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1、微型计算机技术及应用习题解答1微型计算机技术及应用习题解答第一章 微型计算机概述1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？答： 微处理器是微型计算机的核心，是微型计算机的一部分。它是集成在一块芯片上的 CPU，由运算器和控制器组成。 微型计算机包 括 微 处 理 器 、 存储器、 I/O 接 口 和 系 统 总 线 ， 是 微 型 计算 机 系 统 的 主 体 。 微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。1.2 CPU 在内部结构上由哪几部分组成？CPU 应具备哪些主要功能？答：1.CPU 在内部结构上由以下几部分组成： 算术逻辑部件(ALU)； 累加器和通用
2、寄存器组； 程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器； 时序和控制部件。2.CPU 应具备以下主要功能： 可以进行算术和逻辑运算； 可保存少量数据； 能对指令进行译码并执行规定的动作； 能和存储器、外设交换数据； 提供整个系统所需要的定时和控制； 可以响应其他部件发来的中断请求。1.3 累加器和其他通用寄存器相比，有何不同？答：许多指令的执行过程以累加器为中心；输入/输出指令一般也以累加器来完成。1.4 微处理器的控制信号有哪两类？答：一类是通过对指令的译码，由 CPU 内部产生的。这些信号由 CPU 送到存储器、I/O 接口电路和其他部件。另一类是微型机系统的其他部件送到 CPU 的。通常
3、用来向 CPU 发出请求。如中断请求、总线请求等。1.5 微型计算机采用总线结构有什么优点？答：首先是系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件面向总线的单一关系。其次是一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中，使系统功能得到扩充。1.6 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线，那么，要靠什么来区分地址或数据？答：1.数据总线是双向三态；地址总线是单向输出三态。2.数据和地址复用时，必须有一个地址选通信号来区分该总线上输出的是地址还是数据。1.7 控制总线传输的信号大致有哪几种？微型计算机技术及应用习题解答2答：包括
4、 CPU 送往存储器和 I/O 接口的控制信号，如读信号、写信号、中断响应信号、存储器和 I/O 接口区分信号等。还包括其他部件送到CPU 的信号，如时钟信号、中断请求信号、准备就绪信号等。第二章 8086 微处理器2.1 总线接口部件有哪些功能？请逐一进行说明。答：1.总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O 端口传送数据。2.具体讲： 总线接口部件要从内存取指令送到指令队列； CPU 执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件，或者把执行部件的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。2.2 8086 的总线接口部件由哪几部分组成？答：
5、4 个段地址寄存器 CS、DS 、ES、SS；16 位的指令指针寄存器IP；20 位的地址加法器；6 字节的指令队列。2.3 段寄存器 CS=1200H，指令指针寄存器 IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少？指向这一物理地址的 CS 值和 IP 值是唯一的吗？答：1.该指令的物理地址=CS10H+IP=21F00H。2.指向这一物理地址的 CS 值和 IP 值不是唯一的。2.4 8086 的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？答：1.8086 的执行部件的功能是负责指令的执行。2.4 个通用寄存器 AX、BX、CX、DX；4 个专用寄存器BP、SP、SI、DI；标志寄存器 FLAGS
