《汇编与接口》模拟试卷及答案

中山大学本科生期末考试

考试科目：《汇编与接口》（A卷）

学年学期：2014-2015学年第三学期姓名：

学院/系：信科院计算机系学号：

考试方式：开卷年级专业：

考试时长：120分钟班别：

“考试作弊者，不授予学士学位。”------------以下为试题区域，共三道大题，总分100分,考生请在答题纸上作答------------ 一、填空题（共15小题，每小题2分，共30分）

1．Intel的16位CPU中的程序状态字PSW寄存器为___、程序计数器PC为___。

2．Intel 酷睿i系列CPU的字长为___位、地址总线宽___位。

3．在Intel x86处理器的实模式下，地址线为___位、可寻址的空间大小为___。

4．Intel 80386新增加的两个段寄存器分别为___和___。

5．在NASM中定义数据的两类汇编指令分别为___和___。

6．在NASM中$和$$分别表示___和___。

7．将AL赋值给AX的CPU指令为___，使32位通用寄存器值的字节反序的CPU指令为___。8．PC机中的中断控制器和可编程计时器的型号分别为___和___。

9．Intel处理器实模式下的中断向量表包含___个中断向量，每个中断向量有___字节。

10．IA-32中的描述符和选择符大小分别为___位和___位。

11．段选择符的低三位全为0表示___，全为1表示___。

12．启动PC机的分页机制所涉及的两个控制寄存器分别为___和___。

13．打开和关闭可屏蔽中断的CPU指令分别为___和___。

14．IDT的英文原文是___，中文译文为___。

15．PC机的键盘接口芯片和DMA控制芯片的型号分别为___和___。

二、简答题（共6小题，每小题5分，共30分）

1．Intel 8086 CPU有哪些通用寄存器？给出它们的名称含义和功用。

2．

●给出NASM和MASM的英文原文和中文译文，它们有哪些主要区别？（汇编）

●计算机系统的广义接口有哪些？计算机的硬件接口电路主要由哪三部分组成？（接口）

3．x86的实模式和保护模式各有哪些主要优缺点？

4．字符串（内存块）的字节传送使用什么CPU指令？执行指令前需要做哪些准备工作？

5．IA-32处理器的系统地址寄存器有哪些？它们各自的功用是什么？大小是多少？

6．给出IA-32段页式保护模式下（采用4KB页面大小与两级分页方式的）逻辑地址和线性地址的构成及转换成物理地址的方法和过程。

三、编程题（共4小题，每小题10分，共40分）

1．编写一个返回4字节无符号整数的十进制数串的汇编子程序GetDStr，整数通过寄存器EAX传入，返回的字符串缓冲区地址为[ES:BP]，串长在CX中。

2．编写将时钟中断号设置成20h，再将时间间隔设置成每秒30次的汇编代码段。

3．设已经初始化好的GDTR指针为GdtPtr，且已知32位代码段的选择符为SelectorCode32，写出进入保护模式汇编程序的剩余代码部分。

4．从下面的两个小题中任选一题：

1)编写可编译成COM文件的完整汇编程序，用欧美的时间格式（如May 18, 2015 Mon 02:11:48）显示

系统的当前日期和时间。（月份的缩写：Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec）。

2)编写定义和装入GDT的相关汇编代码段。其中的GDT含3个段描述符：空白（系统要求）、CODE

（代码段）和VIDEO（彩色文本窗口对应的显存数据段），代码段的基址和长度分别为SegCodeBase 和SegCodeLen。表示代码段、可读写数据段、32位段的符号常量分别为DA_C、DA_DRW和DA_32。

