《微型计算机原理与汇编语言程序设计》秦贵和,赵大鹏第三章部分习题答案.pdf

第三章 Pentium 系列微处理器的基本结构课后答案：3.3 Pentium 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0CR1CR2CR3CR和4CR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。3.5 IP/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。3.7 Pentium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。3.9 Pentium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ADS、BRDY、7BE0BE、CACHE、KEN、NA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BE7BE0：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 0 Cache、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 0 Cache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。3.12 Pentium总线操作有几种时钟状态？12T、2T P、TD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。为避免出现这些情形，采取的保护机制。Pentium 微处理器有多种保护方式，其中最突出的是环保护方式。环保护是在用户程序与用户程序之间、用户程序与操作系统之间实行隔离，通过特权级实现。特权级：4 级，03（高低），0 级分配给操作系统核心。