计算机组成原理小结和习题2(2)

2018-11-19 21:18

寄存器4个:代码段寄存器cs、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加数据段寄存器ES,它们分别用来存放代码段、数据段、堆栈段和附加数据段的段地址。③控制寄存器2个:指令指针寄存器p和标志寄存器FLAGS,其中p用来存放下一条要读取的指令在代码段内的偏移地址,FLAGS用来存放状态标志(6位)和控制标志(3位)。

为了对1M个存储单元进行管理,8086/8088采用了段结构的存储器管理的方法。每个存储单元都有其对应的逻辑地址(段地址:偏移地址)和物理地址。物理地址是由CPU内部总线接口单元BIU中的地址加法器根据逻辑地址产生的。由逻辑地址形成20位物理地址的方法为:段地址x10H+偏移地址。

8086/8088采用40引脚双列直插式封装。地址/数据(状态)引脚20个,电源和地线引脚3个,控制引脚17个,其中引脚24~31(8个控制引脚)在最大方式和最小方式下具有不同的功能。

对程序设计人员来讲,了解CPU内部寄存器结构并掌握其使用方法是进行汇编语言程序设计的关键和基础。寄存器可分为程序可见寄存器和程序不可见寄存器两大类。所谓程序可见寄存器,是指在汇编语言程序设计中可以通过指令来访问的寄存器。程序不可见寄存器是指一般用户程序中不能访问而由系统所使用的寄存器。本章从程序设计角度对80x86CPU内部程序可见寄存器的结构和使用方法作了较为详细的介绍,而对于那些程序不可见寄存器(系统使用)也作了简要说明。

存储器管理是由微处理器的存储器管理部件MMU提供的对系统存储器资源进行管理的机制。本章从应用角度出发,介绍80x86系列微处理器的存储器管理机制。从8086/8088到Pentium,80x86系列微处理器的存储器管理机制有了较大变化。8086/8088只有一种存储器管理方式,即实地址方式(简称实访式);80286CPU具有两种工作方式,即实方式和保护虚地址方式(简称保护方式);80386及其后续CPU有三种工作方式,即实方式、保护方式和虚拟8086方式。

0286CPU是比8086/8088更先进的16位微处理器芯片,采用68引线4列直插式封装。80286首次引入了段式虚拟存储管理机制,在芯片内集成了存储器管理和虚地址保护机构,从而使80286CPU能在两种不同的工作方式(实方式和保护方式)下运行。

80386是与8086/8088、80286兼容的高性能32位微处理器。该芯片以132条引线网络阵列式封装。80386具有三种工作方式:实方式、保护方式(段页式虚拟存储器管理方式)和首次引入的虚拟8086方式。

80486为第二代32位微处理器,以168个引脚网络阵列式封装。从结构组成上看,80486芯片实际上是将80386、80387及8 KB超高速缓存集成在一起,因此具有80386的所有功能。

Pentium系列微处理器为第五代微处理器芯片,引入了超标量流水线等新的体系结构,使微处理器的性能得到了较大幅度的提高。

本章涉及的概念较多,初学者往往觉得难于理解和记忆,但本章内容是后续学习汇编语言程序设计以及接口技术的基础,读者应该设法掌握。对于一时难于理解和掌握的内容,建议读者在后面学习有关章节时再回到本章对有关内容进一步理解和掌握。

习题

1.简述8086/8088 CPU中BIU和EU的作用,并说明其并行工作过程。 2.808618088 CPU内部有哪些寄存器?其主要作用是什么?

3.8086/8088 CPU中有哪些寄存器可用来指示操作数在存储器中某段内的偏移地址?

4.808618088 CPU中标志寄存器FLAGS有哪些标志位?它们的含义和作用如何?

5.808618088 CPU的地址总线有多少位?其寻址范围是多少?

6.什么叫指令队列?8086/8088CPU中指令队列有什么作用?其长度分别是多少?

7.Intel 8086与8088有何区别?

8.8086 CPU使用地址锁存信号ALE将地址A15~~与数据D15~Do分开的工作原理?

9.什么是逻辑地址?什么是物理地址?若已知逻辑地址为BA00:A800,试求物理。

10.简述堆栈指针寄存器SP的功能及堆栈的操作过程。

11.80286CPU由哪几个独立部件组成?各有何功能?与8086CPU相比有哪些改进与提高?

12.80286在实方式和保护方式下可寻址的存储空间分别为多少? 13.80386 CPU有哪几种工作方式?各有何特点?

14. 80386CPU有哪几部分独立的部件组成啊?各有何功能?试说明80386和80286的先进之处。

1580386CPU有几种状态标志位?有那几个控制标志位?其中那几个控制标志位与80286相兼容?那几个控制标志位是80386新增的?

16.简述80386的GDTR和LDTR的作用。

17. 80486CPU由那几个独立的部件组成的?各部件功能如何?与80386相比如何?

18. pentumn系列微处理器的体系结构胶80486有哪些主要突破?

