微机原理及应用答案

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1、微机原理及应用答案CH01 微型计算机概述 习题与思考题 1 微型计算机由哪些部件组成？各部件的主要功能是什么？ 解答： 微机系统 微型计算机 系统软件 外围设备：打印机、键盘、CRT、磁盘控制器等 微处理器 （CPU） 系统总线：AB、CB、DB （功能：为 CPU 和其他部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道） 存储器：只读存储器（ROM） 、随机存储器（RAM） （功能：用来存储信息） 输入/输出（I/O）接口：串/并行接口等 （功能：使外部设备和微型机相连） 算术逻辑部件(ALU） 累加器、寄存器 控制器 操作系统（OS） 系统实用程序：汇编、编译、编辑、调试程序等 （注：CPU

2、的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； 提供整修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示。 ） 2 8086/8088 CPU 由哪两部分组成？它们的主要功能各是什么？是如何协调工作的？ 解答： 微处理器 （CPU） 总线接口部件(BIU）：负责与存储器、I/O 端口传送数据 执行部件（EU）：负责指令的执行 协调工作过程： 总线接口部件和执行部件并不是同步工作的，它们按以下流水线技术原则来协调管理： 每当 8086 的指令队列中有两个空字节，或者 8088 的指令队列中有一个空字节时， 总线接口部件就会

3、自动把指令取到指令队列中。 每当执行部件准备执行一条指令时，它会从总线接口部件的指令队列前部取出指令 的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或 者 输入/输出设备，那么，执行部件就会请求总线接口部件进入总线周期，完成访问内存或者 输入/输出端口的操作；如果此时总线接口部件正好处于空闲状态，那么，会立即响应执行部件的总线请求。但有时会遇到这样的情况，执行部件请求总线接口部件访问总线时，总 线 接口部件正在将某个指令字节取到指令队列中，此时总线接口部件将首先完成这个取指令 的 操作，然后再去响应执行部件发出的访问总线的请求。 当指令队列已满，而且执行部件又没有

4、总线访问请求时，总线接口部件便进入空闲 状态。 在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于程序执行的顺序发生了改变，不 再 是顺序执行下面一条指令，这时，指令队列中已经按顺序装入的字节就没用了。遇到这种 情 况，指令队列中的原有内容将被自动消除，总线接口部件会按转移位置往指令队列装入另 一 个程序段中的指令。 3 8086/8088 CPU 中有哪些寄存器？各有什么用途？标志寄存器 F 有哪些标志位？各在 什 么情况下置位？ 解答： 寄存器功能 数据 寄存器 AX 字乘法，字除法，字 I/O BX 查表转换 CX 串操作，循环次数 DX 字节相乘，字节相除，间接 I/O 变址 寄存器 SI 源

5、变址寄存器，用于指令的变址寻址 DI 目的变址寄存器，用于指令的变址寻址 指针 寄存器 SP 堆栈指针寄存器，与 SS 一起来确定堆栈在内存中的位置 BP 基数指针寄存器，用于存放基地址，以使 8086/8088 寻址更加灵活 控制 寄存器 IP 控制 CPU 的指令执行顺序 PSW 用来存放 8086/8088CPU 在工作过程中的状态 段寄存器 CS 控制程序区 DS 控制数据区 SS 控制堆栈区 ES 控制数据区 标志寄存器 F 的标志位：控制标志：OF、DF、IF、TF；状态标志：SF、ZF、AF、 PF、CF。 标志寄存器 F 的各标志位置位情况： CF：进位标志位。做加法时出现进位

6、或做减法时出现借位，该标志位置 1；否则清 0。PF：奇偶标志位。当结果的低 8 位中 l 的个数为偶数时，该标志位置 1；否则清 0。 AF：半进位标志位。在加法时，当位 3 需向位 4 进位，或在减法时位 3 需向位 4 借位 时，该标志位就置 1；否则清 0。该标志位通常用于对 BCD 算术运算结果的调整。ZF：零标志位。运算结果各位都为 0 时，该标志位置 1，否则清 0。 SF：符号标志位。当运算结果的最高位为 1 时，该标志位置 1，否则清 0。 TF：陷阱标志位(单步标志位)。当该位置 1 时，将使 8086/8088 进入单步指令工作方式。在每条指令开始执行以前，CPU 总是先

7、测试 TF 位是否为 1，如果为 1，则在本指令执 行后将产生陷阱中断，从而执行陷阱中断处理程序。该程序的首地址由内存的 00004H00007H 4 个单元提供。该标志通常用于程序的调试。例如，在系统调试软件 DEBUG 中的 T 命令，就是利用它来进行程序的单步跟踪的。IF：中断允许标志位。如果该位置 1，则处理器可以响应可屏蔽中断，否则就不能响应 可屏蔽中断。DF：方向标志位。当该位置 1 时，串操作指令为自动减量指令，即从高地址到低地址 处理字符串；否则串操作指令为自动增量指令。OF：溢出标志位。在算术运算中，带符号的数的运算结果超出了 8 位或 16 位带符号数 所能表达的范围时，即

8、字节运算大于十 127 或小于128 时，字运算大于十 32767 或小于32768 时，该标志位置位。4 8086/8088 系统中存储器的逻辑地址和物理地址 之间有什么关系？表示的范围各为多 少？ 解答： 逻辑地址：段地址：偏移地址 物理地址：也称为绝对地址，由段基址和偏移量两部分构成。物理地址与系统中的存储 空间是一一对应的。 逻辑地址与物理地址两者之间的关系为：物理地址段地址16+偏移地址 每个逻辑段的地址范围：0000：0000HFFFFH；0001：0000HFFFFH；FFFF： 0000HFFFFH；共有 232 个地址，但其中有许多地址是重叠的（体现出逻辑地址的优势，可根据需

