2.3 习题

2.1、在16位CPU中，有哪些8位寄存器、16位寄存器？哪些16位寄存器可分为二个8位寄存器来使用？
    a、八位寄存器：AL,AH,BL,BH,CL,CH,DL,DH
    b、十六位寄存器：AX,BX,CX,DX,CS,DS,ES,SS,SP,BP,SI,DI,IP,Flags
    c、AX,BX,CX,DX
    

2.2、和16位CPU相比，在32位CPU中，扩展了哪些寄存器？哪些寄存器的位数没变？所增加的寄存器是什么？
    a、EAX,EBX,ECX,EDX,EIP,ESI,EDI,ESP,EBP,EFlags
    b、CS,ES,DS,SS
    c、FS,GS

2.3、简述各通用寄存器的主要功能？
                     表2.1 通用寄存器的主要用途

寄存器的分类		寄存器	主　要　用　途
通 用 寄 存 器	数据 　 寄存器	AX	乘、除运算，字的输入输出，中间结果的缓存
		AL	字节的乘、除运算，字节的输入输出，十进制算术运算
		AH	字节的乘、除运算，存放中断的功能号
		BX	存储器指针
		CX	串操作、循环控制的计数器
		CL	移位操作的计数器
		DX	字的乘、除运算，间接的输入输出
	变址 寄存器	SI	存储器指针、串指令中的源操作数指针
		DI	存储器指针、串指令中的目的操作数指针
	变址 寄存器	BP	存储器指针、存取堆栈的指针
		SP	堆栈的栈顶指针
指令指针		IP/EIP
标志位寄存器		Flag/EFlag
32位 CPU的 段寄存器	16位CPU的 段寄存器	ES	附加段寄存器
		CS	代码段寄存器
		SS	堆栈段寄存器
		DS	数据段寄存器
	新增加的 段寄存器	FS	附加段寄存器
		GS	附加段寄存器

2.4、简述各段寄存器所指段的含义。
     CS:代码段，DS:数据段,ES:附加段,SS:堆栈段

2.5、IP／EIP寄存器的用途是什么？它是《计算机组成原理》中的什么概念在CPU中的具体体现？
     存放下一条执行指令.

2.6、在标志寄存器中，用于反映运算结果属性的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是什么？在Debug环境下，用什么符号来表示之？

16位标志寄存器——共用了9个标志位，它们主要用来反映CPU的状态和运算结果的特征。标志位的分布如下表所示。

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

32位标志寄存器——32位CPU也把标志寄存器扩展到32位，记为EFLAGS。它新增加了四个控制标志位，它们是：IOPL、NT、RF和VM，这些标志位在实方式下不起作用。其它标志位的位置和作用与先前的完全相同。
其主要标志位的分布如下表所示。

31

…

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

…

…

一、运算结果标志位

1、进位标志CF(Carry Flag)

进位标志CF主要用来反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生了一个进位或借位，那么，其值为1，否则其值为0。

使用该标志位的情况有：多字(字节)数的加减运算，无符号数的大小比较运算，移位操作，字(字节)之间移位，专门改变CF值的指令等。

2、PF(Parity Flag)

奇偶标志PF用于反映运算结果中“1”的个数的奇偶性。如果“1”的个数为偶数，则PF的值为1，否则其值为0。

利用PF可进行奇偶校验检查，或产生奇偶校验位。在数据传送过程中，为了提供传送的可靠性，如果采用奇偶校验的方法，就可使用该标志位。

3、AF(Auxiliary Carry Flag)

在发生下列情况时，辅助进位标志AF的值被置为1，否则其值为0：

(1)、在字操作时，发生低字节向高字节进位或借位时；
(2)、在字节操作时，发生低4位向高4位进位或借位时。

对以上6个运算结果标志位，在一般编程情况下，标志位CF、ZF、SF和OF的使用频率较高，而标志位PF和AF的使用频率较低。

4、ZF(Zero Flag)

零标志ZF用来反映运算结果是否为0。如果运算结果为0，则其值为1，否则其值为0。在判断运算结果是否为0时，可使用此标志位。

5、SF(Sign Flag)

符号标志SF用来反映运算结果的符号位，它与运算结果的最高位相同。在微机系统中，有符号数采用补码表示法，所以，SF也就反映运算结果的正负号。运算结果为正数时，SF的值为0，否则其值为1。

