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微机原理复习资料

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微机原理复习资料 

1． 解释下列名词术语：

（1）逻辑地址     

（2）物理地址     （3）汇编   （4）虚拟存储技术   （5）区域性定理  （6）偏移量  （7）汇编程序  （8）寻址方式 （9）保护方式  （10）实地址方式 （11）段选择子  （12）线性地址 （13）异常  （14）端口   （15）软件中断  （16） 伪指令   （17）最大模式    （18）最小模式  （19）总线周期  （20）总线  （21） 输入/输出接口   （22）编程结构   （23）硬件中断   （24）CISC和RISC  （25） 超标量流水线技术   （26）分支预测技术   （27）描述符和描述附表  （28）  Cache技术

2． 8086系统中存储单元的物理地址为2AB00H，若偏移量为1000H，则段基值为多少？

3． 设8086系统现行数据段位于存储器10000H~1FFFFH单元，则DS寄存器的内容应为多少？

4． 某8086系统中已知当前（SS）=1200H，（SP）=080AH，说明该堆栈段在存储器中的物理地址范围。

若在当前堆栈中存入10个字节数据后，那么SP的内容为何值？

5． 判断下列指令是否正确，并说明理由。

（1）MOV  BX，AL

（2）MOV  AX，CS：

[BX]

（3）MOV  [50-BX]，AX

（4）MOV  5，AL

（5）MOV  BX，[BX+OFFSETB]

（6）MOV  AL，0000000010101101B

（7）MOV  AX，SS：

[SP+DI]

（8）MOV  AX，WORDPTRBX

（9）MOV  DX，[BX+BP]

（10）MOV  AX，BX-2

（11）PUSH  SP

（12）POP  CS

（13）XCHG  SP，BP

（14）OUT  258H，AL

（15）SHL  AX，2

（16）INC  AL，1

（17）ADD  [BX]，20H

（18）SUBBYTEPTR[BX]，[DI]

（19）CMP  CL，100H

（20）MUL  25

6． 指出下列各指令中源操作数和目的操作数的寻址方式。

（1）              MOV  [BP+SI]，AX

（2） MOV  CX，[DI+4]

（3） MOV  WORDPTR[SI]，300

（4） PUSHF

（5） AND  AX，B+6

（6） ADD  AX，[BX+DI+8]

（7）IN  AL，20H

（8）OUT  20H ， AL

（9）IN   AL，DX

（10）OUT   80H，DX

7．       写出下列各程序段执行后AL的值。

（1） MOVAL，1            

（2）  MOV  AL， 0FH

      ROR  AL，1                XOR  AL，0FFH

      OR  AL，AL               MOV  CL，7

      NEG  AL                   SHR  AL，CL

（3） MOV  AL，BL       （4） MOV  AL，34H

      NOT  AL                   STC

      XOR  AL， BL             OR  AL，3

      OR  AL，BL               ADC  AL，1

8． 设AX=1234H，BL=91H，分别执行下述指令后AX=？

，各标志位的值是什么？

（1）   ADD  AL，BL

（2）   SUB  AL，BL

（3）            MUL BL

（4）            DIV  BL

9. 与前几代CPU相比，Pentium主要采用了哪些先进技术？

10. 从体系结构上，Pentium从哪些方面进行了改进？

11.Pentium有哪三种工作方式？

为什么要这么多工作方式？

12.Pentium通常工作于什么方式？

能够一开机就进入这种方式吗？

13. 微型机系统中存储器的层次化总体结构是如何体现的？

系统在运行时存储器各层次之间是如何协调的？

14. 从PentiumPro开始，寻址空间达到64GB，这是怎么算出来的？

15.Cache是怎样一种存储器？

有什么特点？

16.Pentium的两级Cache组织采用什么协议？

（MESI协议）

17.Cache的组织方式有哪几种？

各有什么特点？

18. 影响Cache的主要性能因素是什么？

19.    判断MEN单元的数据，编程将奇数存入MENA单元，将偶数存入MENB单元。

20.    试统计9个数中的偶数的个数，并将结果在屏幕上显示。

21.    试将一串16位无符号数加密，加密方法是将每个数乘2。

22.    根据DL寄存器的D3位，完成两个压缩BCD数X和Y的加减运算。

D3=0时，作加法；D3=1时，作减法，并将结果存入寄存器DL。

23.    编程统计BLOCK1和BLOCK2两个字型数据中，对应位不同的有多少位？

24.    完成10个8位的压缩BCD数相加，且将结果显示出来。

25.   编程完成两个16位组合的BCD码相减。

26.   编写程序，将一串凌乱的字母按从小到大的顺序排列。

27.   编程将键盘上输入（以回车键结束）的小写字母变成大写字母在屏幕上输出。

28.   将BX的值以16进制的形式显示在屏幕上

1. 

