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1、 . . . .第二章作业2-2简述微处理器的工作方式、各工作方式的含义和区别是什么?它们之间是如何切换的？答：1.五种工作方式：实地址方式、保护虚地址方式、虚拟86方式、系统管理方式以及IA-32E方式。2.含义：(1)实地址方式是指处理器工作在8086/8088编程环境下的工作方式，其最大地址空间为1MB。(2)保护地址方式，又称保护虚地址方式，简称保护方式，是真正发挥处理器潜能的一种工作方式。所谓保护是指在执行多任务操作时，对不同任务使用的不同存储空间进行完全隔离，保护每个任务顺利执行，能够寻址的地址空间为实际的物理地址空间即2m（m为处理器外部地址线的引脚条数）。(3)虚拟86方式是指
2、一个多任务的环境，即模拟多个8086的工作方式。在这个方式之下，处理器被模拟成多个8086微处理器同时工作。(4) 系统管理方式（SMM）是为实现特定功能及系统安全提供的一种工作方式，SMM的功能主要包括电源管理以及为操作系统和正在运行的程序提供安全性。SMM最显著的应用就是电源管理。以上四种方式是IA-32所有处理器所具有的工作方式。 (5)从后期的P4到以Core为核心的处理器开始支持64位扩展技术，引入了IA-32E工作方式。在这种方式下，处理器支持两种模式即兼容的工作方式（兼容IA-32处理器的方式）和64位工作方式。在兼容模式下，允许在64位操作系统下运行原来的16位和32位应用程序
3、，可使用前缘REX访问64位数据，最大支持的32位地址空间，而在64位方式下，采用EM64T技术，支持64位操作，同时支持36位的地址（从Pentium Pro开始处理器的外部地址线就提供36条），支持64位线性地址，默认的地址空间为64位，默认的数据宽度为32位，指令允许32/64地址和32/64数据的混合使用，因此又把 Core为核心的处理器称为32/64处理器，与真正64位处理器有区别，可称之为具有64位功能的32位处理器。3.工作方式的相互转换如下图所示。以上工作方式中，系统管理方式需要用硬件切换即有/SMI引脚中断方可以从原来的工作方式进入系统管理方式，其它工作方式的切换均可用软件控
4、制来切换工作方式。2-3 IA-32E方式兼容模式和64位模式下，Cure X系列处理器能够寻址的物理地址空间分别有多大？ 答： 具有IA-32E工作方式处理器在兼容模式下，最大支持的32位地址空间即4GB，而在64位方式下，采用EM64T技术，支持64位操作，同时支持36位的物理地址即64GB，支持64位线性地址，默认的地址空间为64位。2-10 Pentium处理器的和两条指令流水线的功能是什么？主频为100MHz的Pentium处理器，最快执行两条指令的时间为多少ns？答：（1）U流水线主要用于执行复杂指令，而V流水线只能执行简单指令。（2）最快执行两条指令的时间是一个时钟周期，100M
5、Hz主频其一个时钟周期为1/100 (us)=10ns。2-11简述Pentium处理器的BTB的功能。答：BTB（分支目标缓冲器）可对分支指令进行预测，目的是提高流水线执行效率。在Pentium微处理器中，使用了BTB预测分支指令，这样可在分支指令进入指令流水线之前预先安排指令的顺序，而不致使指令流水线的执行产生停滞或混乱。2-18 总结一下8086/8088到Core i7处理器外部地址线、数据线条数、通用寄存器的位数以及所处的工作方式。各自的位长以及所能寻址的物理地址空间有多大？答：从8086到Corei的相关参数如下表所示表。处理器主要参数8086802868038680486Pent
6、iumP6（Pro,PII,PIII）Pentium 4Core 2 DuoCore i7Corei3/i5/ i7(二代到六代)通用寄存器位数1616323232323232/6432/6432/64外部数据线条数16163232646464646464外部地址线条数20243232323636363636物理地址空间1MB16MB4GB4GB4GB64GB64GB64GB64GB64GBI/O组织(端口个)64K64K64K64K64K64K64K64K64K64K工作方式实方式实方式保护方式实方式保护V86实方式保护、V86实，保护、V86、系统管理实、保护、V86、系统管理实、保护、V
7、86、系统管理实、保护、系统管理、IA-32E实、保护、系统管理、IA-32E实、保护、系统管理、IA-32E2-26 已经从内存1FF00000开始存放12H, 34H, 56H, 78H, 90H, ABH, CDH, EFH, 11H, 22H, 33H, 44H, 55H, 66H, 77H, 88H，99H,00H,AAH,BBH,CCH,DDH,EEH,FFH，试说明从1FF00000H开始取一个双四字的值，从1FF00008H开始取双字的值，以及从1F00010H开始取四字和一个字的值。解：按照数据低字节存放在低地址的原则，在Intel处理器中，为了保持兼容性，仍然定义一个字为1
