微处理器与体系结构.docx

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微处理器与体系结构

第二章：

微处理器与体系结构

●计算机中，CPU的地址线与访问存储器单元范围的关系是什么？

【解】：

在计算机中，若CPU的地址线引脚数为N条，则访问存储器单元的数量为2N个，访问存储器单元范围为0~2N-1。

●8086CPU中指令队列的功能和工作原理？

【解】：

8086CPU中指令队列的功能是完成指令的流水线操作。

BIU单位经总线从程序存储器中读取指令并放入指令队列缓冲器，EU单元从指令队列缓冲器中获取指令，因EU并未直接从程序存储器中读取指令，而是经指令队列缓冲，使取指和执指能同时操作，提高了CPU的效率。

●8086CPU的堆栈操作原理？

【解】：

8086CPU的堆栈是一段特殊定义的存储区，用于存放CPU堆栈操作时的数据。

在执行堆栈操作前，需先定义堆栈段SS、堆栈深度（栈底）和堆栈栈顶指针SP。

数据的入栈出栈操作类型均为16位，入栈操作时，栈顶指针值先自动减2（SP=SP-2），然后16位数据从栈顶处入栈；出栈操作时，16位数据先从栈顶处出栈，然后栈顶指针值自动加2（SP=SP+2）。

●8086CPU的最小和最大工作模式的主要不同点？

【解】：

CPU的控制线应用方式不同：

在最小工作模式下，计算机系统的所需的控制线由CPU直接提供；在最大工作模式下，CPU仅为计算机系统提供必要的控制线，而系统所需的控制线由专用芯片总线控制器8288产生。

计算机系统复杂度不同：

在最小工作模式下，计算机系统仅用单处理器（8086）组成，系统结构简单且功能也较小；在最大工作模式下，计算机系统由多处理器组成，除8086CPU外，还有总线控制器8288和协处理器8087。

●8086CPU中的EU单元，BIU单元的特点？

【解】：

8086CPU为实现指令的流水线操作，将CPU分为指令执行单元EU和总线接口单元BIU。

EU与一般CPU的结构基本相同，含运算器ALU、寄存器、控制器和内部总线，但EU不从存储器中直接读取指令。

BIU是8086CPU的总线接口单元，主要功能有两点，第一是经总线从存储器中获得指令和数据，指令送指令队列缓冲器，以便EU从指令队列获取指令；数据经片内数据总线送CPU中的相关寄存器；第二是20位物理地址的形成，8086CPU中所有寄存器均是16位的，BIU中的地址加法器的入端为16位段首地址和16位段内偏移地址，出端为20位的实际地址，20位地址经线完成对存储器单元或I/O端口的访问。

●什么叫物理地址？

什么叫逻辑地址？

【解】：

物理地址：

完成存储器单元或I/O端口寻址的实际地址称为物理地址，CPU型号不同其物理地址不问，例8080CPU的物理地址16位、8086CPU的物理地址20位、80286CPU的物理地址24位。

逻辑地址：

物理地址特殊表示方式，例如8086CPU中用16位段首逻辑地址和16位段内偏移逻辑地址表示20位的物理地址。

物理地址是惟一的，而逻辑地址是多样的。

●8086CPU和8088CPU的主要区别？

【解】：

CPU内部的区别：

8086的指令队列缓冲器为6字节，8088为4字节；CPU数据总线的区别：

8086的数据总线宽度为16位，8088为8位；CPU控制线的区别：

因8086可一次进行16位数据的操作，可用控制线/BHE和地址线A0完成对奇偶存储库的选择，8088一次只能对8位数据的操作，无控制线/BHE的功能。

8086与8088比较，存储器和I/0选择控制线的控制电平相反。

●8086CPU的6个状态标志位的作用是什么？

【解】：

6个状态标志位为CF、OF、ZF、SF、AF和PF。

CF是无符号数运算时的进位或借位标志，无进位或借位时CF=0，有进位或借位时CF=1；OF为有符号数运算时的溢出标志，无溢出时OF=0，有溢出时OF=1；ZF是两数运算时的值0标志，运算结果不为0，ZF=0，运算结果为0，ZF=1；SF是有符号数运算时运算结果符号的标志，运算结果为正时SF=0，运算结果为负时SF=1；AF是辅助进位标志，若D3位到D4位无进位时（或D4位到D3位无借位时），AF=0，若D3位到D4位有进位时（或D4位到D3位有借位时），AF=1；CF是运算结果的奇偶校验标志，若运算为奇个1，则PF=0，若运算为偶个1，则PF=1。

