微机原理与接口技术彭虎第三版课本习题答案教学文稿.docx

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微机原理与接口技术彭虎第三版课本习题答案教学文稿

第二章

1．8086CPU由哪两部分构成？

它们的主要功能是什么？

答：

8086CPU由两部分组成：

指令执行部件（EU，ExecutionUnit）和总线接口部件（BIU，BusInterfaceUnit）。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元（ALU）、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件（BIU）主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？

8086CPU内部的并行操作体现在哪里？

答：

8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

5．简述8086系统中物理地址的形成过程。

8086系统中的物理地址最多有多少个？

逻辑地址呢？

答：

8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。

8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。

采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。

通过一个20位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。

具体做法是16位的段基址左移4位（相当于在段基址最低位后添4个“0”），然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。

逻辑地址由段基址和偏移地址两部分构成，都是无符号的16位二进制数，程序设计时采用逻辑地址，也是1MB。

6．8086系统中的存储器为什么要采用分段结构？

有什么好处？

答：

8086CPU中的寄存器都是16位的，16位的地址只能访问64KB的内存。

086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的，要做到对20位地址空间进行访问，就需要两部分地址

采用段基址和偏移地址方式组成物理地址的优点是：

满足对8086系统的1MB存储空间的访问，同时在大部分指令中只要提供16位的偏移地址即可。

9．在某系统中，已知当前（SS）＝2360H，（SP）＝0800H，那么该堆栈段在存储器中的物理地址范围是什么？

若往堆栈中存入20个字节数据，那么SP的内容为什么值？

答：

（SS）×10H＋（SP）＝23600H＋0800H＝23E00H，堆栈段在存储器中的物理地址范围是23600H～23E00H。

若往堆栈中存入20个字节数据，那么SP的内容为0800H－14H＝07ECH。

（20的十六进制为14H）。

10．已知当前数据段位于存储器的B4000H到C3FFFH范围内，则段寄存器DS的内容为多少？

答：

段寄存器DS的内容为B4000H。

11．8086系统中为什么一定要有地址锁存器？

需要锁存哪些信息？

答：

由于8086CPU受芯片封装的限制，只有40个管脚，所以地址线和数据线只能采用复用的方式共同使用某些管脚。

对存储器进行访问时，在读取数据或写入数据时，存储器芯片要求在这个过程中地址信息必须稳定提供给存储器，而由于8086CPU地址线和数据线是复用的，就不可能在同一时刻具有地址和数据的两种功能。

这就需要在CPU提供地址信息时，将地址锁存起来，以保证下一个时刻当这些复用的管脚起着数据线的功能时，存储器有正确的地址信息。

要锁存的信息包括这些复用管脚的地址和BHE等信号。

12．8086读/写总线周期各包括最少几个时钟周期？

什么情况下需要插入等待周期TW？

插入多少个TW取决于什么因素？

答：

8086读/写总线周期各包括最少四个时钟周期。

在系统中增加等待周期TW的一般情况是：

当CPU提供了地址后，由于外设或存储器的读出或写入时间较慢，不能与CPU的速度匹配，就需要插入等待周期TW，等待CPU能从外设或存储器将数据正确地读出或写入为止。

显然，插入的等待周期TW的个数取决于外设或存储器的取出或写入时间。

13．若已知当前（DS）=7F06H，在偏移地址为0075H开始的存储器中连续存放6个字节的数据，分别为11H，22H，33H，44H，55H和66H，请指出这些数据在存储器中的物理地址，如果要从存储器中读出这些数据，需要设备部几次存储器？

各读出哪些数据？

答：

物理地址：

７F０６H×１０H＋００７５H＝７F０DSH，故从7F0DSH起６个地址数据在存储器中的地址。

最少要访问四次：

第一次：

１１。

第二次：

３３，２２。

第三次：

５５，４４。

第四次：

６６。

１４：

某程序在当前数据段中存有两个数据字０ABCDH和1234H，它们对应的物理地址分别为3FF85H和40AFEH，若已知当前（DS）=3FB0H，请说明这两个数据的偏移地址，并用图说明它们在存储器中的存放格式。