6、OF(Overflow Flag)

溢出标志OF用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出。如果运算结果超过当前运算位数所能表示的范围，则称为溢出，OF的值被置为1，否则，OF的值被清为0。

“溢出”和“进位”是两个不同含义的概念，不要混淆。如果不太清楚的话，请查阅《计算机组成原理》课程中的有关章节。

状态控制标志位是用来控制CPU操作的，它们要通过专门的指令才能使之发生改变。

1、追踪标志TF(Trap Flag)

当追踪标志TF被置为1时，CPU进入单步执行方式，即每执行一条指令，产生一个单步中断请求。这种方式主要用于程序的调试。

指令系统中没有专门的指令来改变标志位TF的值，但程序员可用其它办法来改变其值。

2、IF(Interrupt-enable Flag)

中断允许标志IF是用来决定CPU是否响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。但不管该标志为何值，CPU都必须响应CPU外部的不可屏蔽中断所发出的中断请求，以及CPU内部产生的中断请求。具体规定如下：

(1)、当IF=1时，CPU可以响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求；

(2)、当IF=0时，CPU不响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。

CPU的指令系统中也有专门的指令来改变标志位IF的值。

3、DF(Direction Flag)

方向标志DF用来决定在串操作指令执行时有关指针寄存器发生调整的方向。具体规定在第5.2.11节——字符串操作指令——中给出。在微机的指令系统中，还提供了专门的指令来改变标志位DF的值。

、32位标志寄存器增加的标志位

1、I/O特权标志IOPL(I/O Privilege Level)

I/O特权标志用两位二进制位来表示，也称为I/O特权级字段。该字段指定了要求执行I/O指令的特权级。如果当前的特权级别在数值上小于等于IOPL的值，那么，该I/O指令可执行，否则将发生一个保护异常。

2、NT(Nested Task)

嵌套任务标志NT用来控制中断返回指令IRET的执行。具体规定如下：

(1)、当NT=0，用堆栈中保存的值恢复EFLAGS、CS和EIP，执行常规的中断返回操作；

(2)、当NT=1，通过任务转换实现中断返回。

3、RF(Restart Flag)

重启动标志RF用来控制是否接受调试故障。规定：RF=0时，表示“接受”调试故障，否则拒绝之。在成功执行完一条指令后，处理机把RF置为0，当接受到一个非调试故障时，处理机就把它置为1。

、虚拟8086方式标志VM(Virtual 8086 Mode)

如果该标志的值为1，则表示处理机处于虚拟的8086方式下的工作状态，否则，处理机处于一般保护方式下的工作状态。

2.7、在标志寄存器中，用于反映CPU状态控制的标志位有哪些？它们每一位所表示的含义是什么？在Debug环境下，用什么符号来表示之？

2.8、填空

1)、16位/32位CPU在取指令时，分别需要用到的寄存器有  CS     和   IP    、   CS   和   EIP  ；

2)、访问堆栈段栈顶单元要由  SS 段寄存器和  SP  寄存器组合来寻址，访问堆栈段中的单元要由  SS  段寄存器和  BP   寄存器组合来寻址；

3)、用基指针(BP)寻址存储器，则其用到的段寄存器是  SS  ；

4)、访问数据段中的单元要由  DS  段寄存器和  DX  寄存器组合来寻址；

5)、在16位/32位微机系统中，程序最多能同时使用 65536 数据段和 1M 数据段；

2.9、假设用以下寄存器组合来访问存储单元，试求出它们所访问单元的物理地址。

1)、DS=1000H和DI=2000H
3)、SS=2300H和BP=3200H
5)、SS=2900H和SP=3A00H

2)、DS=2000H和SI=1002H
4)、DS=A000H和BX=1000H

2.10、在实方式下，一个20位的物理地址最多可有 65536 个段值和偏移量来表示。

2.11、在默认情况下，哪些寄存器可用于读取堆栈段的数据?SS,SP

2.12、按组画出下列数值在内存中的存储形式(假设同组分配在连续存储单元中)。

1)、字节值：1、2、'1'、'A'、'a'和0；
2)、字值：12H、6502H、-1和0；
3)、双字值：-765H、12345678H和0；