●8086CPU的3个控制标志位的作用是什么？

【解】：

3个控制标志位是IF、DF和TF。

IF是可屏蔽中断中断允许控制位，当IF=0时，有可屏蔽中断请求，但未中断响应产生，当IF=1时，有可屏蔽中断请求必有中断响应产生；DF是数据串操作时的自动增量方向控制位，当DF=0时，地址增量方向为自动加，当DF=1时，地址增量方向为自动减；TF是指令单步调试陷阱控制位，当TF=0时无指令单步调试操作，当TF=1时有指令单步调试操作。

●8086CPU的1M存储空间可分为多少个逻辑段个每段的寻址范围是多少？

【解】：

8086CPU的1M存储空间可分为任意个逻辑段，段与段之间可连续也可不连续，可重叠也可相交。

但每个分配逻辑段的寻址范围不能大于64K。

●什么是统一编址，分别编址?

各有何特点？

【解】：

统一编址：

存储器单元地址和I/O端口地址在同一个地址空间中分配。

由于I/O端口地址占用存储器单元地址，减少了存储器的寻址空间，访问存储器单元和I/O端口可用相同的指令；分别编址：

存储器单元地址和I/O端口地址在不同的地址空间中分配。

存储器和I/O端口都有独立且较大的寻址空间，CPU需要用门的控制线来识别是访问存储器还是访问I/O端口，访问存储器单元和I/O端口要用不相的指令。

●8086CPU控制线/BHE，地址线A0对存储器奇偶库的作用是什么？

【解】：

8086CPU对存储器进行组织时，每一存储单元地址中仅能存放8位二进制数据，所以8086在进行16位数据操作时需同时访问两个8位的存储单元。

奇库中存放16位数据的高8位，即D8~D15，控制线/BHE为奇库片选控制，偶库中存放16位数据的高8位，即D0~D7，A0为偶库片选控制。

当/BHE=0且A0=0时，奇偶库片选均有效，可完成16位数据（D0~D15）的同时操作。

当/BHE=1且A0=0时，奇库片选无效，偶库片选有效，只能完成8位数据（D0~D7）的操作。

当/BHE=0且A0=1时，奇库片选有效，偶库片选无效，只能完成8位数据（D8~D15）的操作。

●什么是基本总线周期，扩展总线周期？

【解】：

8086CPU的基本总线周期由4个时钟周期组成，令为T1、T2、T3和T4。

在T1时刻，CPU的地址/数据复用线上发出地址信息，用于存储器单元或I/O端口的寻址。

T2~T4期间，在CPU的地址/数据复用线和存储器单元或I/O端口间实现数据传送。

扩展总线周期是在基本总线周期的基础上，根据特殊要求加入等待周期Tw和空闲周期Tt。

为了保证高速CPU与低速存储器或I/O接口的数据读写，在控制线READY的控制下，可在T3与T4间插入一个或多个等待周期Tw。

当CPU暂时不需要经总线传送数据时，可在T4后插入一个或多个等待周期Tt。

●在8086CPU中，控制线ALE的作用是什么？

【解】：

控制线ALE的作用是在总线周期T1时，完成地址/数据复用线上地址信息的分离。

ALE用于控制锁存器的锁存控制端，在T1时ALE输出高电平锁存地址信息，在T2~T4间ALE输出低电平保持地址信息。

●在8086CPU中，控制线

、DT/

的作用是什么？

【解】：

控制线

、DT/

的作用是完成对双向数据缓冲器芯片的控制。

CPU的地址/数据复用线经数据缓冲器与数据总线相连接，当控制线

=0时，数据缓冲器片选有效，CPU的地址/数据复用线与数据总线连接有效。

控制线DT/

的作用是数据缓冲器中数据传送方向控制，当DT/

=0时，数据从数据总线上流入CPU。

当DT/

=1时，CPU经数据总线流出数据。

●在8086CPU中，控制线

、

的作用是什么？

【解】：

控制线/

、

的作用是完成存储器单元或I/O端口的数据读写控制。

当

=0且

