起始地址。代碼段寄存器CS：用來存放代碼段存儲區(qū)域的起始地址。為了能用內(nèi)部寄存器中的16位地址來尋址1MB空間，8086將1MB空間以16字節(jié)為一個(gè)內(nèi)存節(jié)，共分成64K個(gè)節(jié)。偏移地址從0000H～FFFFH變化，對應(yīng)64KB的空間。機(jī)器實(shí)際處理時(shí)判斷是否溢出的方法是根據(jù)最高位的進(jìn)位（CF）與次高位的進(jìn)位是否相同來確定，若兩者不相同則OF=1（表示有溢出），否則OF=0（表示無溢出）。TF=0時(shí)，用戶程序會連續(xù)不斷地執(zhí)行，不會產(chǎn)生單步中斷。IF=1為允許響應(yīng)可屏蔽中斷請求，IF=0則禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請求。當(dāng)DF=1時(shí)，每次操作后變址寄存器SI、DI自動減量，因此處理方向是由高地址向低地址方向進(jìn)行。如果運(yùn)算結(jié)果的最高位為１則SF=1（對帶符號數(shù)即為負(fù)數(shù)），否則SF=0（對帶符號數(shù)即為正數(shù)）。在BCD碼運(yùn)算時(shí)，該標(biāo)志用于十進(jìn)制調(diào)整。PF（Parity Flag）奇偶標(biāo)志，反映運(yùn)算結(jié)果中“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性，主要用于判斷數(shù)據(jù)傳送過程中是否出錯(cuò)。4. 狀態(tài)標(biāo)志與控制標(biāo)志有何不同，程序中是怎樣利用這兩類標(biāo)志的？標(biāo)志寄存器有哪些標(biāo)志位，各在什么情況下置位?【解】狀態(tài)標(biāo)志根據(jù)算術(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果由硬件自動設(shè)定，它們反映運(yùn)算結(jié)果的某些特征或狀態(tài)，可作為后繼操作（如條件轉(zhuǎn)移）的判斷依據(jù)。又稱程序計(jì)數(shù)器，是16位寄存器。堆棧段寄存器SS：堆棧段寄存器用來存放堆棧存儲區(qū)的起始地址。段地址寄存器（CS、DS、SS、ES）。BP和SP一般用于堆棧段。SP（Stack Pointer Register）堆棧指針寄存器。DX（DH、DL）數(shù)據(jù)寄存器。BX（BH、BL）基址寄存器。用作8位寄存器時(shí)分別記為AH、