答：

偏移地址为：

0485H和0FFEH。

第三章8086的指令系统

1：

MOVAX,[SI]寄存器寻址寄存器间接寻址

2：

MOVDI,100寄存器寻址立即寻址

3：

MOV[BX],AL寄存器间接寄存器

4：

MOV[BX][SI],CX基址+变址寄存器

5：

ADDDX,106H[SI]变址寄存器

6：

PUSHAX寄存器7：

ADDDS:

[BP],AX8:

ORAX,DX寄存器

2：

设寄存器DS=2000H，SS=1500H，ES=3200H，SI＝０A０H，BX＝１００H，BP＝１０H，数据段中变量VAL的偏移地址为50H，试指出下列各条指令中源操作数的寻址方式是什么？

对于存储器操作数，其物理地址是多少？

（1）MOVAX,[100H]直接寻址：

20100H

（2）MOVCX,ES:

[BX]寄存器寻址

（3）MOVDX,[BX][SI]基址+变址：

200F0h

（4）MOVAX,VAL[SI]变址寻址：

200F0h

（5）MOVBX,1234[BX]基址寻址：

205D2H

（6）MOVAX,[BP]寄存器寻址：

15010H

3．答案

（3）OUT3EBH,AX改（4）MULAL,CL改MULCL

MOVDX,3EBH6）ROLDX,5改MOVCL,5

OUTDX,AXROLDX,CL

（5）MULAX,25改（8）POPFR改POPF

MOVBX,25（9）MOV234H,BX改MOVBX,234H（10）INC[SI]改INCBYTEPTR[SI]

（11）ADD[BX],456H改ADDWORDPTR[BX],456H

（12）INTO错（13）DIVAX,BX改DIVBX

（14）DEC[BP]改DECWORDPTR[BP]（15）XLATBX错

（16）ADDCX+1改ADDCX,1或INCCX（17）DAAAX改DAA

4：

带符号数-86所表示的二进制：

10101010B

执行MOVDL,2AH和SHRDL,1两条指令后：

DL=00010101CF=0

可将AX寄存器中D0,D5,D8和D11位求反，其余位不变的指令：

XORAX,0921H

某存储单元物理地址为3B4FH，其段地址和偏移地址可选：

3B40H和00FEH

两个8位二进制数00110101及10110110做“异或”操作后，寄存器FR的下面3个状态标志分别是：

PF=0SF=1ZF=0

寄存器写指令时，如MOV[SI],AX,则CPU的外部管脚状态：

WR=0RD=1M\IO=1

5:

已知，DS=2000HBX=100HSI=02H从物理地址20100H单元开始，依次存放数据12H34H56H78H,而从物理地址21200h单元开始，依次存放数据2AH,4CH.8BH,98H.试说明下列各条指令单独执行后AX寄存器的内容。

（1）MOVAX,3600H3600H

（2）MOVAX,[1200H]4C2AH

（3）MOVAX,BX0100H

（4）MOVAX,[BX]3412H

（5）MOVAX,1100H[BX]4C2AH

（6）MOVAX,[BX][SI]7856H

6.设堆栈指针SP的初值为2400H,（AX）=4000H,（BX）=3600H.问：

（1）执行指令“PUSHAX”后，SP=?

23FEH

（2）再执行“PUSHAX”和”POPAX”后，（SP）=?

（AX）=?

（BX）=?

SP=23FEHAX=3600HBX=3600H

7.

（1）MOVDX,2000H

MOVBX,1000H

XHGHBX,DX

BX=2000H,DX=1000H

（2）MOVAX,1234H

PUSHAX

POPBX

AX=1234H,BX=1234H

（3）LEADX,[2000H]

