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1、1微型计算机原理习题 3（P117）参考答案（部分题号与教材有错位，请注意）3.1 为什么要研究 8086/8088 微处理器及其系统?这比直接研究 32 位微处理器及其系统有何优缺点?解:尽管 8086/8088 后续的 80286、80386、80486 以及 Pentium 系列 CPU 结构和功能已发生很大变化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，他们仍然是经典的 8086/8088CPU 的延续与提升。3.2 8086 CPU 有多少根数据线和地址线？它能寻址多少内存地址单元和 I/O 端口？8088CPU又有多少根数据线和地址线？为什么要设计 8088CPU？解：8086 CPU
2、 有 16 根数据线和 20 根地址线，可寻址 1MB 存储单元和 64KB 的 I/O 端口。8088 CPU 有 16 位内部数据线和 8 条外部数据总线，20 根地址线。8088 CPU 是 8086 CPU 的向下兼容版，这样设计主要为了与 INTEL 原有的 8 位外围接口芯片直接兼容。3.3 8086 CPU 内部按功能可分为哪两大部分？他们各自的主要功能是什么？解：从功能上讲，8086 可分为两个部分，即总线接口单元（bus interface unit，BIU）和执行单元（execution unit ，EU） 。总线接口单元（BIU）的功能是负责 CPU 与存储器或 I/O
3、设备之间的数据传送。EU 的功能只是负责执行指令；执行的指令从 BIU 的指令队列缓冲器中取得，执行指令的结果或执行指令所需要的数据，都由 EU 向 BIU 发出请求，再由 BIU 经总线控制电路对存储器或外设存取。 3.4 8086 CPU 内部的总线接口单元 BIU 由哪些功能部件组成？他们的基本操作原理是什么？解：BIU 内有 4 个 16 位的段地址寄存器 CS、DS 、SS 和 ES，16 位指令指针 IP，6 字节指令队列缓冲器，20 位地址加法器和总线控制电路。基本操作原理是 BIU 要从内存取指令送到指令队列缓冲器；CPU 执行指令时，总线接口单元要配合执行单元从指定的内存单元
4、或者外设端口中取数据，将数据传送给执行单元，或者把执行单元的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。3.5 什么叫微处理器的并行操作方式？为什么说 8086 CPU 具有并行操作的功能？在什么情况下 8086 的执行单元 EU 才需要等待总线接口单元 BIU 提取指令？解：并行操作，就是 CPU 执行完 1 条指令后就可以立即执行下一条指令，而不需要像以往 8位 CPU 那样重复的进行先取指令和后执行的指令串行操作。16 位 CPU 的这种并行操作的特点，提高了总线的信息传输效率和整个系统的执行速度。只有当遇到转移指令、调用指令或返回指令时，或者当某一条指令在执行过程中，需要频繁访问内存以至
5、于总线接口单元没有空闲从内存将指令提取到指令队列中时，才需要等待总线接口单元 BIU 提取指令。3.6 逻辑地址和物理地址有什么区别？为什么 8086 微处理器要引入“段加偏移”的技术思想？段加偏移的基本含义又是什么？试举例说明。解： 逻辑地址由 16 位段地址和 16 位段内偏移量（又称有效地址）组成，程序中指令必须通过逻辑地址访问内存。物理地址是由 20 条地址线信号指示的内存地址，在电路中必须使用这 20 条物理的地址信号线访问内存。物理地址 =段地址16+有效地址。参考教材： P54 第 311 行 P56 “2。段寄存器”的第 1 段 P70 “3。3。5 段加偏移 寻址机制允许重定