8、6位（尽管字长已经是32位或64位）从1FF00000H开始的双四字的值8877665544332211EFCDAB9078563412H从1FF00008H开始的双字的值44332211H从1FF00010H开始的四字的值FFEEDDCCBBAA0099H从1FF00010H开始的一个字的值0099H2-32 对于IA-32或Intel 64处理器采用16位运算（用16位寄存器），求以下运算结果及相应各标志位：(1) 5439H+4567H (2) 2345H+5219H (3) 54E3H-27A0H (4) 1A9FH+E561H解：（1）5439H+4567H=99A0H0101 01
9、00 0011 1001+ 0100 0101 0110 01111001 1001 1010 0000AF=1,PF=1,ZF=0,CF=0,OF=1,SF=1(2)2345H+5219H=755EH0010 0011 0100 0101+ 0101 0010 0001 10010111 0101 0101 1110AF=0,PF=0,ZF=0,CF=0,OF=0,SF=0(3)法1直接相减54E3H-27A0H=2D43H0101 0100 1110 0011- 0010 0111 1010 00000010 1101 0100 0011AF=0,PF=0,ZF=0,CF=0,OF=0,S
10、F=0法2变减为加54E3H-27A0H=54E3+D860H=2D43H0101 0100 1110 0011+ 1101 1000 0110 00001 0010 1101 0100 0011AF=0,PF=0,ZF=0,CF=1,OF=0,SF=0说明：可见这两种方法算出的结果是一样的，但进借位标志完全不同。(4)1A9FH+E561=0000H0001 1010 1001 1111+ 1110 0101 0110 00011 0000 0000 0000 0000AF=1,PF=1,ZF=1,CF=1,OF=0,SF=02-37 内存数据如表2.26所示，指出实地址方式下，执行下列程序
11、段后AX中的值。MOVAX,1100HMOVDS,AXMOV BX,200HMOV AX,BX+62H表2.26 题2-38,2-43和2-44表（内存数据分布情况）地址数据地址数据地址数据地址数据：00011267H 00H00011237H00H00001047H00H00001007H00H00011266H70H00011236H00H00001046H01H00001006H40H00011265H 00H00011235H11H00001045H1EH00001005HF3H00011264H01H00011234H47H00001044H13H00001004H01H000112
12、63H 75H00011233H32H00001043H00H00001003H00H00011262H39H00011232H30H00001042H00H00001002H00H00011261H2AH00011231H31H00001041H1FH00001001H1FH00011260H00H00011230H36H00001040HFFH00001000HFFH解：从程序段知DS1100H，有效地址(偏移地址)200H62H262H，因此物理地址11000H262H11262H，11262H开始的一个字为7539H，所以AX7539H2-38 IA-32处理器描述符中所含有的基地址为
13、089C0000H，段界限为0003FH，求（1）G=0时该描述符所寻址段的地址范围，该段如果要存汉字，能容纳多少个？（2）G=1时，对于4K页，描述的段的地址范围。解：（1）G0,段以字节为单位，段大小段界13FH140H64,末地址段基址段大小1段基址+段界089C0000H3FH089C0000H0x89C0003F，可容纳汉字64/2=32个；（2）G1时，段大小以页为单位（4K页），段大小（段界1）4K（3FH1）1000H40000H262144，末地址段基址段大小1089C0000H400001089C0000H3FFFFH089FFFFFH,可容纳汉字262144/2=1310
14、72个。2-39 试定义IA-32处理器的两个段描述符来描述一个存储器段，均为一个可写、向上增长的用户访问的在物理存储器中、未访问过的数据段，（1）地址范围为03000000H03001FFFH，（2）01000000H027FFFFFH。 解：（1）定义段描述符就是确定段基址、段界和相关属性段基址03000000H，段界末地址首地址1FFFH，段界FFFF，因此，属性G0,另外根据IA32处理器，默认D1（32位数据）,AVL0,访问权字节, P1，DPL11，S1, TYPE001，A0，对照描述符格式31242322212019161514 131211 10 9870段基址（B31-B24）GD/BAVL段界(L19-L16) P DPLSTypeA基地址(B23-B16)4基地址（B15-B0）段界(L15-L0)0所以段描述符为： 03 40 F2 00000