（1）.逻辑地址：

在有地址变换功能的计算机中,访内指令给出的地址（操作数）叫逻辑地址,也叫相对地址。

用段基值和段内偏移量来表示,段基值确定它所在的段居于整个存储空间的位置,偏移量确定它在段内的位置,

（2）.物理地址：

要经过寻址方式的计算或变换才得到内存储器中的实际有效地址。

（3）.汇编：

汇编程序是系统软件中语言处理的系统软件。

汇编程序把汇编语言翻译成机器语言的过程。

（4）.虚拟存储技术：

就是把内存与外存有机的结合起来使用，从而得到一个容量很大的“内存”，一个计算机系统为了解决主存容量不够大的问题，采用大容量的辅助存储器，把程序和数据先放在辅存中，当程序要执行、数据要用时，可以把程序和数据的一部分调入主存由CPU处理，然后将执行和处理过的程序和数据调口辅存，再调入下面即将执行和处理的程序和数据……这样直到程序执行完毕。

这种调进、调出由计算机系统的硬件和软件（操作系统）统一管理，自动进行时，就把主存和辅存统一看成一个存储器，这个存储器被称为虚拟存储器。

它有辅存的容量。

又有接近主存的速度。

（5）.区域性定理：

包括时间区域性和空间区域性，即存储器中某一数据被存取后可能很快又被存取或它附近的数据也很快被存取。

（6）.偏移量：

把存储单元的实际地址与其所在段的段地址之间的距离称为段内偏移，也称为“有效地址或偏移量”。

（7）.汇编程序：

用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的软件程序叫汇编程序。

（8）.寻址方式：

就是寻找操作数或操作数地址的方式。

（9）.保护方式：

是处理器完成初始化以后，进入可提供多任务环境中各种复杂功能存储管理机制，使各任务数据独立，并进行不同程序保护的。

工作模式。

（10）.实地址方式：

处理器再加电复位时，对系统进行初始化，为保护方式所需的数据结构做好准备工作的阶段。

（11）.段选择子：

在保护方式下，程序给出的48位逻辑地址被分为段选择子和段内偏移量两部分，段寄存器中的内容就是段选择子线性地址:

逻辑地址到物理地址变换之间的中间层。

程序代码会产生逻辑地址，或者说是段中的偏移地址，加上相应段的基地址就生成了一个线性地址

（12）.异常：

指令执行过程中产生错误，以及错误处理过程和内部中断软件中断统称为异常。

（13）.端口：

可以认为是计算机与外界通讯交流的出口。

其中硬件领域的端口又称接口，如：

USB端口、串行端口等。

软件领域的端口一般指网络中面向连接服务和无连接服务的通信协议端口，是一种抽象的软件结构，包括一些数据结构和I/O（基本输入输出）缓冲区。

（14）.中断：

系统内发生任何非寻常的或非预期的急需处理事件，使得CPU暂时中断当前正在执行的程序而转去执行相应的时间处理程序。

待处理完毕后又返回原来被中断处继续执行或调度新的进程执行的过程。

   （15）软件中断  是CPU根据某条指令或者软件对标志寄存器中的某个标志的设置而产生的，从软件中断的产生过程来说，完全和硬件无关。

特点：

    ①用一条指令进入中断处理子程序，并且，中断类型码由指令提供。

    ②不执行中断响应总线周期，也不从数据总线读取中断类型码。

    ③不受中断允许标志IF的影响

    ④执行过程中可响应外部硬件中断

    ⑤软件中断没有随机性

   （16）伪指令  伪指令是汇编程序对源程序进行汇编时处理的操作命令。

   （17）最大模式  两个或多个微处理器（主处理器、协处理器）

   （18）最小模式  在系统中只有一个微处理器。

   （19）总线周期  总线周期通常指的使通过总线完成一次内存读写操作或完成一次输入输出设备的读写操作所必须的时间

   （20）总线 总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。

   （21） 输入/输出接口

   （22）编程结构  就是指从程序员和使用者的角度看到的结构，当然这种结构与CPU的内部物理结构和实际布局是有区别的。

   （23）硬件中断 硬件中断分为外部中断和内部中断。

　　外部中断一般是指由计算机外设发出的中断请求，如：

键盘中断、打印机中断、定时器中断等。

外部中断是可以屏蔽的中断，也就是说，利用中断控制器可以屏蔽这些外部设备的中断请求。

　　内部中断是指因硬件出错（如突然掉电、奇偶校验错等）或运算出错（除数为零、运算溢出、单步中断等）所引起的中断。

内部中断是不可屏蔽的中断。

   （24）CISC和RISC  复杂指令集CPU内部为将较复杂的指令译码，也就是指令较长，分成几个微指令去执行，正是如此开发程序比较容易（指令多的缘故），但是由于指令复杂，执行工作效率较差，处理数据速度较慢，PC中Pentium的结构都为CISCCPU。

RISC是精简指令集CPU，指令位数较短，内部还有快速处理指令的电路，使得指令的译码与数据的处理较快，所以执行效率比CISC高，不过，必须经过编译程序的处理，才能发挥它的效率，我所知道的IBM的PowerPC为RISCCPU的结构，CISCO的CPU也是RISC的结构。

咱们经常见到的PC中的CPU，Pentium-Pro（P6）、Pentium-II,Cyrix的M1、M2、AMD的K5、K6实际上是改进了的CISC，也可以说是结合了CISC和RISC的部分优点。