9、要方便地写出逻辑地址，又不影响其准确的物理地址，逻辑地址与物理地址的关 系 为多对一的关系） 。 物理地址的地址范围：00000HFFFFFH。 5 已知当前数据段位于存储器的 A1000H 到 B0FFFH 范围内，问 DS=？ 解答： A1000HA100：0000 以 A100H 为段地址的 64K 物理地址的范围是：偏移地址为 0000HFFFFH，即 A100：0000HA100：FFFFHA1000H0000HA1000H0FFFFH A1000HB0FFFH，DSA100H。 6 某程序数据段中存有两个字数据 1234H 和 5A6BH，若已知 DS=5AA0H，它们的偏移 地

10、址分别为 245AH 和 3245H，试画出它们在存储器中的存放情况 解答： 存放情况如图所示(左右两侧的写法均可)： 5AA0： 0000H 5AA0： 245AH 5AA0： 245BH 5AA0： 3245H 5AA0： 3246H 34H 12H 6BH 5AH 5AA00H 5CE5AH 5CE5BH 5DC45H 5DC46H 7 8086/8088CPU 有哪两种工作模式，它们各有什么特点？ 解答：为了适应各种不同的应用场合，8086/8088CPU 芯片可工作在两种不同的工作模式 下， 即最小模式与最大模式。 所谓最小模式，就是系统中只有一个 8086/8088 微处理器，在这

11、种情况下，所有的总 线控制信号，都是直接由这片 8086/8088CPU 产生的，系统中的总线控制逻辑电路被减到 最 少。该模式适用于规模较小的微机应用系统。 最大模式是相对于最小模式而言的，最大模式用在中、大规模的微机应用系统中。在最 大模式下，系统中至少包含两个微处理器，其中一个为主处理器，即 8086/8088CPU，其它 的微处理器称之为协处理器，它们是协助主处理器工作的。 8 若 8086CPU 工作于最小模式，试指出当 CPU 完成将 AH 的内容送到物理地址为 91001H 的存储单元操作时，以下哪些信号应为低电平：M/ IO、RD 、WR 、BHE /S7、DT/ R 。 若

12、CPU 完成的是将物理地址 91000H 单元的内容送到 AL 中，则上述哪些信号应为低电 平。若 CPU 为 8088 呢？ 解答：8086CPU 存储器写(AH9100H0001H)时为低电平的信号：WR、7 /S BHE 。 存储器读(9100H0000HAL)时为低电平的信号：RD 、R / DT 。 8088CPU 存储器写(AH9100H0001H)时为低电平的信号：WR、) /S BHE ( SS 7 0 、M/ IO。 存储器读(9100H0000HAL)时为低电平的信号：M/ IO、RD 、R / DT 。 9 什么是指令周期？什么是总线周期？什么是时钟周期？它们之间的关系如

13、何？ 解答：指令周期-CPU 执行一条指令所需要的时间称为一个指令周期(Instruction Cycle)。 总线周期-每当 CPU 要从存储器或 I/O 端口存取一个字节称为一次总线操作，相应 于某个总线操作的时间即为一个总线周期(BUS Cycle)。 时钟周期-时钟周期是 CPU 处理动作的最小时间单位，其值等于系统时钟频率的倒数，时钟周期又称为 T 状态。 它们之间的关系：若干个总线周期构成一个指令周期，一个基本的总线周期由 4 个 T 组 成，我们分别称为 T1T4，在每个 T 状态下，CPU 完成不同的动作。 10 8086/8088 CPU 有哪些基本操作？基本的读/写总线周期

14、各包含多少个时钟周期？ 什么情况下需要插入 Tw 周期？应插入多少个 Tw 取决于什么因素？ 解答：8086/8088CPU 最小模式下的典型时序有：存储器读写；输入输出；中断响应； 系 统复位及总线占用操作。 一个基本的 CPU 总线周期一般包含四个状态，即四个时钟周期； 4 3 2 1 T T T T 、 、 、 在存储器和外设速度较慢时，要在之后插入 1 个或几个等待状态； 3 T w T 应插入多少个取决于 READY 信号的状态，CPU 没有在状态的一开始采样到 READY 信号为低电平，就会在和之间插入等待状态，直到采样到 READY 信号为 高电平。 w T 3 T 3 T 4

15、T w T 11 试说明 8086/8088 工作在最大和最小模式下系统基本配置的差异。8086/8088 微机 系统中为什么一定要有地址锁存器？需要锁存哪些信息？ 解答：最大模式配置和最小模式 配置有一个主要的差别：就是在最大模式下，需要用外加 电路来对 CPU 发出的控制信号进行变换和组合，以得到对存储器和 I/O 端口的读/写信号 及 对锁存器（8282）和对总线收发器（8286）等等的控制信号。8288 总线控制器就是完成上 面这些功能的专用芯片。为多中断源的需要，常采用中断优先权控制电路（如 Intel8259A） 。 8086/8088 系统一定要有地址锁存器因为高四位地址和状态信

16、号是从同一组引脚上 分时送出的，低 16 位地址和数据是从同一组引脚上分时传输的，所以必须把地址信息锁 存 起来。 需要锁存的信息：地址信号、7 /S BHE 和 M IO/ （8086 为 IO M/ ）信号进行锁存。 12试简述 8086/8088 微机系统最小模式下从存器储读数据时的时序过程。 解答：正常的存储器读总线操作占用 4 个时钟周期，通常将它们称为 4 个 T 状态即 T1 T4。 T1 状态，IO/M=0，指出要访问存储器。送地址信号 A19-0，地址锁存信号 ALE 有效， 用来控制 8282 锁存地址。DT/ R =0，控制 8286/8287 工作在接收状态（读） 。 T2 状态，A19A16 送状态