=1时，CPU经数据总线从选中的存储器单元或I/O端口中读取数据，当

=1且

=0时，CPU经数据总线向选中的存储器单元或I/O端口中写入数据。

●在8086CPU中，控制线M/

的作用是什么？

【解】：

控制线M/

的作用是确定在某一时刻CPU对存储器操作还是对I/O接口操作。

当M/

=0时，CPU对I/O接口操作有效，当M/

=1时，CPU对存储器操作有效。

●直接端口寻址，间接端口寻址的特点？

【解】：

8086CPU在进行I/O端口访问时有效地址线为A1~A15，即16条地址线可访问64K个字节I/O端口。

若仅用16条地址线的低8位地址A1~A7进行访问I/O端口称为直接端口寻址，若16条地址线全用于访问I/O端口称为间接端口寻址。

在直接端口寻址操作中，8位地址操作数可直接出现在IN/OUT指令中。

在间接端口寻址操作中，16位地址操作数应先赋给寄存器DX，IN/OUT指令中仅出现间接地址DX。

●什么是规则字？

什么是非规则字?

【解】：

8086CPU的存储系统中，规定每个存储单元仅存放8位二进制信息。

而8086CPU的数据总线宽度为16位，即可将两个存储单元中的数据经数据总线传送。

当16位字数据按规则字存放在存储器中时，即偶地址存放16位字数据的低8位，奇地址存放16位字数据的高8位，用一个总线周期可完成16位数据的传送。

若16位字数据按非规则字存放在存储器中时，即偶地址存放16位字数据的高8位，奇地址存放16位字数据的低8位，需两个总线周期可完成16位数据的传送。

第三章：

80X86指令系统

●指令中操作数存在的几种方式？

【解】：

在寄存器寻址中，操作数存在于寄存器中；在立即寻址中，操作数存在于代码段中；在存储器寻址中，操作数存在于数据段DS（ES、SS、CS）中。

●存储器寻址中间址寄存器的使用特点？

【解】：

存储器寻址中可用的间址寄存器有BX、BP、SI、DI，当存储器间址寻址时，BX、SI、DI对应的缺省段是DS；BP对应的缺省段是SS。

当存储器基址变址寻址时，BX+SI、BX+DI对应的缺省段是DS；BP+SI、BP+DI对应的缺省段是SS。

●MOV指令中源、目的操作数的禁用特点？

【解】：

MOV指令中源、目的操作数有如下禁用特点：

立即数不能作目的操作数；寄存器CS、IP不能作目的操作数；源、目的操作数不能同时为存储器操作数；源、目的操作数不能同时为段寄存器操作数；立即数不能赋给段寄存器。

●CMP指令对状态标志位的影响？

【解】：

当两操作数比较是否相等是，影响状态标志位ZF，即两数相等ZF=1，不等ZF=0；当两操作数比较大小时，无符号数比较和有符号数比较会影响不同的状态标志位。

若无符号数比较，当目的操作数大于源操作数时，CF=0，反之CF=1；

若有符号数比较，当目的操作数大于源操作数时OF⊕SF=0，反之OF⊕SF=1。

●MUL、DIV指令中专用寄存器的使用？

【解】：

在8×8→16模式中，专用被乘数寄存器是AL、专用积寄存器是AX；

在16×16→32模式中，专用被乘数寄存器是AX、专用积寄存器是DX、AX。

在16÷8→8、8模式中，专用被除数寄存器是AX、专用商余积寄存器是AL、AH；

在32÷16→16、16模式中，专用被除数寄存器是DX、AX、专用商余积寄存器是AX、DX。

●AAM、AAD指令的使用特点？

【解】：

AAM是BCD乖法调整指令，作用是对积进行调整即将真实的积调整为用BCD表示的积，应用时先用MUL指令后用AAM指令；

AAD是BCD除法调整指令，作用是对被除数进行调整即将用BCD表示的被除数调整为真实的被除数，应用时先用AAD指令后用DIV指令。

●串操作指令中的传用寄存器？

【解】：

专用源操作数串寄存器：

专用串存放段寄存器DS、专用串指针寄