RISC与CISC的主要特征对比

比较内容CISCRISC

指令系统复杂，庞大简单，精简

指令数目一般大于200一般小于100

指令格式一般大于4一般小于4

寻址方式一般大于4一般小于4

指令字长不固定等长

可访存指令不加限制只有LOAD/STORE指令

各种指令使用频率相差很大相差不大

各种指令执行时间相差很大绝大多数在一个周期内完成

优化编译实现很难较容易

程序源代码长度较短较长

控制器实现方式绝大多数为微程序控制绝大多数为硬布线控制

软件系统开发时间较短较长

   （25）超标量流水线技术  超标量流水线是Pentium中最重要的创新技术。

所谓超标量，就是一个处理器中有多条指令流水线。

Pentium的一条流水线含有5个流水线级，分别为：

指令预取级PF、首次译码级D1、二次译码级D2、执行级EX和回写级WB。

    （26）分支预测技术 分支预测技术是提高通用处理器性能的重要方法。

分支预测的本质是削弱指令的控制相关，从而提高指令执行的并行度，提高处理器的性能。

　　由于随着流水线深度的增加，条件分支指令对流水线性能的影响也在不断增加。

如果再考虑到指令多发射的引入，条件分支指令对流水线性能的影响将进一步增加。

提高分支预测的准确性，能够有效地提高指令流水线的性能和取指令带宽的利用率。

（27）描述符和描述附表

描述符

    用来描述段的详细信息，其结构如下：

    段描述符由8字节组成，其中包括基地址（Base）和段大小（LIMIT）。

a）基地址：

一共32位，表示段基地址。

段基地址可以为4G线性空间中任意地址，注意区别于8086，80386基地址不要求16对齐。

b）段大小（LIMIT）：

一共20位，来表明段的大小。

分两种情况：

如果段的粒度为4K，则断大小为LIMIT*4K，段最大为4G字节。

如果段的粒度为1字节，则段最大为1M（2^10）字节。

粒度由描述符的高字第23位G来指明。

c）粒度（G）：

高字第23位，如果设置为1表明粒度为4K，如果设置为0，则表明粒度位1字节。

d）可用位（AVL）：

这些为可以为系统软件用，Intel保证这些位不会被利用。

e）提交位（P）：

表明该描述符是否已经被提交。

如果已经被提交则置为1，否则置为0。

如果为0，下图中标为可用的位就可以被系统软件赋值。

f）描述符权限级别（DPL）：

表明描述符访问的权限级别，被CPU用来进行权限访问控制，进行系统保护。

g）描述符类型（S）：

如果是系统描述符（LDT，TSS等数据段）则置为1；如果为数据段或者代码段则置为0。

h）类型（TYPE）：

根据描述符不同，定义各不相同。

有兴趣各位可以参考Intel手册。

描述符表

描述表就是存放描述符的线性表，表中最多可以存放8K（2^13）个描述符，因为选择子索引值一共13位，所以只能索引到2^13个描述符。

    一共存在两种描述符表，全局描述符表（GDT）和本地描述符表（LDT），以选择子的TI来表明，为哪一个表的选择子。

    每个系统必须有1个全局描述符表，所有的任务和程序共享全局描述符表。

本地描述符表是可选的，系统中可以有一个或者多个LDT，也可以没有。

比如设计为每个任务有一个自己的LDT表，也可以让多个任务共享同一个LDT。

LDT也是一个段，也会在GDT中定义。

    全局描述符表不是段，但是他存在于线性地址中。

全局描述符表的线性地址存放在GDTR寄存器中，该寄存器开机就会被初始化。

全局描述符的第一个选项不能用，表用为NULL，可以给段寄存器赋值，一访问就会报异常。

    （28）Cache技术 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。

2.  8086系统中存储单元的物理地址是2AB00H，若偏移量为1000H，则段基值是？

答案：

29B0H

3.   8086系统现行数据段位于存储器10000H~1FFFFH单元，则DS中的内容应为？

答案：

DS：

1000H

4..某8086系统中已知当前（SS）＝1200H，（SP）＝080AH，说明该堆栈段在存储器中的物理地址范围。

若在当前堆栈中存入10个字节数据后，那么SP的内容变为何值?

答案：

12000H~21FFFH；0800H；

5.判断下列指令是否正确,并说明理由。

其中，B为数据段中的字节变量。

（1）MOVBX,AL               

（2）MOVAX,CS:

［BX］（3）MOV［50-BX］,AX（4）MOV5,AL（5）MOVBX,［BX+OFFSETB］                 （6）MOVAL,0000000010101101B（7）MOVAX,SS:

［SP+DI］（8）MOVAX,WORDPTRBX（9）MOVDX,［BX+BP］（10）MOVAX,BX-2（11）PUSHSP（12）POPCS（13）XCHGSP,BP（14）OUT258H,AL15）SHLAX2（16）INCAL,1（17）ADD［BX］,20H（18）SUBBYTEPTR［BX］,［DI］（19）CMPCL,100H（20）MUL25

（1） 错误。

源与目的的类型（位数）不匹配

（2） 正确。

数据可以存于代码段

（3） 错误。

寄存器左边不能用减号（4） 错误。

立即数不能作为目的操作数

（5） 正确。

OFFSETB是立即数（6） 正确。

源操作数的值没超过8位

（7） 错误。

不能显式用SP寻址（8） 错误。

WORDPTR右边只能是存储器

（9） 错误。

没有“基址+基址”寻址方式（10） 错误。

BX-2整体应加方括号（11） 正确。

（12） 错误。

CS不能作为目的操作数（13） 正确。

（14） 错误。

258H超过8位，应使用DX寻址

（15） 错误。

移位次数大于1，应使用CL（16） 错误。

应改为INCAL

（17） 错误。

操作数的类型（位数）不确定（18） 错误。

两个操作数不能都是存储器

（19） 错误。

源与目的的类型（位数）不匹配（20） 错误。

用于指明操作位数的操作数不能是立即数

6.指出下列各指令中的源操作数和目的操作数的寻址方式

（1）MOV  [BP+SI],AX

（2）MOV  CX,[DI+4]（3）MOV  WORDPTR[SI],300

（4）PUSFH（5）ANDAX,B+6（6）ADDAX,[BX+DI+8]（7）IN  AL,20H

（8）OUT80H,AL（9）IN  AL，DX（10）OUT  80H，DX

答案：

（1） 源操作数：

  寄存器寻址     目的操作数：

基址加变址寻址

（2）源操作数：

寄存器相对寻址      目的操作数：

寄存器寻址

（3）源操作数：

  立即数寻址     目的操作数：

寄存器间接寻址  

（4）源操作数：

IO端口寻址       目的操作数：

IO端口寻址

（5）源操作数：

                 目的操作数：

（6）源操作数：

相对基址加变址寻址       目的操作数：

寄存器寻址  

（7）源操作数：

IO直接寻址       目的操作数：

IO直接寻址

（8）源操作数：

IO直接寻址       目的操作数：

IO直接寻址

（9）IO间接寻址（10）IO直接寻址 

7写出下列各程序段执行后AL的值。

（1）MOVAL,1   

（2）MOVAL,0FH      （3）MOVAL,BL     （4） MOVAL,34H

RORAL,1       XORAL,0FFH          NOTAL             STC

ORAL,AL        MOVCL,7            XORAL,BL        ORAL,3

NEGAL           SHRAL,CL           ORAL，BL        ADCAL,1

①  AL=80H ②AL=1 ③AL=0FFH ④AL=38H

8.设AX=1234H，BL=91H，分别执行下述各指令后AX=?