MOVBX,DX

BX=2000H

（4）MOVAL,08

ADDAL,08

AAA

AX=0106

（5）MOVAL,48H

ADDAL,39H

DAA

（AL）=87H

（6）ANDAL,AL

MOVAL,80

ADCAL,AL

（AL）=0A0H

（7）MOVDX,OFFFH

NEGDX

（DX）=0001H

（8）MOVBL,OB8H

RORBL,1

BL=5CH,CF=0

（9）SUBAX,AX

ANDDX,DX

DX=0

（10）MOVCL,3

MOVAH,42H

SHRAH,XL

AH=08H,CF0

（11）MOVAX,34EBH

MOVCL,5FH

DIVCL

CF=8FH

（12）MOVAL,08H

MOVBL,09

MULBL

AAM

AX=0702H

（13）MOVBL,9

MOVAX,0702H

ADD

DIVBL,

AX=0008H

（14）MOVAL98H

CBW

BX=0FF98H

（15）MOVAH,2

MOVDL,`W`

INT21H

结果=执行DOS的2号功能调用，在屏幕上显示字母W

第五章存储器原理与接口

1．按存储器在计算机中的作用，存储器可分为哪向类？

简述其特点。

答：

存储器分：

主存储器（内存），辅助存储器（外存），高压缓冲存储器。

主存储器用来存放活动的程序和数据，其速度高，容量较少、每位价格高。

辅助存储器用于存放当前不活跃的程序和数据，其速度慢、容量大、每位价格低。

缓冲存储器在两个不同工作速度的部件之间起缓冲作用。

2．什么是RAM和ROM？

RAM和ROM各有什么特点？

答：

RAM是随机存储器，指计算机可以随机地、个别地对各个存储单元进行访问，访问所需时间基本固定，与存储单元的地址无关。

ROM是只读存储器，对其内容只能读，不能写入。

与RAM相比，其信息具有非易失性，即掉电后，ROM中的信息仍会保留。

3．什么是多层次存储结构？

它有什么作用？

答：

存储器的性能是计算机性能的最主要指标之一，其目标是大容量、高速度和低成本，因此应该在系统结构的设计上扬长避短，采用多层存储结构构成一个较为合理的存储系统。

多层存储结构是一个金字塔的结构，距塔尖（即CPU）越近速度越快，容量越小，单位价格也较贵；反之速度较慢，容量较大，单位价格也较便宜。

其作用是获得最佳性价比。

5．主存储器的主要技术指标有哪些？

答：

主存储器的主要技术指标有主存容量、存储器存取时间、存储周期和可靠性。

7．若用1K×1位的RAM芯片组成16K×8位的存储器，需要多少片芯片？

在CPU的地址线中有多少位参与片内寻址？

多少位用做芯片组选择信号？

答：

要128片。

A1～A9共10位参与片内寻址，其余可用于片选信号。

8．在8086系统中，若要从存储器奇地址体中读1个字节数据，列出存储器有关的控制信号和它们的有效逻辑电平信号。

答：

RD=0WD=1CS=0MIO=1BHE=0

第六章微型计算机的输入输出

1．CPU与外部设备通信为什么使用接口？

答：

存储器与CPU交换信息时，它们在数据格式、存取速度等方面基本上是匹配的，，也就是说，CPU要从存储器读入指令、数据或向存储器写入新的结果和数据，只要一条存储器访问就可以完成；在硬件连接方面，只需芯片与芯片之间的管脚直接连接。

但CPU要与外部设备通信至少有两方面的困难：

第一，CPU的运行速度要比外设的处理速度高得多，通常简单地用一条输入输出的指令是无法完成CPU与外设之间的信息交换的；第二，外设的数据线和控制线也不可能与CPU直接连接。