6、位”2段加偏移的基本含义是：将段寄存器内容左移 4 位后与 16 位偏移地址相加。例：假设CS=FA00H，IP=0300H，这是物理地址为 0FA300H。3.7 在微处理器中设置指令队列缓冲器有什么作用？8086 与 8088 CPU 中的指令队列有何区别？解：指令队列缓冲器在执行指令的同时，可以从内存中取下面一条或几条指令，取来的指令就依次暂放在指令队列中。区别：8086 指令队列为 6 个字节，8088 为 4 字节；8086 指令队列只要空出 2 个，而8088 只要空出 1 个指令字节时，BIU 便自动执行取指操作，直到填满为止。3.8 8086 CPU 的基址寄存器 BX 和基址
7、指针（或基址指针寄存器）BP 有何区别？基址指针BP 和堆栈指针 SP 在使用中有何区别？解：基址寄存器 BX 在查表指令 XLAT 中存放表的起始地址，而基址指针 BP 用来存放堆栈地址。指针寄存器 SP 和 BP 都用来指示存储位于当前堆栈段中的数据所在的地址，但 SP 和 BP在使用上有区别。入栈和出栈指令是由 SP 给出栈顶的偏移地址，故称为堆栈指针寄存器。而BP 则是存放位于堆栈段中的一个数据区的基地址的偏移地址，故称为堆栈基址指针寄存器。 3.9 段地址和段起始地址相同吗？两者是什么关系？8086 的段起始地址就是段基址吗？它是怎样获得的？解：不同。为了使 8086/8088 CP
8、U 能够寻址 1MB 内存空间，在其内部设计了一组 16 位的段寄存器，用这些段寄存器的内容作为段地址，再由段寄存器左移 4 位形成 20 位的段起始地址。8086 的段起始地址就是段基址。由段寄存器左移 4 位形成 20 位的段基址。3.10 微处理器在实模式下操作时，段寄存器的用途是什么？解：为了使 8086/8088 CPU 能够寻址 1MB 内存空间，在其内部设计了一组 16 位段寄存器，用这些段寄存器的内容作为段地址，再由段寄存器左移 4 位形成 20 位的段起始地址，它们通常被称为段基址；这样，8086/8088 就有可能寻址 1MB 存储空间并将其分为若干个逻辑段，提供在内存中的
9、重定位功能。3.11 在实模式下，若段寄存器中装入如下数值，试写出每个段的起始地址和结束地址。（1）1000H （2 ）1234H （3）E000H （4）AB00H解：（1）起始地址：10000H 结束地址：10000H+FFFFH=1FFFFH（2）起始地址：12340H 结束地址：12340H+FFFFH=2233FH（3）起始地址：E0000H 结束地址：E0000H+FFFFH=EFFFFH（4）起始地址：AB000H 结束地址：AB000H+FFFFH=BAFFFH3.12 微处理器在实模式下操作，对于下列 CS：IP 组合，计算出要执行的下条指令的存储器地址。（1）CS=1000
10、H 和 IP=2000H （2）CS=2400H 和 IP=1A00（3）CS=1A00 和 IP=B000H （4）CS=3456H 和 IP=ABCDH解：（1）下条指令地址：10000H+2000H=12000H（2）下条指令地址：24000H+1A00H=25A00H（3）下条指令地址：1A000H+B000H=25000H（4）下条指令地址：34560H+ABCDH=3F12DH 3.13 8086 在使用什么指令时，用哪个存储器保存记数值？解：在使用无条件重复指令 REP 时，CX 寄存器用来保存记数值；在使用循环控制指令 LOOP 时，CX 寄存器用来保存记数值。3.14 IP
11、寄存器的用途是什么？它提供的是什么信息？解：简单地说，IP 寄存器指示即将执行的下一条指令的段内偏移地址。一般情况下，CPU 每取一个指令字节，IP 就自动加 1，从而保证程序的顺序运行。程序控制类指令改变 IP 值，从3而改变程序的运行顺序。3.15 8086 的进位标志位有哪些运算指令来置位？解：当执行加法、减法、乘法指令、BCD 调整指令、移位和循环指令都会影响进位标志，但使 CF 置位的运算指令只有 NEG 指令（STC 不算运算指令） 。 3.16 如果带符号数 FFH 与 01H 相加，会产生溢出吗？解：0FFH+01H=0H ，所以不会产生溢出。3.17 某个数包含有 5 个 1
