微机原理课后习题参考答案

1上册第一章P91.1微处理器、微型计算机、微型计算机系统的区别是什么？答：（1）微型计算机中的运算器和控制器合起来称为中央处理器，也就是微处理器，又称微处理机。（2）微型计算机是由cpu、主存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。（3）微型计算机系统由微型计算机、输入/输出设备、外存储器、系统软件、电源、面板和机架等组成。1.2微型计算机由哪些基本部分构成？微型计算机是由cpu、主存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。1.4说明CISC、RISC及其主要区别。CISC是指复杂指令系统计算机，RISC是指精简指令系统计算机。他们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。RISC指令系统仅包含哪些必要的经常使用的指令，不经常使用的功能，往往通过基本指令组合来完成。完成特殊功能时效率比较低。CISC的指令系统比较丰富，一些特殊功能都有相应的指令。处理特殊任务效率较高。RISC对存储器操作相对简单，使对存储器访问的控制简化；而CISC机器的存储器操作指令较多，对存储器的访问有更多的指令直接操作，要求的控制逻辑比较复杂。RISC在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。RISCCPU的电路构成比CISCCPU简单，因此面积小、功耗也更低；CISC电路CPU电路复杂，同水平比RISCCPU面积大、功耗大。RISCCPU结构比较简单，布局紧凑规整，设计周期较短，比较容易采用一些并行计算的最新技术；CISCCPU结构复杂，设计周期长，技术更新难度大。从使用角度看，RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。第二章2.18086CPU由哪两大部分组成？简述它们的主要功能。总线接口部件BIU跟执行部件EU。总线接口部件（BIU）是联系微处理器内部与外部的重要通道，其主要功能是负责微处理器内部与外部的信息传递。主要任务：（1）取指令（2）形成物理地址（3）传送数据EU完成控制器的功能，它负责执行指令并对相应的硬件部分进行控制，它的主要功能就是完成全部指令的执行。EU完成以下主要任务：（1）指令译码（2）执行指令（3）向BIU传送偏移地址信息（4)管理通用寄存器和标志寄存器2.28086CPU有哪些类型的寄存器？有14个16位寄存器。分为五类，通用寄存器组、指示器和变址寄存器组、段寄存器组、指令指示器、标志状态寄存器。2.38086CPU段寄存器的作用是什么？当前段的基址存放在段寄存器中。2代码段寄存器CS：内容指出当前代码段基地址堆栈段寄存器SS：内容指出当前程序所使用的堆栈段的基地址数据段寄存器DS：指出了当前程序使用的数据段基地址，存放程序中的变量附加段寄存器ES：指出了当前程序使用的附加段，附加段用来存放数据或存放处理后结果。2.4通用寄存器中，八位寄存器与对应十六位寄存器有什么关系？如果AX=89ABH,AH、AL的内容各是什么？16位通用的寄存器可以分成两个8位寄存器，即可将每个通用寄存器的高8位和低8位，作为独立的8位通用寄存器使用。AH：89HAL：ABH2.5标志寄存器各个位的作用是什么？进位标志CF：当进行加法运算时结果使最高位产生进位，或在减法运算时，结果使最高位产生借位，则CF=1，否则CF=0，也有其他一些指令会影响CF。辅助进位标志AF：当加法运算时，如果低四位向高位有进位，或者低四位向高位有借位，AF=1，否则AF=0。奇偶标志位PF：运算结果低8位所含1的个数为偶数，PF=1；否则为0。零标志位ZF：运算结果为零时ZF=1；否则为0。符号标志SF：运算结果为负SF=1，否则为0。溢出标志OF：当运算结果超出了本条指令数据长度所能表示的数据范围时，OF为1，表示溢出，否则为0。