《汇编与接口》模拟试题参考答案

一、填空题（共15小题，每小题2分，共30分）

1．Flags、IP

2．64、36

3．20、1MB

4．FS、GS

5．Dx：DB/DW/DD、RESx：RESB/RESW/RESD

6．当前地址、当前节/段起始地址

7．MOVZX、BSW AP

8．8259A、8253/4

9．256、4

10．64、16

11．GDT/PL=0、LDT/PL=3

12．CPL、DPL

13．CR0、CR3

14．Interrupt Descriptor Table、中断描述符表

15．8042、8237A-5

二、简答题（共6小题，每小题5分，共30分）

1．8个通用寄存器（其中的X：eXtended扩展，是原8位寄存器的扩展）：

1.AX：Accumulator累加寄存器，用于算术与逻辑运算及I/O端口读写，如乘除；

2.BX：Base address基址寄存器，用于扩展地址的变址、算术与逻辑运算、DI/SI的基址，如MOV；

3.CX：Count计数寄存器，用于循环计数、左右移位数、算术与逻辑运算，如串操作；

4.DX：Data数据寄存器，用于I/O端口地址、与AX配对用于大数值的乘除法；

5.SI：Source Index源变址寄存器，用于间接寻址和字符串处理操作；

6.DI：Destination Index目的变址寄存器，也用于间接寻址和字符串处理操作；

7.BP：Base Pointer基址指针寄存器，用于过程中（堆栈内的）参数与局部变量的访问、用作SI/DI

的基址；

8.SP：Stack Pointer堆栈指针寄存器，用作栈顶指针。

2．

1）汇编：

●NASM（Netwide Assembler，网宽汇编程序）、MASM（Macro Assembler，宏汇编程序）

●区别：

1.标签：大小写——NASM区分、MASM不区分；冒号——NASM可选/均为起始地址、MASM

无冒号为变量/有冒号为代码入口地址；

2.变量类型：NASM的变量无类型、MASM的变量有类型；

3.内存寻址：NASM的内存单元必须放在方括号内[x]，没有方括号的标签x为其偏移地址；MASM

的内存单元直接使用标签本身（无方括号）x，偏移地址需使用OFFSET x；

4.子程序：在MASM中用伪操作符对PROC NEAR/FAR和ENDP来定义子程序，由near或far

属性自动生成近/远过程调用和返回；在NASM中无类似的伪操作符，必须在调用和返回指令

指明远近类型：call far和retf。

2）接口：

计算机系统的分层与接口

●计算机硬件接口电路主要由如下三部分组成：

1．控制命令逻辑电路——为接口电路的“CPU”，控制接口的全部操作。一般由命令字寄存器和控制执行逻辑组成。有些智能接口的该部分由微处理器承担。

2．状态设置和存储电路——主要由一组数据寄存器构成，用于CPU和外设协调动作。

3．数据存储和缓冲电路——也由一组数据寄存器构成，用于暂存CPU与外设之间传送的数据，以完成速度匹配工作。

3．

●实模式

?优点：编程简单、支持BIOS和中断向量表IVT、内存访问自由；

?缺点：只能访问20位地址空间（1MB）、无保护功能、不支持分页和虚拟内存管理，不能构建

现代操作系统。

●保护模式

?优点：可访问大容量内存、提供内存保护、支持内存分页/虚拟内存管理；

?缺点：编程复杂、BIOS和IVT失效。

4．

●指令：REP MOVSB

●准备：

1.将存放在数据段中的源串首（DF=1时为末）偏移地址放入(E)SI中；

2.将附加段中的目的串首（DF=1时为末）偏移地址放入(E)DI中；

3.将数据长度（单位个数/字节数）放入计数寄存器(E)CX中；

4.用CLD/STD指令设置方向标志位为0/1（默认DF=0）。

5．

●全局描述符表寄存器GDTR：存放当前GDT的32位基地址和16位界限值、用于访问当前的GDT、

48位

●局部描述符表寄存器LDTR：存放当前LDT（段）的16位段选择符、32位基地址、20位界限值和

12位属性、用于访问当前的LDT、80位

●中断描述符表寄存器IDTR：存放当前IDT的32位基地址和16位界限值、用于访问当前的IDT、

48位

●任务寄存器TR：存放当前任务状态段TSS的16位段选择符、32位基地址、20位界限值和12位属

性、用于访问当前的TSS、80位

6．

●逻辑地址：

?构成：在IA-32的分段保护模式下，48位的逻辑地址由一个16位的段选择符和一个32位的偏

移量构成

?转换：由段选择符定位指定描述符表中对应段描述符，再由段描述符中的段基地址加上逻辑地

址中的偏移量，可得到线性地址（如果没有分页，该线性地址就是物理地址）

●线性地址

?构成：采用4KB页面大小与两级分页方式时，32位的线性地址由一个10位的页目录序号、一

个10位的页表序号和一个12位的页偏移量构成

?转换：由线性地址中的页目录序号定位CR3所指的页目录中的对应页目录项，再由页目录项所

指的页表和线性地址中的页表序号定位页表中的页表项，最后由页表项所含的页基地址加上线

性地址中的页偏移量，可得到物理地址

三、编程题（共4小题，每小题10分，共40分）

1．源代码

; --------------------------------------------------------------------

dn equ 30 ; 最大位数

sbuf: resb dn ; 用于存放十进制数字串的缓冲区，大小= 常量dn（=30）

; 获取32位数据值十进制串例程

GetDStr: ; 以EAX为传递参数，[串地址]BP和[字符个数]CX为返回值

mov cx, 1 ; 当前字符个数（初始化为1）

mov bp, sbuf ; BP = fsbuf + fsbuflen - 1 = fsbuf的当前位置

add bp, dn - 1 ; BP = 串尾

mov ebx, 10 ; 除数=10

.1: ; 循环开始处

mov edx, 0 ; EDX = 0

div ebx ; EDX:EAX / EBX -> 商EAX、余EDX

add dl, 30h ; 余数+ 30h = 对应的数字符ASCII码

mov [bp], dl ; fsbuf[BP] = DL

cmp eax, 0 ; 商EAX = 0 ?