12、，它具有什么奇偶性？解：奇偶性为奇，标志 PF=0 3.18 某个数为全 0，它的零 标志位为 0 吗？（题目不好 ,应该改为：某指令执行后，其结果为全0，它的零标志位为 0 吗？）解：不为 0，零标志 ZF=13.19 用什么指令设置哪个标志位，就可以控制微处理器的 INTR 引脚？解：用 STI 和 CLI 指令控制 IF 标志，就可以控制微处理器的 INTR 引脚。3.20 微处理器在什么情况下才执行总线周期？一个基本的总线周期由几个状态组成？在什么情况下需要插入等待状态？解：为了从存储器中取得指令或者与一个存储单元或 I/O 接口单元传送数据，需要它的总线接口单元执行一个总线周期。一个
13、总线周期由 T1、T 2、T 3 和 T4 这四个状态。由于外设或存储器的速度较慢，不能及时的配合 CPU 传送数据。这时，外设或存储器就会通过“READY”的信号线在 T3 状态启动之前向 CPU 发一个 “数据未准备好”信号，表示他们还来不及同 CPU 之间传送数据，于是，CPU 会在 T3 之后自动插入一个或多个附加的时钟周期 TW，这个 TW 就叫等待状态。3.21 什么叫做非规则字，微处理器对非规则字是怎样操作的？解：对内存中存放的字数据，其低位字节在奇数地址开始存放，称为非规则存放，存放的字叫非规则字。8086 对非规则字必须分两次访问。3.22 8086 对 1MB 的存储空间是
14、如何按高位库和低位库来进行选择和访问的？用什么控制信号来实现对两个库的选择？解：8086 的 1MB 存储空间分为两个 512KB 的存储体，又称存储库，分别叫高位库和低位库，低位库与数据总线 D7D0 相连，该库中每个单元的地址均为偶数地址，高位库与数据总线D15D8 相连，该库中每个单元的地址均为奇数地址。用 A0 对低位库和用 BHE 对高位库实现选择控制。3.23 堆栈的深度由哪个寄存器确定？为什么说一个堆栈的深度最大为 64kB？在执行一条入栈或出栈命令时，栈顶地址将如何变化？解：堆栈的深度由堆栈指针 SP 来确定。因为存储器中包括堆栈段在内的每一个逻辑段至多可包含 64KB 长的连
15、续存储单元，所以一个堆栈的深度最大为 64KB。执行 PUSH s 指令时，先 SPSP2，再SS：SPS执行 POP d 指令时，先 dSS：SP，再 SPSP+23.25 8086/8088CPU 对 RESET 复位信号的复位脉冲宽度有何要求？复位后内部寄存器的状态如何？解：RESET 复位信号的复位脉冲宽度不得小于 4 个时钟周期。复位后各个寄存器状态如下：CS=0FFFFH，DS=ES=SS=0 ， F=0，指令队列清空。3.26 ALE 信号起什么作用？它在使用时能否被浮空？DT/R 信号起什么作用？它在什么情况下被浮置为高阻状态？解：它是 8086/8088 提供给地址锁存器 8
16、282/8283 的控制信号，高电平有效。 ALE 在使用时不能被浮空。4在使用 8286/8287 作为数据总线收发器时， DT/R 信号用来控制 8286/8287 的数据传送方向。在 DMA 方式时，它被置为高阻状态。3.27 8086/8088CPU 的哪些引脚采用了时分复用技术？ 哪些引脚具有两种功能？解：地址/数据总线 AD15AD0，地址/状态总线 A19/S6A16/S3，BHE/S 7 采用了分时复用技术。MN/MX、DT/R、M/IO、RQ/GT1、RQ/GT0 具有两种功能。3.28 8086/8088CPU 的微机系统有哪两种工作方式？它们由什么引脚来实现控制？这两种工作方式的主要特点和区别如何？解：8086/8088 CPU 微机系统有最大和最小两种工作方式。他们由 MN/MX 引脚实现控制。MN/MX