方向标志DF：串操作的地址变化方向控制标志，当DF=0，地址递增，DF为1，地址递减中断允许标志IF：如果IF=1，则允许微处理器响应可屏蔽中断，IF=0，则禁止可屏蔽中断。陷阱标志TF：若TF为1，则微处理器按单步方式执行指令，执行一条指令就产生一次类型为1的内部中断。2.6指令指针的作用是什么？如果CS内容为2000H，IP内容为0200H，下一条执行的指令码存放的对应物理地址是多少？IP指向当前代码中下一条要执行的指令的偏移地址。下一条指令物理地址为：20200H2.10什么是物理地址、逻辑地址？逻辑地址2000:2345H对应的物理地址是多少？物理地址：CPU对物理的存储器系统访问时，通过地址线给出在1M字节地址空间里每一个存储单元的唯一20位地址，称为该存储单元的物理地址。逻辑地址：编程结构里使用的地址。22345H2.128086CPU最大模式最小模式有什么区别？为什么设置不同的模式？当组成简单的微型计算机时，8086CPU处于一种最小结构，为最小模式；当组成复杂的微型计算机系统时，8086处于一种最大结构，称为最大模式。原因：适用于不同环境下使用的微型计算机系统。2.13什么是时钟周期、总线周期、指令周期？它们有什么关系？时钟周期：时钟脉冲信号的一个周期时间叫一个时钟周期总线周期：经外部总线执行信息的输入/输出过程3指令周期：执行一条指令所需要的时间指令周期包含总线周期，总线周期包含时钟周期。第三章Pentium系列微处理器的基本结构课后答案：3.3Pentium的寄存器组包括哪些类型的寄存器？简要说明基本结构寄存器、系统级寄存器的用途是什么？答：Pentium微处理器的寄存器组主要包括以下几个部分：基本结构寄存器、系统级寄存器。调试寄存器。模型专用寄存器和浮点寄存器。Pentium微处理器有16个基本机构寄存器，这16个寄存器按其用途可分为通用寄存器、专用寄存器和段寄存器三类。通用寄存器有8个，即累加器EAX、机制寄存器EBX、计数寄存器ECX、数据寄存器EDX、堆栈指针ESP、基址指针EBP、源编制寄存器ESI以及目的变址寄存器EDI。通用寄存器中，32位寄存器EAX、EBX、ECX、EDX、EBP、ESP、ESI和EDI，他们既可保存算术和逻辑运算中的操作数，也可保存地址。专用寄存器有指令指针指示器和标志寄存器。指令指针EIP是32位寄存器，他的低16位成为IP，用与兼容16位CPU，其内容是下一条要取入CPU的指令在内存中的偏移地址。标志寄存器EFLAGS是32位寄存器，可分为三类：状态标志，控制标志和系统标志。段寄存器有两部分。一部分是编程可见的6个16位选择符寄存器，即8086、80286处理器中有CS、DS、ES、SS四个段寄存器，80386以上的处理器中增添了FS和GS两个段寄存器。在80286以上的处理器中，每一个段寄存器都有一个与之相对应的段描述符寄存器，用来描述一个段的段基地址、段限和段的属性。系统级寄存器包括四个系统地址寄存器，用与控制分段存储器管理中数据结构的位置，所以也成为存储管理寄存器。Pentium用这四个寄存器保存保护方式下时常使用的数据结构的基地址，界限以及相关属性保护起来，以便快速访问。Pentium微处理器由于控制管理的需要，又配备了和控制寄存器，在这五个控制寄存器中保存着全局性和任务无关的机器状态。3.4说明寄存器EAX、AX、AH、AL之间的关系。答：累加器EAX既可以保存算术和逻辑运算的操作数，也可以保存地址。它的名称来源于8086处理机的通用寄存器AX，所以，EAX的低16位可按原来的名字访问。16位寄存器AX每个字节均有另一个名字，字节寄存器命名为AH（高字节）和AL（低字节），这些8位通用寄存器也可以按原来的名字访问。3.5IP/EIP寄存器的用途是什么？答：指令指针EIP是32位寄存器，它的低16位称为IP，用与兼容16位CPU，其内容是下一条要取入CPU的指令在内存中的偏移地址。当一个程序开始运行0CR1CR2CR3CR4CR4时。系统把EIP清零，每取入一条指令，EIP自动增加取入CPU的字节数目，所以称EIP为指令指针。