微机原理答案南京理工大学.docx

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微机原理答案南京理工大学

CH01微型电脑概述

1．微型电脑由哪些部件组成？

各部件的主要功能是什么？

解答：

微机系统

微型电脑

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的功能－－①可以进行算术和逻辑运算；

②可保存少量数据；

③能对指令进行译码并执行规定的动作；

④能和存储器、外设交换数据；

⑤提供整修系统所需要的定时和控制；

⑥可以响应其他部件发来的中断请示。

〕

2．8086/8088CPU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：

①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，总线接口部件就会自动把指令取到指令队列中。

②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。

③当指令队列已满，而且执行部件又没有总线访问请求时，总线接口部件便进入空闲状态。

④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。

3．8086/8088CPU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：

①控制标志：

DF、IF、TF；②状态标志：

SF、ZF、AF、

PF、CF、OF。

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

00004H~00007H4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：

0000H～FFFFH；0001：

0000H～FFFFH；…；FFFF：

0000H～FFFFH；共有232个地址，但其中有许多地址是重叠的〔表达出逻辑地址的优势，

可根据需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：

00000H～FFFFFH。

5．已知当前数据段位于存储器的A1000H到B0FFFH范围内，问DS=？

解答：

A1000H→A100：

0000以A100H为段地址的64K物理地址的范围是：

偏移地址为

0000H～FFFFH，即A100：

0000H～A100：

FFFFH→A1000H＋0000H～A1000H＋0FFFFH

＝A1000H～B0FFFH，∴DS＝A100H。

6．某程序数据段中存有两个字数据1234H和5A6BH，假设已知DS=5AA0H，它们的偏移地址分别为245AH和3245H，试画出它们在存储器中的存放情况

解答：

存放情况如下图（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．假设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。

假设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。

假设CPU为8088呢？

解答：

8086CPU

①存储器写（AH→9100H[0001H]）时为低电平的信号：

WR、BHE/S7。

②存储器读（9100H[0000H]→AL）时为低电平的信号：

RD、DT/R。

8088CPU

①存储器写（AH→9100H[0001H]）时为低电平的信号：

WR、BHE/S7、M/IO。

②存储器读（9100H[0000H]→AL）时为低电平的信号：

M/IO、RD、DT/R。

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（InstructionCycle）。

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（BUSCycle）。

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：

假设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T1～T4，在每个T状态下，CPU完成不同的动作。

10．8086/8088CPU有哪些基本操作？

基本的读/写总线周期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：

①8086/8088CPU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。

②一个基本的CPU总线周期一般包含四个状态，即四个时钟周期；

③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；

④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。

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异：

①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。

②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、BHE/S7和IO/M〔8086为M/IO〕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。

①T1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〕。

②T2状态，A19~A16送状态S6~S3，AD7~AD0浮空，准备接收数据。

同时，