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2.8 解释逻辑地址、偏移地址、有效地址、物理地址的含义，8086存储器的物理地址是如何形成的？怎样进行计算？
【解答】逻辑地址：表示为段地址：偏移地址，书写程序时用到，一个存储单元可对应出多个逻辑地址；
偏移地址：是某一存储单元距离所在逻辑段的开始地址的字节个数。 有效地址：是指令中计算出的要访问的存储单元的偏移地址。
物理地址：是CPU访问存储器时用到的20位地址，是存储单元的唯一的编号。 物理地址计算公式：物理地址 = 段地址×10H＋有效地址（或偏移地址）
2.9 8086系统中的存储器分为几个逻辑段？各段之间的关系如何？每个段寄存器的作用是什么？ 【解答】8086CPU将1MB的存储空间分成逻辑段来进行管理：每个逻辑段最小为16B。所以最多可分成64K个段；每个逻辑段最大为64KB，最少可分成16个逻辑段。各段的起始位置由程序员指出，可以彼此分离，也可以首尾相连、重叠或部分重叠。
4个16位的段寄存器用来存放每一个逻辑段的段起始地址：CS中为代码段的起始地址；DS中为数据段的起始地址；SS中为堆栈段的起始地址；ES中为附加段的起始地址。
2.10 I/O端口有哪两种编址方式，各自的优缺点是什么？ 【解答】I/O端口有两种编址方式：统一编址和独立编址。
统一编址方式是将I/O端口与内存单元统一起来进行编号，即包括在1MB的存储器空间中，看作存储器单元，每个端口占用一个存储单元地址。该方式主要优点是不需要专门的I/O指令，对I/O端口操作的指令类型多；缺点是端口要占用部分存储器的地址空间，不容易区分是访问存储器还是外部设备。
独立编址的端口单独构成I/O地址空间，不占用存储器地址。优点是地址空间独立，控制电路和地址译码电路简单，采用专用的I/O指令，使得端口操作的指令在形式上与存储器操作指令有明显区别，程序容易阅读；缺点是指令类别少，一般只能进行传送操作。
2.11 8086的最大工作模式和最小各种模式的主要区别是什么？如何进行控制？ 【解答】两种模式的主要区别是：
8086工作在最小模式时，系统只有一个微处理器，且系统所有的控制信号全部由8086 CPU提供；在最大模式时，系统由多个微处理器/协处理器构成的多机系统，控制信号通过总线控制器产生，且系统资源由各处理器共享。
8086CPU工作在哪种模式下通过CPU的第33条引脚MN/MX来控制：MN/MX=1，系统就处于最小工作模式；MN/MX=0，系统处于最大工作模式。
2.12 在内存有一个由20个字节组成的数据区，其起始地址为1100H:0020H。计算出该数据区在内存的首末单元的实际地址。
【解答】逻辑地址1100H:0020H对应的物理地址为PA=1100H×10H＋0020H= 11020H，即该数据区在内存中的首单元的物理地址为11020H；因为存储空间中每个字节单元对应一个地址，所以20个字节对应20个地址，则该数据区在内存中的末单元的物理地址PA = 11020H＋20D = 11020H＋14H = 11034H。
2.13 已知两个16位的字数据268AH和357EH，它们在8086存储器中的地址分别为00120H和00124H，试画出它们的存储示意图。
【解答】存储示意图参见图2-2。
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8AH 26H 7EH 35H
00120H 00121H 00122H 00123H 00124H 00125H
50H 65H 6EH 74H 69H 75H 6DH 00510H 00511H 00512H 00513H 00514H 00515H 00516H
图2-2 数据的存储示意 图2-3 字符的存储示意
2.14 找出字符串“Pentium”的ASCII码，将它们依次存入从00510H开始的字节单元中，画出它们存放的内存单元示意图。
【解答】存储示意图参见图2-3。
2.15 在内存中保存有一个程序段，其位置为（CS）=33A0H，（IP）=0130H，当计算机执行该程序段指令时，分析实际启动的物理地址是多少。
【解答】逻辑地址（CS）：（IP）= 33A0H：0130H，计算出对应物理地址PA= （CS）×10H＋（IP）= 33A0H×10H＋0130H = 33B30H
2.16 什么是总线周期？8086CPU的读/写总线周期各包含多少个时钟周期？什么情况下需要插入等待周期TW，什么情况下会出现空闲状态TI？
【解答】8086CPU经外部总线对存储器或I/O端口进行一次信息的输入或输出过程所需要的时间，称为总线周期。8086CPU的读/写总线周期通常包括T1、T2、T3、T4状态4个时钟周期。
在高速的CPU与慢速的存储器或I/O接口交换信息时，为了防止丢失数据，会由存储器或外设通过READY信号线，在总线周期的T3和T4之间插入1个或多个必要的等待状态TW，用来进行必要的时间补偿。
在BIU不执行任何操作的两个总线周期之间会出现空闲状态TI。
2.17 80286CPU的内部结构与8086相比，有哪些增加的部件？其主要特点和功能是什么？ 【解答】80286 CPU的可编程寄存器在8086寄存器结构的基础上，增加了一个16位的机器状态字寄存器MSW。而且为适应80286性能的提高，在8086的状态标志寄存器F中，又增加使用了3个位，即IOPL—I/O特权层标志（占用12、13位）和NT—嵌套任务标志（占用14位）。NT标志位表示当前执行的任务嵌套于另一任务中，IOPL用来定义当前任务的I/O特权层。
2.18 简述Pentium微处理器的内部组成结构和主要部件的功能，Pentium微处理器的主要特点有哪些？