6、和算术逻辑单元 ALU。2.5 状态标志和控制标志有何不同？程序中是怎样利用这两类标志的？8086的状态标志和控制标志分别有哪些？答：1.不同之处在于：状态标志由前面指令执行操作的结果对状态标志产生影响，即前面指令执行操作的结果决定状态标志的值。控制标志是人为设置的。2.利用状态标志可进行计算和判断等操作。利用控制标志可对某一种特定功能(如单步操作、可屏蔽中断、串操作指令运行的方向)起控制作用。3.8086 的状态标志有：SF 、ZF、PF 、CF 、AF 和 OF 计 6 个。8086 的控制标志有：DF、IF、TF 计 3 个。2.6 8086/8088 和传统的计算机相比在执行指令方面有
7、什么不同？这样的设计思想有什么优点？答：1.传统的计算机在执行指令时，指令的提取和执行是串行进行的。8086/8088 CPU 的总线接口部件和执行部件在提取和执行指令时是并行同时工作的。2.8086/8088 CPU 的设计思想有力地提高了 CPU 的工作效率，这也正是 8086/8088 成功的原因之一。微型计算机技术及应用习题解答32.7 总线周期的含义是什么？8086/8088 的基本总线周期由几个时钟组成？如一个 CPU 的时钟频率为 24MHz，那么，它的一个时钟周期为多少？一个基本总线周期为多少？如主频为 15MHz 呢？答：1.总线周期的含义是总线接口部件完成一个取指令或传送数
8、据的完整操作所需的最少时钟周期数。2.8086/8088 的基本总线周期由 4 个时钟周期组成。3.当主频为 24MHz 时，T =1/24MHz41.7ns，T 总 =4T 167ns 。4.当主频为 15MHz 时，T =1/15MHz66.7ns，T 总 =4T 267ns 。2.8 在总线周期的 T1、T 2、T 3、T 4 状态，CPU 分别执行什么动作？什么情况下需要插入等待状态 TW？T W 在哪儿插入？怎样插入？答：1.在总线周期的 T1、T 2、T 3、T 4 状态，CPU 分别执行下列动作： T1 状态：CPU 往多路复用总线上发出地址信息，以指出要寻找的存储单元或外设端口
9、的地址。 T2 状态：CPU 从总线上撤销地址，而使总线的低 16 位浮置成高阻状态，为传输数据做准备。总线的高 4 位(A 19A16)用来输出本总线周期的状态信息。 T3 状态：多路总线的高 4 位继续提供状态信息。低 16 位(8088为低 8 位)上出现由 CPU 写出的数据或者 CPU 从存储器或端口读入的数据。 T4 状态：总线周期结束。2.当被写入数据或者被读取数据的外设或存储器不能及时地配合 CPU传送数据。这时，外设或存储器会通过“READY ”信号线在 T3 状态启动之前向 CPU 发一个 “数据未准备好的信号” ，于是 CPU 会在T3 之后插入一个或多个附加的时钟周期
10、TW。3.TW 插在 T3 状态之后，紧挨着 T3 状态。4.插入的 TW 状态时的总线上的信息情况和 T3 状态的信息情况一样。当 CPU 收到存储器或外设完成数据传送时发出的 “准备好”信号时，会自动脱离 TW 状态而进入 T4 状态。2.9 从引腿信号上看，8086 和 8088 有什么区别？答： 8086 有 16 根数据/地址复用总线，8088 只有 8 根，称 AD7AD0。 8086 的第 28 腿为 M/ IO，8088 的第 28 腿为 M/ IO(为兼容 8080 等)。 8086 的第 34 腿为 BHE/S7，8088 的第 34 腿为 0S。2.10 在对存储器和 I
11、/O 设备读写时，要用到 IR、 W、 M、 信号，这些信号在最大模式和最小模式时分别可用怎样的电路得到？请画出示意图。微型计算机技术及应用习题解答4答：1.最小模式(以 8086 为例)：2.最大模式：用 8288 总线控制器来实现。2.11 CPU 启动时，有哪些特征？如何寻找 8086/8088 系统的启动程序？答：1.CPU 启动时，有以下特征： 内部寄存器等置为初值； 禁止中断(可屏蔽中断)； 从 FFFF0H 开始执行程序； 三态总线处于高阻状态。2.8086/8088 系统的启动程序从 FFFF0H 单元开始的无条件转移指令转入执行。2.12 CPU 在 8086 的微机系统中，