CPU与外设通信具有如下特点：

需要接口作为CPU与外设通信的桥梁。

需要有数据传送之前的“联络”。

要传递的信息有三方面内容：

状态、数据和控制信息。

CPU与外设通信必须借助于必要的电路来实现，这样的电路称为接口或I/O接口。

１．什么是接口？

为什么需要接口？

接口有哪些作用？

答：

而介于主机和外设之间用于完成某些控制功能、速度匹配、信号转换的一种缓冲电路称为I/O接口电路，简称I/O接口（Interface）。

I/O接口在CPU与外设之间建立一个缓冲区，解决CPU与外设之间在数据形式、数据的传递方式以及传递速率上存在很大差异的矛盾。

接口作用主要包括信号暂存、数据格式转换、传送路径的切换控制和状态信号的交换、通讯控制、设备动作、定时控制、中断管理及错误检测等功能。

.答：

CPU和外设之间的信息交换存在以下一些问题：

速度不匹配；信号电平不匹配；信号格式不匹配；时序不匹配。

I/O接口电路是专门为解决CPU与外设之间的不匹配、不能协调工作而设置的，处于总线和外设之间，一般应具有以下基本功能：

⑴设置数据缓冲以解决两者速度差异所带来的不协调问题；⑵设置信号电平转换电路，如可采用MC1488、MC1489、MAX232、MZX233芯片来实现电平转换。

⑶设置信息转换逻辑，如模拟量必须经A/D变换成数字量后，才能送到计算机去处理，而计算机送出的数字信号也必须经D/A变成模拟信号后，才能驱动某些外设工作。

⑷设置时序控制电路；⑸提供地址译码电路。

2.I/O接口有什么用途？

1）进行地址译码或设备选择，以便使CPU能与某一指令的外部设备通信。

2）状态信息的应答，以协调数据传送之前的准备工作。

3）进行中断管理，提供中断信号。

4）进行数据格式转换，如正负逻辑的转换、串行与并行数据转换等。

5）进行电平转换，如TTL电平与MOS电平间的转换。

6）协调速度，如采用锁存、缓冲、驱动等。

7）时序控制，提供实时时钟信号。

3.I/O端口有哪两种寻址方式？

各有何优缼点？

答：

存储器的映像I/O寻址和　Ｉ／Ｏ映像的Ｉ／Ｏ寻址

存储器映射的I/O寻址方式优缺点

⏹优点：

由于I/O和存储器在地址上没有区别，在程序设计时可以使用丰富的指令对端口进行操作，甚至包括对端口数据的运算。

⏹缺点：

I/O端口需要占用部分处理器的地址空间。

◆由于存储器和I/O端口地址在形式上没有区别，相对增加了程序设计和阅读的难度。

I/O映射的I/O寻址方式优缺点

优点：

程序阅读方便，使用IN或OUT指令就一定是对外设的通信；

◆由于I/O端口有自己的地址，使系统存储器地址范围扩大，适合大系统使用。

缺点：

指令少，编程相对灵活性减少；

◆硬件上需要I/O端口的译码芯片，增加了硬件开支

5.微机系统的输入输出指什么？

输入输出有什么不同？

常用的打印机有：

击打式、喷墨式和激光打印机。

输入与输出的不同

输入是指从被控设备到计算机的物理信号的传输和变换通道，其主要实现被控设备和计算机之间原始参数和信号的变换。

输出是指从计算机到被控设备的控制信号和参数的传输通道，其与输入一样都有模拟与数字之分，都是用以实现数据采集现场与计算机的连接

6.输入输出有哪几种方式？

各有何优缼点？

答：

两种方式：

程序控制方式和直接存储器存取方式（DMA方式）

优缼点：

程序控制方式：

速度慢，但程序简单。

DMA：

速度快，但程序复杂。

7.在输入输出的电路中，为什么常常要用锁存器和缓冲器？

因为I/O速度非常快，利用锁存器和缓存器解决同步问题

9．8086CPU在执行输入输出指令时，CPU有哪些控制管脚的作用，什么样的电平有效？

答：

RDWDCSMI0BHE除了BHE高电平有效，其它均低电平有效。

10.8086CPU分配的端口地址有何限制？

为什么？

8086CPU与外设交换数据可按字节进行。

当按字节进行时，偶地址端品的字节数据由低8位数据线D7~D0位传输，奇地址端口的字节数据由高8位数据线D15~D8传输。

当用户在安排外设的端口地址时，如果外设是以8位方式与CPU连接，就只能将其数据线与CPU的低8位连接，或者只能与CPU的高8位方式连接。

这样，同一台外设的所有寄存器端口地址都只能是偶地址或者奇地址，所以设备的端口地址往往是不连续的。

例：

设计一ROM扩展电路，容量为32K字，地址从00000H开始。

EPROM芯片取27256

解：

a、确定芯片个数

32K×16=64K×8

64K×8/（32K×8）=2（片）

例:

设计一RAM扩展电路，容量为32K字，地址从10000H开始。

芯片采用62256

解：

⏹a、计算所需要的芯片个数

32K×16=64K×8

64K×8/（32K×8）=2（片）