je .2 ; = 0 跳出循环

dec bp ; 数字符的当前位置BP--

inc cx ; 串长CX++

jmp .1 ; 继续循环

.2: ; 退出循环

ret ; 从例程返回

2．源代码

; 初始化8259A，将时钟中断号设置成20h -------------------------------------------------------------------

Init8259A:

mov al, 11h

out 20h, al ; 主8259A, ICW1.

call io_delay

out 0A0h, al ; 从8259A, ICW1.

call io_delay

mov al, 20h; IRQ0对应中断向量0x20

out 21h, al ; 主8259A, ICW2.

call io_delay

mov al, 28h; IRQ8对应中断向量0x28

out 0A1h, al ; 从8259A, ICW2.

call io_delay

mov al, 4 ; IR2对应从8259A

out 21h, al ; 主8259A, ICW3.

call io_delay

mov al, 2 ; 对应主8259A的IR2

out 0A1h, al ; 从8259A, ICW3.

call io_delay

mov al, 1

out 21h, al ; 主8259A, ICW4.

call io_delay

out 0A1h, al ; 从8259A, ICW4.

call io_delay

ret

; Init8259A -------------------------------------------------------------------------------------------

io_delay:

nop

nop

nop

nop

ret

; 设置8253计数器，将时间间隔设置成每秒30次

SetTimer:

mov al,34h ; 设控制字值

out 43h,al ; 写控制字到控制字寄存器

mov ax,1193182/30; 每秒30次中断（33.33ms一次）

out 40h,al ; 写计数器0的低字节

mov al,ah ; AL=AH

out 40h,al ; 写计数器0的高字节

ret

3．源代码

; 加载GDTR

lgdt [GdtPtr]

; 关中断

cli

; 打开地址线A20

in al, 92h

or al, 00000010b ; or al, 2（关闭：and al,0FDh）

out 92h, al

; 准备切换到保护模式（置CR0的PE位为1）

mov eax, cr0

or eax, 1 ; PE = 1

mov cr0, eax

; 真正进入保护模式

jmp dword SelectorCode32:0 ;执行这一句会把SelectorCode32 装入CS,

; 并跳转到Code32Selector:0处

4．

1)源代码：

org 100h ; 可编译成COM文件

; 通过AX中转，将CS的值赋给DS、ES和SS

mov ax, cs

mov ds, ax

mov es, ax

mov ss, ax

mov sp, 100h - 4 ; 置栈顶指针SP=100h-4

call newline ; 回车换行

; 获取月信息

mov al, 8 ; 月的偏移地址为8

out 70h, al ; 指定存储单元地址

in al, 71h ; 读入月信息

; 转换BCD为普通二进制值

mov cl, al ; CL = AL

shr al, 4 ; AL >> 4

mov bl, 10 ; BL = 10

mul bl ; AL *= 10

and cl, 0Fh ; 取CL的低4位

add al, cl ; AL = CL

; 计算月串地址

mov bl, 3 ; BL = 3

mul bl ; AX = AL * BL

add ax, monthstrs ; AX += monthstrs

mov bp, ax ; BP = AX 指向对应月串mov cx, 3 ; 串长CX = 3

call DispStr ; 显示字符串

; 显示空格分隔符

mov al, ' ' ; AL = ' '

call ShowChar ; 显示字符

; 获取日信息

mov al, 7 ; 日的偏移地址为7

out 70h, al ; 指定存储单元地址

in al, 71h ; 读入日信息

; 显示日信息

call ShowBCD ; 显示BCD十进制数

; 显示逗号分隔符

mov al, ',' ; AL = ','

call ShowChar ; 显示字符

; 显示空格分隔符

mov al, ' ' ; AL = ' '

call ShowChar ; 显示字符

; 显示'2'和'0'

mov al, '2' ; AL = '2'

call ShowChar ; 显示字符

mov al, '0' ; AL = '0'

call ShowChar ; 显示字符

; 获取年信息

mov al, 9 ; 年的偏移地址为9

out 70h, al ; 指定存储单元地址

in al, 71h ; 读入年信息

; 显示年信息

call ShowBCD ; 显示BCD十进制数

; 显示空格分隔符

mov al, ' ' ; AL = ' '

call ShowChar ; 显示字符

; 获取星期信息

mov al, 6 ; 星期的偏移地址为6 out 70h, al ; 指定存储单元地址

in al, 71h ; 读入星期信息

; 显示星期信息

mov bl, 3 ; BL = 3

mul bl ; AX = AL * BL

add ax, weekstrs ; AX += weekstrs

mov bp, ax ; BP = AX 指向对应星期串

mov cx, 3 ; 串长CX = 3

call DispStr ; 显示字符串

; 显示空格分隔符

mov al, ' ' ; AL = ' '