12、为什么常用 AD0 作为低 8 位数据的选通信号？答：因为每当 CPU 和偶地址单元或偶地址端口交换数据时，在 T1 状态，AD0 引腿传送的地址信号必定为低电平。而 CPU 的传输特性决定了只要是和偶地址单元或偶地址端口交换数据，则 CPU 必定通过总线低 8 位即 AD7AD0 传输数据。可见 AD0 可以用来作为接于数据总线低 8 位上的 8 位外设接口芯片的选通信号。2.13 8086 和 8088 在最大模式或最小模式时，引腿信号分别有什么不同？答：在此两种模式中，只有第 2431 腿的信号不同。引腿号24 25 26 27 28 29 30 31最小模式信号INTAALE DEND
13、T/ RM/ IOWRHLDA HOLD最大模式信号QS1 QS0 S12SLCKQ/ 1GTR/ 0另外 8088 的第 34 腿在最大模式时为高电平，最小模式时为 SS0 状态信号。8088 的第 28 腿在最小模式时为 M/ IO信号。2.14 8086 和 8088 是怎样解决地址线和数据线的复用问题的？ALE 信号何时处于有效电平？答：1.在总线周期的 T1 状态，复用总线用来输出要访问的存储器或 I/O 端口的地址给地址锁存器 8282(3 片)锁存；在其他状态为传送数据或作传送准备。地址锁存器 8282 在收到 CPU 发出的地址锁存允许信号 ALE 后，锁存地址。2.ALE 信
14、号在每个总线周期的 T1 状态为有效高电平。M/IORDIORM/IOWRIOWM/IORDMRM/IOWRMW微型计算机技术及应用习题解答52.15 BHE信号和 A0 信号是通过怎样的组合解决存储器和外设端口的读/ 写的？这种组合决定了 8086 系统中存储器偶地址体及奇地址体之间应该用什么信号来区分？怎样区分？答：1.组合情况如下： EA0 操 作 所用的数据引腿0 0 从偶地址开始读/写一个字 AD15AD01 0 从偶地址单元或端口读/写一个字节 AD7AD00 1 从奇地址单元或端口读/写一个字节 AD15AD80 11 0从奇地址开始读/写一个字(在第一个总线周期，将低 8 位数
15、送AD15AD8， 在第二个总线周期，将高 8 位数送 AD7AD0)AD15AD8AD7AD02.用 A0 信号来区分偶地址体和奇地址体。3.当 A0=0 时选中偶地址体， A0=1 时选中奇地址体。2.16 RESET 信号来到后，CPU 的状态有哪些特点？答：复位信号来到后，CPU 便结束当前操作，并对处理器标志寄存器FR、 IP、DS 、SS 、ES、其他寄存器及指令队列清 0，而将 CS 设置为FFFFH。当复位信号变为低电平后，CPU 从 FFFF0H 单元开始执行程序。2.17 在中断响应过程中，8086 往 8259A 发的两个 INTA信号分别起什么作用？答：第一个负脉冲通知
16、外部设备的接口，它发出的中断请求已经得到允许；外设接口收到第二个负脉冲后，往数据总线上放中断类型码，从而 CPU 得到了有关此中断请求的详尽信息。2.18 总线保持过程是怎样产生和结束的？画出时序图。答：1.当系统中 CPU 之外的另一个主模块要求占用总线时，通过 HOLD引腿向 CPU 发一个高电平的请求信号。如果 CPU 此时允许让出总线，就在当前总线周期完成时，于 T4 状态从 HLDA 引腿发出一个应答信号，对刚才的 HOLD 请求做出响应。同时，CPU 使地址/数据总线和控制状态线处于浮空状态。总线请求部件收到 HLDA 信号后，就获得了总线控制权，在此后一段时间，HOLD 和 HLDA 都保持高电平。在总线占有部件用完总线之后，会把 HOLD 信号变为低电平，表示现在放弃对总线的占有。8086/8088 收到低电平的 HOLD信号后，也将 HLDA 变为低电平，这样，CPU 又获得了地址/数据总线和控制状态线的占有权。2.时序图为：