3.7Pentium段寄存器由哪几部分构成？与8086段寄存器有什么区别？答：段寄存器由两部分，一部分是编程课件的6个16位选择符寄存器，即8086、80286处理器中有CS、DS、ES、SS四个段寄存器，80386以上的处理器中增添了FS和GS两个段寄存器。对应在另一部分的、是编程不可见的6个64位的描述符寄存器。在80286以上的处理器中，每一个段寄存器都有一个与之相对应的段描述符寄存器，用来描述一个短的段基地址、段限和段的属性。3.9Pentium有那几个系统地址寄存器？为什么设置这些寄存器？答：由于系统存储管理的需要，Pentium有4个系统地址寄存器，用与控制分段存储器管理中数据结构的位置，所以也称为存储管理寄存器。他们分别是全局描述符表寄存器GDTR，中断描述符表寄存器IDTR，局部描述符表寄存器LDTR和任务状态寄存器TR。Pentium微处理器用这四个寄存器保存保护方式下市场使用的数据结构的基地址、界限以及相关属性保护起来，以便快速访问。3.10说明Pentium引脚、、~、、、的作用。答：ADS：地址选通，有效时表示CPU启动1个总线周期，T1有效BE7～BE0：字节允许，对应每个字节，由地址A2-A0产生。BRDY：突发就绪，类似Ready，结束一个总线周期，此时外设准备好，将进入总线流水，可用于确定是否插入等待状态。Cache：Cache控制，指示目前处于Cache周期。KEN：Cache允许，有效时，指示进入突发读周期，将外部数据复制到内部Cache。NA：下一地址有效，用于支持地址流水线操作。采样到NA有效的两个时钟周期后，CPU可送出新地址。3.11说明INIT、RESERT信号的作用。设置INIT的目的是什么？Pentium复位后从什么位置开始执行程序？答：INIT：初始化，热复位，与RESET类似，不清0Cache、浮点寄存器。RESET：复位，冷复位，1）实地址方式；2）A31-A20为FFFH（12个），3）CS=F000H，EIP=0000FFF0H；4）清0Cache和浮点寄存器；5）清0相关寄存器。Pentium复位后从内存0FFFFFFFOH处开始执行软件。3.12Pentium总线操作有几种时钟状态？、、与一般的始终状态有什么区别？答：Pentium微处理器总线操作有6中时钟状态：Ti、T1、T2、T12、T2p、TD。T12：表示总线上有两个进行的总线周期，在第一个周期传输数据中启动了第二个总线周期。T12对于第一个总线周期是T2，对于第二个总线周期是T1。T2p：表示总线上有两个进行的总线周期，两个总线周期都处于T2或后续的时钟状态。TD：表示总线上有一个在进行的总线周期。这个总线周期的地址和状态信息在前面T12时钟送上总线，但由于从读操作到写操作，或者从写操作到读操作要ADSBRDY7BE0BECACHEKENNA12T2TPTD5一个时钟的缓冲，或者前一个总线周期的操作占用了数据线和BRDY，使得数据和BRDY信号不能再第二个周期在T1之后的时钟状态进入T2，这时插入一个时钟状态TD。3.16说明Pentium实地址模式的特点。8086的工作模式、Pentium是地址模式、Pentium虚拟8086模式之间的异同？答:Pentium实地址模式特点：能有效地使用8086所没有的寻址方式、32位寄存器和大部分指令。实地址方式，Pentium与8086兼容，基本体系结构相同。虚拟8086方式与实地址方式的不同：1）虚拟8086方式是一个程序的运行方式。2）实地址方式是处理器的工作方式。3.17说明Pentium保护虚拟地址模式特点。为什么引入保护机制？有几个特权级？答：在保护方式下，逻辑地址由选择符和偏移地址两部分组成，选择符存放在段寄存器中，但它不能直接表示段基地址，而由操作系统通过一定的方法取得段基地址，再和偏移地址相加，从而求得所选存储单元的物理地址。在程序运行过程中，应防止应用程序破坏系统程序、某一应用程序破坏其他应用程序、错误地把数据当做程序运行等情形的出现。为避免出现这