call ShowChar ; 显示字符

; 获取时信息

mov al, 4 ; 时的偏移地址为4

out 70h, al ; 指定存储单元地址

in al, 71h ; 读入时信息

; 显示时信息

call ShowBCD ; 显示BCD十进制数

; 显示冒号分隔符

mov al, ':' ; AL = ':'

call ShowChar ; 显示字符

; 获取分信息

mov al, 2 ; 分的偏移地址为2

out 70h, al ; 指定存储单元地址

in al, 71h ; 读入分信息

; 显示分信息

call ShowBCD ; 显示BCD十进制数

; 显示冒号分隔符

mov al, ':' ; AL = ':'

call ShowChar ; 显示字符

; 获取秒信息

mov al, 0 ; 秒的偏移地址为0

out 70h, al ; 指定存储单元地址

in al, 71h ; 读入秒信息

; 显示秒信息

call ShowBCD ; 显示BCD十进制数

; 退回DOS

mov ax, 4c00h ; ┓退出程序

int 21h ; ┛回到DOS

monthstrs: ; 定义月串数组

db 'Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'

weekstrs: ; 定义星期串数组

db 'Sun'

db 'Mon'

db 'Tue'

db 'Wed'

db 'Thu'

db 'Fri'

db 'Sat'

; ------------------------------------------------------------------- ShowBCD: ; 显示单字节BCD十进制数（以AL为传递参数）push ax ; 保存AL进栈

shr al, 4 ; AL >> 4 （高位数字）

add al, 30h ; 数字字符= 数值+=30h

call ShowChar ; 显示字符

pop ax ; 从栈中恢复AL

and al, 0Fh ; 取AL的低4位

add al, 30h ; 数字字符= 数值+=30h

call ShowChar ; 显示字符

ret ; 从例程返回

; ------------------------------------------------------------------- ShowChar: ; 显示单个字符（以AL为传递参数）

mov ah, 0Eh ; 功能号（以电传方式显示单个字符）

mov bl, 0 ; 对文本方式置0

int 10h ; 调用10H号中断

ret ; 从例程返回

; -------------------------------------------------------------------

newline: ; 换行（显示回车符和换行符）

; 显示回车符CR（置当前列号=0）

mov ah, 0Eh ; 功能号

mov al, 0Dh ; 设置AL为回车符CR（ASCII码为0DH）mov bl, 0 ; 对文本方式置0

int 10h ; 调用10H号显示中断

; 显示换行符（当前行号++）

mov ah, 0Eh ; 功能号

mov al, 0Ah ; 设置AL为换行符LF（ASCII码为0AH）mov bl, 0 ; 对文本方式置0

int 10h ; 调用10H号显示中断

ret ; 从例程返回

; --------------------------------------------------------------------

DispStr: ; 显示字符串例程（需先置串长CX和串地址BP）

; 获取当前光标位置（返回的行列号分别在DH和DL中）

push cx ; 保护CX（进栈）

mov ah, 3 ; 功能号

mov bh, 0 ; 第0页

int 10h ; 调用10H号显示中断

pop cx ; 恢复CX（出栈）

; 在当前位置显示字符串（串长CX和串地址BP已预先设置好了）

mov ah, 13h ; BIOS中断的功能号（显示字符串）

mov al, 1 ; 光标放到串尾

mov bh, 0 ; 页号= 0

mov bl, 0Fh ; 字符颜色= 不闪（0）黑底（000）白字（0111）

int 10h ; 调用10H号显示中断

ret ; 从例程返回

2)源代码：

; GDT（定义全局描述符表）

; 段基址, 段界限, 属性

LABEL_GDT: Descriptor 0, 0, 0 ; 空描述符LABEL_DESC_CODE: Descriptor SegCodeBase, SegCodeLen-1, DA_C + DA_32; 代码段LABEL_DESC_VIDEO: Descriptor 0B8000h, 0ffffh, DA_DRW ; 显存数据段; GDT 结束

; 定义48位的GDT参数结构GdtPtr（16位界限+ 32位基地址）

GdtLen equ $ - LABEL_GDT ; GDT长度

GdtPtr dw GdtLen - 1 ; GDT界限

dd 0 ; GDT基地址

……

; 为加载GDTR 作准备

xor eax, eax

mov ax, ds

shl eax, 4

add eax, LABEL_GDT ; eax <-- GDT基地址

mov dword [GdtPtr + 2], eax ; [GdtPtr + 2] <-- GDT基地址

; 加载GDTR

lgdt [GdtPtr]