【解答】Pentium微处理器的主要部件包括总线接口部件、指令高速缓存器、数据高速缓存器、指令预取部件与转移目标缓冲器、寄存器组、指令译码部件、具有两条流水线的整数处理部件（U流水线和V流水线）、以及浮点处理部件FPU等。
各主要部件的功能分析如下：
（1）整数处理部件：U流水线和V流水线都可以执行整数指令，U流水线还可执行浮点指令。因此能够在每个时钟周期内同时执行两条整数指令。
（2）浮点处理部件FPU：高度流水线化的浮点操作与整数流水线集成在一起。微处理器内部流水
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线进一步分割成若干个小而快的级段。
（3）独立的数据和指令高速缓存Cache：两个独立的8KB指令和8KB数据Cache可扩展到12KB，允许同时存取，内部数据传输效率更高。两个Cache采用双路相关联的结构，每路128个高速缓存行，每行可存放32B。数据高速缓存两端口对应U、V流水线。
（4）指令集与指令预取：指令预取缓冲器顺序地处理指令地址，直到它取到一条分支指令，此时存放有关分支历史信息的分支目标缓冲器BTB将对预取到的分支指令是否导致分支进行预测。
（5）分支预测：指令预取处理中增加了分支预测逻辑，提供分支目标缓冲器来预测程序转移。 Pentium微处理器的主要特点如下： （1）采用超标量双流水线结构；
（2）采用两个彼此独立的高速缓冲存储器； （3）采用全新设计的增强型浮点运算器（FPU）；
（4）可工作在实地址方式、保护方式、虚拟8086方式以及SMM系统管理方式； （5）常用指令进行了固化及微代码改进，一些常用的指令用硬件实现。 2.19 什么是虚拟存储技术？该技术的主要优点有那些？
【解答】虚拟存储技术是一种存储管理技术，采用硬件、软件相结合的方法，由系统自动分批将程序调入内存，不断地用新的程序段来覆盖内存中暂时不用的老程序段。
虚拟存储技术的主要优点有：（1）扩大了程序可访问的存储空间；（2）便于实施多任务的保护和隔离；（3）便于操作系统实现内存管理。
2.20 简要分析Pentium系列微处理器的4种工作方式具备的特点。 【解答】
（1）实地址方式：系统加电或者复位时进入实地址方式，使用16位80X86的寻址方式、存储器管理和中断管理；使用20位地址寻址1MB空间，可用32位寄存器执行大多数指令。
（2）保护方式：支持多任务运行环境，对任务进行隔离和保护，进行虚拟存储管理能够充分发挥Pentium微处理器的优良性能。
（3）虚拟8086方式：是保护模式下某个任务的工作方式，允许运行多个8086程序，使用8086的寻址方式，每个任务使用1MB的内存空间。
（4）系统管理方式：主要用于电源管理，可使处理器和外设部件进入“休眠”，在有键盘按下或鼠标移动时“唤醒”系统使之继续工作；利用SMM可以实现软件关机。
习题3
3.1 简要分析8086的指令格式由哪些部分组成，什么是操作码？什么是操作数？寻址和寻址方式的含义是什么？8086指令系统有哪些寻址方式？
【解答】8086的指令格式由操作码和操作数字段组成。
操作码：要完成的操作。 操作数：参与操作的对象。
寻址：寻找操作数或操作数地址的过程。
寻址方式：指令中给出的找到操作数或操作数地址采用的方式。
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8086指令系统的寻址方式主要有立即数寻址、寄存器寻址、存储器寻址和I/O端口寻址。其中，存储器寻址可进一步分为直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址变址寻址、相对基址变址寻址；I/O端口指令IN和OUT使用的端口寻址方式有直接寻址和间接寻址。
3.2 设(DS)=2000H，(ES)= 2100H，(SS)= 1500H，(SI)= 00A0H，(BX)= 0100H，(BP)= 0010H，数据变量VAL的偏移地址为0050H，请指出下列指令的源操作数字段是什么寻址方式？它的物理地址是多少？
(1) MOV AX，21H (2) MOV AX，BX (3) MOV AX，[1000H]
(4) MOV AX，VAL (5) MOV AX，[BX] (6) MOV AX，ES：[BX] (7) MOV AX，[BP] (8) MOV AX，[SI] (9) MOV AX，[BX+10]
(10) MOV AX，VAL[BX] (11) MOV AX，[BX][SI] (12) MOV AX，VAL[BX][SI]
【解答】
(1) MOV AX，21H
立即寻址，源操作数直接放在指令中
(2) MOV AX，BX
寄存器寻址，源操作数放在寄存器BX中
(3) MOV AX，[1000H]
直接寻址，EA = 1000H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋1000H = 21000H
(4) MOV AX，VAL
直接寻址，EA = [VAL] = 0050H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋0050H = 20050H
(5) MOV AX，[BX]
寄存器间接寻址，EA =（BX）= 0100H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋0100H = 20100H
(6) MOV AX，ES：[BX]
寄存器间接寻址，EA =（BX）= 0100H，PA =（ES）×10H＋EA = 2100H×10H＋0100H = 21100H
(7) MOV AX，[BP]
寄存器间接寻址，EA =（BP）= 0010H，PA =（SS）×10H＋EA = 1500H×10H＋0010H = 15010H
