微机原理与接口技术第二版课后习题答案-龚尚福版

计算机原理和接口技术部分回答第二版总编：龚相福2.2 8086微处理器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？16355解决方法：可以按功能分为两部分：总线接口单元总线接口单元(Bus Interface Unit，BIU)和执行单元执行单元(Execution Unit，EU)。总线接口单元BIU是存储和I/O设备之间8086 CPU的接口部件，负责操作整个针脚。这意味着8086对存储和I/O设备的所有操作都由BIU执行。所有外部总线操作都必须具有正确的地址和适当的控制信号，BIU的每个部件主要围绕此目标设计。提供16位双向数据总线、20位地址总线和多条控制总线。这包括从内存设备中提前获取指令，并将它们发送到指令队列缓冲区寄存器。CPU执行指令时，总线接口单元必须与执行单元一起将数据从指定的内存单元或I/o端口发送到执行单元，或将执行单元的处理结果传送到指定的内存单元或I/o端口。执行单元EU包括一个16位运算符ALU、八个16位寄存器、一个16位标志寄存器FR、一个运算寄存器和执行单元的控制电路。该单元解释并执行所有命令，同时管理上述相关寄存器。欧盟对命令的执行以命令操作码开始，在总线接口单元的命令队列缓冲区中一次占用一个字节。如果命令队列缓冲区为空，EU将等待BIU通过外部总线从内存中提取命令并将其发送到EU，然后通过解码的电路分析发出相应的控制命令，以控制ALU数据总线的数据流。2.3 8086 CPU寄存器组织的简要说明。解决方案: (1)通用寄存器：也称为数据寄存器的通用寄存器，可以同时用作16位数据寄存器和两个8位数据寄存器。用作16位时，它们称为AX、BX、CX和DX。作为8位使用时，AH、BH、CH、DH存储高字节，AL、BL、CL、DL存储低字节，可以独立寻址。这样，4个16位寄存器可以用作8个8位寄存器。(2)段寄存器：段寄存器共有4个CS、DS、SS、ES。片段寄存器CS指示当前使用的命令代码可以从该片段寄存器指定的内存段中获取，其偏移值来自IP。堆栈段寄存器SS指定当前堆栈的起始地址。数据段寄存器DS表示存储当前程序使用的数据的段的起始地址。附加段寄存器ES表示当前程序使用附加段地址(通常用于存储原始数据或计算结果)的起始位置。(3)指针和地址更改寄存器：堆栈指针SP表示堆中当前堆栈顶部的地址。入站和出站命令由SP发送到堆栈顶部的偏移地址。主指针BP表示要处理堆段的数据的主地址，称为主指针寄存器。地址更改寄存器SI和DI用于容纳当前数据段的一个单位的偏移。(4)命令指针和标志寄存器：命令指针IP的功能类似于Z80 CPU上的程序计数器PC。正常运行时，BIU将采取的下一个命令的偏移地址保留在IP中。执行命令时自动添加1，指向要导入的下一个内存设备，在每个字节后添加IP内容1，在一个单词后添加IP内容2。有些指令更改IP值，有些指令通过将IP值按到堆栈中将其从堆栈中拉出。标志寄存器FLAGS是16位寄存器，共使用9个有效位，如图2.5所示。其中6位是状态标志位，3位是控制标志位。状态标志位是执行某些命令后特性结果数据的几个要素。控制标志位可由程序记录，以表示控制处理器状态或程序执行方式。2.4 8086 CPU旗标登录说明您的意义与功能。(1) 6个状态指示位功能描述如下：Carry Flag(CF)小数标志位。CF是1，表示执行加法(或减法)运算，产生进位(或借款者)的最高位元。否则为0。奇偶校验标记(PF)奇偶校验标记位。旗标位元反映运算结果中1的数字是偶数还是奇数。如果命令执行结果的低8位包含偶数个1，则pf=1；否则，PF=0。Auxiliary carry Flag(AF)辅助进位旗标位元。执行加(或减)运算，如果结果的低4位到高4位有进位(或借款人)，则af=1；否则，AF=0。ZF(零标记)零标记位。如果当前计算结果为零，则ZF=1；否则，ZF=0。SF(Sign Flag)符号旗标位元。等于计算结果的最高位。Overflow Flag(OF)溢出标志位。如果补充运算有溢出，则of=1；否则，OF=0。(2)三个控制标志位用于控制CPU操作，由命令定位和重置。Direction Flag(DF)方向标志位。用于指定字符串处理的方向。此位置为“1”时，字符串按降序处理。也就是说，地址从高到低递减。相反，按增量顺序处理。中断启用标记(IF)允许中断标记位。用于控制8086是否允许接收外部中断请求。If=1，8086响应外部中断，反之则不响应外部中断。注意：IF的状态不影响不可屏蔽中断请求(NMI)和CPU内部中断请求。Trap Flag(TF)追踪旗标位元。为调试程序而设置的陷阱控制位。在此位置“1”，8086 CPU处于单步状态，每次CPU发出命令时自动生成内部中断。重置此位后，CPU工作正常。为什么存储在2.5 8086中使用段管理？解决方案: 8086/8088的地址总线宽度为20位，最大寻址空间为1 MB。其他微处理器在物理模式下只能访问前1 MB的存储地址。实际模式是为8086/8088设计的，使用内存地址段方法解决16个字符长的系统如何提供20位地址的问题。程序员在编写程序时，将存储划分为每个段内地址空间线性增加的段。每个段的大小可达64 KB，因此段中的地址可以用16位表示。划分存储段的方法在编程方面会带来一些麻烦，但它可以扩展存储空间，并且对程序重新定位非常方便。