微机原理与接口技术(第四版)课后习题答案

第1章微型计算机系统①处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。③PC机主存采用DRAM组成。④高速缓冲存储器Cache是处理器与主存之间速度很快但容量较小的存储器。⑤ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。⑦主板芯片组是主板的核心部件，它提供主板上的关键逻辑电路。⑧MASM是微软开发的宏汇编程序。⑨指令的处理过程。处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。⑩机器语言层，即指令集结构。（学生很多认为是：汇编语言层。前4章主要涉及汇编语言，但本书还有很多处理器原理等内容）〔习题1.3〕填空题①CentralProcessingUnit，中央处理单元，处理器②1MB，4GB③216，64KB④EXE，COM⑤InstructionSetArchitecture⑥目录⑦MMX，SSE3⑧64⑨IBM，DOS⑩PCI〔习题1.4〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。〔解答〕CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。存储器：存储器是存放程序和数据的部件。外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。I/O设备通过I/O接口与主机连接。总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。〔习题1.5〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、DSP芯片、嵌入式系统？〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在PC机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。DSP芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统。〔习题1.7〕区别如下概念：助记符、汇编语言、汇编语言程序和汇编程序。〔解答〕助记符：人们采用便于记忆、并能描述指令功能的符号来表示机器指令操作码，该符号称为指令助记－2－符。汇编语言：用助记符表示的指令以及使用它们编写程序的规则就形成汇编语言。汇编语言程序：用汇编语言书写的程序就是汇编语言程序，或称汇编语言源程序。汇编程序：汇编语言源程序要翻译成机器语言程序才可以由处理器执行。这个翻译的过程称为“汇编”，完成汇编工作的程序就是汇编程序（Assembler）。〔习题1.8〕区别如下概念：路径、绝对路径、相对路径、当前目录。系统磁盘上存在某个可执行文件，但在DOS环境输入其文件名却提示没有这个文件，是什么原因？〔解答〕路径：操作系统以目录形式管理磁盘上的文件，文件所在的分区和目录就是该文件的路径。绝对路径：从根目录到文件所在目录的完整路径称为“绝对路径”。是保证文件唯一性的标示方法。相对路径：从系统当前目录到文件所在目录的路径称为相对路径。当前目录：用户当前所在的目录就是当前目录。指明的路径不正确，或者执行了另外一个同名的文件。〔习题1.10〕冯·诺依曼计算机的基本设计思想是什么？〔解答〕采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。将程序和数据存放在存储器中，计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念。指令的执行是顺序的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。〔习题1.11〕计算机系统通常划分为哪几个层次？普通计算机用户和软件开发人员对计算机系统的认识一样吗？〔解答〕最上层是用户层。第5层是高级语言层。第4层是汇编语言层。第3层是操作系统层。第2层是机器语言层。第1层是控制层。第0层是数字电路层。普通计算机用户和软件人员对计算机系统的认识并不一样。普通计算机用户看到的计算机，也就是我们最熟悉的计算机，属于用户层，而软件人员看到的属于高级语言层或是汇编语言层。第2章处理器结构〔习题2.1〕简答题〔解答〕①ALU是算术逻辑运算单元，负责处理器所能进行的各种运算，主要是算术运算和逻辑运算。②取指是指从主存取出指令代码通过总线传输到处理器内部指令寄存器的过程。8086分成总线接口单元和指令执行单元，可以独立操作。在执行单元执行一条指令的同时，总线接口单元可以读取下一条指令，等到执行时不需要进行取指了，所以称为预取。③Pentium采用分离的Cache结构，一个用做指令Cache，一个用做数据Cache。④堆栈的存取原则是先进后出（也称为后进先出）操作方式存取数据。⑤标志寄存器主要保存反映指令执行结果和控制指令执行形式的有关状态。⑥执行了一条加法指令后，发现ZF＝1，表明运算结果为0。－3－⑦没有。⑧汇编语言的标识符大小写不敏感，即表示字母大小写不同、但表示同一个符号。⑨不会。⑩指令的操作数需要通过存储器地址或I/O地址，才能查找到数据本身，故称数据寻址方式。〔习题2.3〕填空题①32，DX，DH②16③段地址，偏移地址，EIP，IP④00100110，0⑤73C00H，73800H⑥EBX，ECX，ESI，EDI，EBP，ESP⑦实地址，64KB⑧ASM，目标模块，FLAT⑨立即数寻址、寄存器寻址和存储器寻址⑩DS，SS〔习题2.4〕处理器内部具有哪3个基本部分？