第4章 本章小结

本章详细介绍了80x86指令系统中全部指令的功能和应用。指令就是计算机能执行的、由人发布的命令。显然,指令一定要能为计算机所识别和接受,因而它必须具有一定的格式。指令中惟一不可缺少的是操作码,而指令中的操作数则是指令的操作对象。

操作数可以直接放在指令中,也可以放在别的地方如寄存器或存储单元中,只要在指令中指明该地方或提供获得该地方的“线索”即可,这就是指令的寻址方式,即寻找操作数的方法。本章详细介绍了80x86系统的两大类寻址方式,即数据寻址方式和地址寻址方式。数据寻址方式有四类12种寻址方式。这四类寻址方式是:立即数寻址方式、寄存器寻址方式、存储器寻址方式和输脯出(I/o)端口寻址方式。其中存储器寻址方式包括:①直接寻址方式;②寄存器间接寻址方式;③寄存器相对寻址方式;④基址变址寻址方式;⑤基址变址相对寻址方式;⑥比例因子变址寻址方式;⑦基址比例变址寻址方式;⑧相对基址比例变址寻址方式。而输2,d辅r出端口寻址方式有端口直接寻址和端口间接寻址两种。地址寻址方式是与转移地址有关的寻址方式,它有四种寻址方式,即段内直接寻址、

段内间接寻址、段间直接寻址和段间间接寻址。这些寻址方式对于理解和记忆80x86指令系统有很大帮助,读者应很好掌握。

本章重点逐条解释了8086指令系统中六大类全部指令(包括指令前缀)’。8086指令系统共有指令助记符115个,如果按机器代码扩展开来可达3000条以上。这么多的指令要正确无误地记忆,显然并非易事。其难点在于:第一,指令之间只有很细小的差别,容易互相混淆;第二,初学时容易写出指令系统中不存在的非法指令,例如“MOV[BX】,[SI】'就是一条非法指令。为此,读者应特别注意指令系统中指令的分类以及指令中操作数允许的寻址方式,使所有的指令能够有机地串在一条条的线上,不致于混乱。汇编语言是助记符语言,因此,在记忆指令时读者应尽可能地根据其英文含义来帮助记忆。

习题

1.指出下列指令中源操作数的寻址方式。

(1)MOV BX,2000H (2)MOV BX,[2000H]

(3)MOV BX,【SI】 (4)MOV BX,[SI+2000H] (5)MOV [BX+SI】,AL (6)ADD AX,[SI+2000H] (7)MUL BL (8)SUB AX,BX

(9)IN AL,DX (10)PlUSH WORD PTR[BP+10H] (11)MOV CL,LENGTHVARl (12)MOV BL,OFFSET VARI 2.指出下列指令是否正确,若不正确请说明原因。 (1)MOV DS,0100H (2)MOV BP,AL (3)XCHG AH,AL (4)OUT 310H,AL (5)MoV BX,[BX] (6)MoV ES:[BX+DI],AX (7)MOV AX,[SI+DI] (8)MoV SS:[BX+SI+100H],BH (9)AND AX,BL (10)MOV DX,DS:[BP] (11)ADD [SI],20H (12)MOV 30H,AL (13)PUSH 2000H (14)MOV [SI],[2000H] (15)MOV SI,AL (16)ADD [2000H],20H (17)MOV CS,AX (18)INC [DI]

(19)OUT BX,AL (20)SHL BX,3 (21)XCHG CX,DS (22)POPAL

3.写出下列指令中存储器操作数物理地址的计算表达式。

(1)MOV AL,[DI] (2)MoV AX,[BX+SI] (3)MOV 5[BX+DI],AL (4)ADD AL,ES:[BX] (5)SUB AX,[1000H] (6)ADC AX,[BX+DI+20010H] (7)MoV CX,[BP+SI] (8)INC BYTEPTR[DI]

4.若(DS)=3000H,(BX)=2000H,(SI)=0100H,(ES)=4000H,计算下列各指令中存储器操作数的物理地址。

(1)MOV [BX],AH (2)ADD AL,[BX+SI+lOooH] (3)MoV AL,[BX+SI] (4)SUB AL,ES:[BX] 5.若(CS)=E000H,说明代码段可寻址物理存储空间的范围。

6.设(SP)=2000H,(AX)=3000H,(BX)=5000H,执行下列程序片段后,问(sP)=?,(AX)=?,(BX)=?

PUSH AX PUSH BX POP AX

7.试比较SUBAL,09H与CMPAL,09H这两条指令的异同,若(AL)=08H,分别执行上述两条指令后(AL)=?(cF)=?(OF)=?(zF)=?

8.分别执行下列指令后,试求AL的内容及各状态标志位的状态。

(1)MoV AL,19H (2)MOV AL,19H

ADD AL,61H SUB AL,61H (3)MOV AL,5DH (4)MoV AL,7EH

ADD AL,0C6H SUB AL,95H

9.选用最少的指令,实现下述要求的功能。 (1)AH的高4位清0。 (2)AL的高4位取反。

(3)AL的高4位移到低4位,高4位清0。


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