2.6什么是逻辑地址？什么是物理地址？如何计算逻辑地址中的物理地址？解决方案：物理地址：完成存储单元或I/o端口寻址的物理地址将成为物理地址，物理地址因CPU型号而异。物理地址是CPU和存储进行数据交换时实际使用的地址，逻辑地址是程序使用的地址。物理地址由两部分组成：段主地址(段起始地址高度16个字符)和偏移地址。前者由段寄存器给出，后者表示从存储设备所在位置到段起始地址的偏移距离。当CPU对存储单元进行寻址时，将段寄存器的内容向左移动4位，并生成20位物理地址以及命令中提供的16位偏移地址。当选择命令时，CPU自动选择段寄存器CS，向左移动4位，计算命令获取的实际地址以及命令提供的16位偏移地址。在堆栈操作中，CPU自动选择堆栈段寄存器SS，将其内容向左移动4位，然后计算堆栈顶部单元的物理地址以及命令提供的16位偏移地址。每次访问操作数时，CPU都会自动选择数据段寄存器(或附加段寄存器ES)，将段基础值向左移动4位，然后添加16位偏移地址，以获得内存中操作数的物理地址。2.9在80x86计算机的输入/输出命令中，I/O针脚通常由DX寄存器提供，但是也可以在命令中直接指定00h到0fh的端口号。可以直接在命令中指定多少个I/o端口？解决方案: 00H到0FFH可以在80x86的输入/输出命令中直接指定，因此命令直接指定的I/o端口数为256个。3.1命令分为几部分？各部分的作用是什么？解决方案:每个指令由两部分组成：opcode字段和地址代码字段。Opcode字段：用于说明此指令将执行的操作。地址代码字段：用于说明命令的操作数。通常，直接提供操作数，提供操作数保留的寄存器编号，或提供操作数保留的存储设备的地址或地址的相关信息。3.2表示以下MOV命令的源操作数寻址方法：MOVAX，1234HMOVAX，BXMOVAX，BXMOVAX，TABLE；桌子；桌子。TABLE是变量名称MOVAX，1234HMOVAX，BX 1234HMOVAX，BPSIMOVAX，BX SI-1234H解决方案: MOVAX，1234H即时寻址MOVAX，BX寄存器寻址MOVAX，BX寄存器间接寻址MOVAX，tableTABLE是变量名称的直接寻址方法MOVAX，prod 1234h直接寻址方法MOVAX，BX 1234H寄存器相对寻址MOVAX，BPSI默认地址MOVAX，bx si-1234h相对地址地址寻址3.3设置：(DS)=2000H，(BX)=0100H，(SS)=1000H，(BP)=0010H，TABLE的物理地址为2000AH，(SI)查找以下每个命令源操作数的存储设备地址：MOVAX，1234HMOVAX，BXMOVAX，TABLEBXMOVAX，BPMOVAX，BPSI解决方案:存储单元地址：(DS)10H EA=2000H10H 1234H=21234H存储单元地址：(ds)10h(bx)=2000 h10 h 0100h=20100h存储单元地址：(ds)10h ea=2000 h10h 0100h 000 a h=2010 ah存储单元地址：(SS)10H EA=1000H10H 0010H=10010H存储设备地址：(ss)10h ea=1000 h10h 0010h 0002h=10012h3.4需要以下寻址方法，以便将ARRAY设置为单词数组中的第一个地址，并在AX寄存器中写入弹出第五个单词元素的命令：直接寻址寄存器间接寻址寄存器相对寻址寄存器更改默认地址寻址(1)直接寻址(2)寄存器间接寻址(3)寄存器相对寻址(4)基本寻址Mov ax、array 8 mov bx、array 8 mov bx、8 leabx和arrayMov ax、bx mov ax、array bx mov si、8MOV AX，BX SI3.5当前设置(CS)=2000H，(IP)=2000H，标签NEXT表示当前线段偏移地址为0100H，(DS)=1000H，(BX)=1000H，(11000H)JMPNEARPTR JMPBX jmpwordrarray解决方法：JMPNEARPTR此传输命令的目标传输地址为20100H JMPBX发送命令的目标发送地址为21000HJMPWORDPTRARRAY此传输命令的目标传输地址为23000H3.6当前在(CS)=2000H，(IP)=2000H，标签NEXT在3000H:1000H中定义。当前(DS)=1000H，(BX)=1000H，(11000H)=00H，(11000h)=00h，(11003H)=30H，数据段930 JMPFARPTRNEXT JMPDWORDARRAY解决方案:JMPFARPTRNEXT此传输命令的目标传输地址为：31000H JMPDWORDARRAY此传输命令的目标传输地址为30300H3.7以下每组命令之间有何区别？(1)MOV AX，1234H MOV AX，1234H(2)MOV AX，TABLEMOV AX，TABLE(3)MOV AX、TABLE LEAAX、TALBE(4)MOV AX，BX MOV AX，BX解决方案：(1)MOV AX，1234H立即将1234H发送到寄存器AX将MOV AX、prod 1234h存储库prod 1234h的内容发送到寄存器AX(2)MOV AX，TABLE将标签表的地址发送到寄存器AXMOV AX，TABLE将存储库TABLE的内容发送到寄存器AX(3)MOV AX，TABLE将标签表的地址发送到寄存器AXLEA AX，TAL