8086分为哪两大功能部件？其各自的主要功能是什么？〔解答〕处理器内部有ALU、寄存器和指令处理三个基本单元。8086有两大功能部件：总线接口单元和执行单元。总线接口单元：管理着8086与系统总线的接口，负责处理器对存储器和外设进行访问。8086所有对外操作必须通过BIU和这些总线进行。执行单元EU：负责指令译码、数据运算和指令执行。〔习题2.6〕什么是标志？什么是IA-32处理器的状态标志、控制标志和系统标志？说明状态标志在标志寄存器EFLAGS的位置和含义。〔解答〕标志：用于反映指令执行结果或控制指令执行形式的一个或多个二进制数位。例如，有些指令执行后会影响有关标志位；有些指令的执行要利用相关标志。状态标志：用来记录程序运行结果的状态信息。控制标志：DF标志，控制字符串操作的地址方向。系统标志：用于控制处理器执行指令的方式。状态标志在标志寄存器EFLAGS中的位置和含义如下：3111109876543210……OFSFZFAFPFCF〔习题2.8〕什么是8086中的逻辑地址和物理地址？逻辑地址如何转换成物理地址？请将如下逻辑地址用物理地址表达（均为十六进制形式）：①FFFF∶0②40∶17③2000∶4500④B821∶4567〔解答〕物理地址：在处理器地址总线上输出的地址称为物理地址。每个存储单元有一个唯一的物理地址。逻辑地址：在处理器内部、程序员编程时采用逻辑地址，采用“段地址：偏移地址“形式。某个存储单元可以有多个逻辑地址，即处于不同起点的逻辑段中，但其物理地址是唯一的。逻辑地址转换成物理地址：逻辑地址由处理器在输出之前转换为物理地址。将逻辑地址中的段地址左移二进制4位（对应16进制是一位，即乘以16），加上偏移地址就得到20位物理地址。①FFFFH:0＝FFFF0H②40H:17H＝00417H③2000H:4500H＝24500H－4－④B821H:4567H＝BC777H〔习题2.9〕IA-32处理器有哪三类基本段，各是什么用途？〔解答〕IA-32处理器有代码段、数据段、堆栈段三类基本段。代码段：存放程序的指令代码。程序的指令代码必须安排在代码段，否则将无法正常执行。数据段：存放当前运行程序所用的数据。程序中的数据默认是存放在数据段，也可以存放在其他逻辑段中。堆栈段：主存中堆栈所在的区域。程序使用的堆栈一定在堆栈段。〔习题2.11〕什么是实地址方式、保护方式和虚拟8086方式？它们分别使用什么存储模型？〔解答〕实地址方式：与8086具有相同的基本结构，只能寻址1MB物理存储器空间，逻辑段最大不超过64KB；但可以使用32位寄存器、32位操作数和32位寻址方式；相当于可以进行32位处理的快速8086。实地址工作方式只能支持实地址存储模型。保护方式：具有强大的段页式存储管理和特权与保护能力，使用全部32条地址总线，可寻址4GB物理存储器。保护方式通过描述符实现分段存储管理，每个逻辑段可达4GB。处理器工作在保护方式时，可以使用平展或段式存储模型。虚拟8086方式：在保护方式下运行的类似实方式的运行环境，只能在1MB存储空间下使用“16位段”。处理器工作在虚拟8086方式时，只能使用实地址存储模型。〔习题2.12〕汇编语句有哪两种，每个语句由哪4个部分组成？〔解答〕汇编语句有两种：执行性语句（处理器指令）、说明性语句（伪指令）。每个语句有：标号、指令助记符、操作数或参数、注释4个部分组成。〔习题2.16〕说明下列指令中源操作数的寻址方式？假设VARD是一个双字变量。（1）movedx,1234h（2）movedx,vard（3）movedx,ebx（4）movedx,[ebx]（5）movedx,[ebx+1234h]（6）movedx,vard[ebx]（7）movedx,[ebx+edi]（8）movedx,[ebx+edi+1234h]（9）movedx,vard[esi+edi]（10）movedx,[ebp*4]〔解答〕①立即数②直接③寄存器④寄存器间接⑤寄存器相对⑥寄存器相对⑦基址变址⑧相对基址变址⑨相对基址变址⑩带比例寻址－5－第3章数据处理〔习题3.1〕简答题（1）使用二进制8位表达无符号整数，257有对应的编码吗？（2）字符“'F'”和数值46H作为MOV指令的源操作数有区别吗？（3）为什么可以把指令“MOVAX,(34＋67H)*3”中的数值表达式看成是常量？（4）数值500，能够作为字节变量的初值吗？（5）为什么说“XCHGEDX,CX”是一条错误的指令？（6）都是获取偏移地址，为什么指令“LEAEBX,[ESI]”正确，而指令“MOVEBX,OFFSET[ESI]”就错误？（7）INC，DEC，NEG和NOT都是单操作数指令，这个操作数应该是源操作数还是目的操作数？（8）大小写字母转换使用了什么规律？（9）乘除法运算针对无符号数和有符号数，有两种不同的指令。只有一种指令的加减法如何区别无符号数和有符号数运算？（10）逻辑与运算为什么也称为逻辑乘？〔解答〕①没有。使用二进制8位表达无符号整数，257没有对应的编码。②字符“'F'”的ASCII码就是数值46H，所以没有区别。③汇编程序在汇编过程中对数值表达式计算，得到一个确定的数值，故称数值表达式为常量。④不能。数值500大于一个字节所能表达的数据量，所以不能为字节变量赋值。⑤源、目标寄存器位数不同，不能用该指令进行数据交换。⑥前者在指令执行时获得偏移地址，是正确的；但后者的OFFSET只能在汇编阶段获得偏移地址，但此时寄存器内容是不可知的，所以无法获得偏移地址。⑦INC，DEC，NEG和NOT指令的操作数既是源操作数也是目的操作数。⑧大小写字母转换利用它们的ASCII码相差20H。⑨加减法不区别无符号数和有符号数，但根据运算结果分别设置标志寄存器的CF和OF标志，可利用CF和OF进行区别。⑩逻辑与运算规则类似二进制的乘