各标志位的值是什么？

（1）ADDAL,BL

（2）SUBAL,BL（3）MULBL（4）IMULBL（5）DIVBL（6）IDIVBL

答案

（1）AX=12C5H；OF=0，SF=1，ZF=0，AF=0，PF=1，CF=0。

（2）AX=12A3H；OF=1，SF=1，ZF=0，AF=0，PF=1，CF=1。

（3）AX=1D74H；OF=CF=1，其余的状态标志不确定。

（4）AX=0E974H；OF=CF=1，其余的状态标志不确定。

（5）AX=1420H；所有的状态标志都不确定。

（6）AX=6DD7H；所有的状态标志都不确定。

9.与前几代cpu相比，奔腾主要采用了哪些先进技术？

Pentium先进技术：

先进的体系结构、CISC和RISC相结合的技术、超标量流水线技术和分支预测技术；

10.从体系结构上，Pentium从哪些方面进行了改进？

 Pentium内部总线为32位，但和存储器相连的外部数据总线为64位支持数据成组传输

 设置了相互独立的片内代码Cache和数据Cache，使总体性能得到显著提高

 使用了分段和分页两级存储管理机制

11.Pentium有哪三种工作方式？

为什么要那么多工作方式？

   实地址方式、保护方式、虚拟8086方式

12.Pentium通常工作于哪种方式？

能过一开机就进入这种方式吗？

保护方式  不能  因为一开机就进入的方式为实地址方式       

13.微型机系统中存储器的层次化总体结构是如何体现的？

系统在运行时存储器各层次之间是如何协调的？

奔腾体系结构方面的改进：

内部总线是32位的，而数据总线为64位，使一个总线周期中，数据传输量提高那一倍。

另外，还支持数据成组传输，进一步加快那数据传输率；设置了相互独立的片内代码Cache和数据Cache，使总体性能得到显著提高；使用哪两条指令流水线并执行指令；内部集成了增强型浮点处理部件，从而不需要外接协处理器；对ADD、JMP、PUSH等常用指令采用硬件来实现，使常用指令的执行速度大大提高；采用那分段和分页两级存储管理机制，并且允许页面的大小可调，最大可达4MB，使存储管理可靠、快速；增强了信息传输准确性的检测能力和机器异常事件的处理能力；为系统的扩展提供那很好的检测和调试能力。

14.从PentiumPro开始，寻址空间达到64GB，这是怎么算出来的？

 PentiumPro配备的是36位的地址总线，其寻址空间为2的36次方=64GB

15.Cache怎样一种存储器？

有什么特点？

是一种位于CPU和驻村之间的容量较小的高速存储器    容量小、速度快

16.Pentium的两级Cache组织采用什么协议？

 采用的是MESI协议

17.cache的组织方式有哪几种？

各有什么特点？

  全相连方式    按这种方式主存的一个区块可能映像到Cache得任何一个地方

  直接映像方式  在这种方式下贮存的一个区块只能映像到Cache的一个地方

  组相联方式    将Cache分为均等容量的几路，每一路又含很多组，各路中，组的数量和编号相同，每一组又含一个或多个区块。

通过约定的机制，使主存的一个区块只能映像到cache的指定组号和指定块号的区块，但可以映像到不同路中的相应区块。

18.影响Cache的主要性能因素是什么？

     Cache芯片的速度、Cache的容量、Cache的级数、Cache组织方式、Cache行的大小、Cache对主存的写回方式

19判断MEN单元的数据，编程将奇数存入MENA单元，将偶数存入MENB单元。

DATASSEGMENT

     MEN    DW  11H,12H,13H,14H,15H,16H

     MENA    DW5DUP（?

）

     MENB    DW5DUP（?

）

DATA