(8) MOV AX，[SI]
寄存器间接寻址，EA =（SI）= 00A0H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋00A0H = 200A0H
(9) MOV AX，[BX+10]
相对寄存器寻址，EA =（BX）＋10D = 0100H＋000AH= 010AH，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋010AH = 2010AH
(10)
MOV AX，VAL[BX]
相对寄存器寻址，EA =（BX）＋[VAL]= 0100H＋0050H= 0150H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋0150H = 20150H
(11)
MOV AX，[BX][SI]
基址变址寻址，EA = （BX）＋（SI）= 0100H＋00A0H = 01A0H，PA = （DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋01A0H = 201A0H
(12)
MOV AX，VAL[BX][SI]
相对基址变址寻址，EA = （BX）＋（SI）＋[VAL]= 0100H＋00A0H＋0050H = 01F0H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋01F0H = 201F0H
3.3 给定寄存器及存储单元的内容为：(DS) = 2000H，(BX) = 0100H，(SI) = 0002H，(20100) = 32H，(20101) = 51H，(20102) = 26H，(20103) = 83H，(21200) = 1AH，(21201) = B6H，(21202) = D1H，(21203) = 29H。试说明下列各条指令执行完后，AX寄存器中保存的内容是什么。
(1) MOV AX，1200H (2) MOV AX，BX (3) MOV AX，[1200H]
(4) MOV AX，[BX] (5) MOV AX，1100H[BX] (6) MOV AX，[BX][SI]
【解答】
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(1) MOV AX，1200H ；执行后，（AX）= 1200H
(2) MOV AX，BX ；执行后，（AX）= （BX）= 0100H
(3) MOV AX，[1200H]
直接寻址，EA = [VAL] = 1200H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋1200H = 21200H，执行后，（AX）= B61AH
(4) MOV AX，[BX]
EA = （BX）= 0100H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋0100H = 20100H，执行后，（AX）= 5132H
(5) MOV AX，1100H[BX]
EA =（BX）＋1100H = 0100H＋1100H = 1200H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋1200H = 21200H，执行后，（AX）= B61AH
(6) MOV AX，[BX][SI]
EA =（BX）＋（SI）= 0100H＋0002H = 0102H，PA =（DS）×10H＋EA = 2000H×10H＋0102H = 20102H，执行后，（AX）= 29D1H
3.4 分析下列指令的正误，对于错误的指令要说明原因并加以改正。
(1) MOV (3) MOV (5) MOV (7) MOV
AH，BX (2) MOV [BX]，[SI]
AX，[SI][DI] (4) MOV MYDAT[BX][SI]，ES：AX BYTE PTR[BX]，1000 (6) MOV BX，OFFSET MAYDAT[SI] CS，AX (8) MOV DS，BP AH，BX
【解答】
(1) MOV
错误，寄存器类型不匹配，可改为MOV AX，BX (2) MOV [BX]，[SI]
错误，两个操作数不能都为存储单元，可改为MOV BX，[SI]或MOV [BX]，SI
(3) MOV AX，[SI][DI]
错误，寻址方式中只能出现一个变址寄存器，可改为MOV AX，[BX][DI]。
(4) MOV MYDAT[BX][SI]，ES：AX
错误，AX签不能有段跨越前缀，去掉ES:，改为MOV MYDAT[BX][SI]，AX
(5) MOV BYTE PTR[BX]，1000 错误，1000超出字节空间存储范围
(6) MOV BX，OFFSET MAYDAT[SI] ；正确 (7) MOV CS，AX
错误，MOV指令CS不能做目的操作数，可改为MOV DS，AX
(8) MOV DS，BP ；正确
注：本题错误改正部分有的答案并不唯一，可参考原题题意改成合法形式。
3.5 设VAR1、VAR2为字变量，LAB为标号，分析下列指令的错误之处并加以改正。
(1) ADD VAR1，VAR2 (2) MOV AL，VAR2 (3) SUB AL，VAR1 (4) JMP LAB[SI] (5) JNZ VAR1 (6) JMP NEAR LAB
【解答】
(1) ADD VAR1，VAR2
错误，两个操作数不能都为存储单元，可改为 MOV BX，VAR2
ADD VAR1，BX
(2) MOV AL，VAR2
错误，数据类型不匹配，可改为MOV AX，VAR2
(3) SUB AL，VAR1