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微型计算机原理及应用答案汇总

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:算术逻辑部件(ALU)微处理器累加器、寄存器(CPU)控制器系统总线:AB、CB、DB(功能:为CPU和其他部件之间提供数据、地址微型计算机和控制信息的传输通道)微机系统输入/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)存储器:只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)(功能:用来存储信息)操作系统(OS)系统软件系统实用程序:汇编、编译、编辑、调试程序等外围设备:打印机、键盘、CRT、磁盘控制器等(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。

)2.8086/8088 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:总线接口部件(BIU):负责与存储器、I/O端口传送数据微处理器(CPU)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。

3.8086/8088 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: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~00007H 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(体现出逻辑地址的优势,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,若已知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:存放情况如图所示(左右两侧的写法均可):5AA0:0000H5AA00H···5AA0:245AH5CE5AH ······34H 12H 6B H5AA0:245BH5CE5BH ··5AA0:·3245H5DC45H5AA0:3246H5DC46H·· ·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.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:8086CPU①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 。

8088CPU①存储器写(AH→9100H[0001H])时为低电平的信号:WR 、SS0(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(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T1~T4,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T 1、T 2、T 3、T 4 ,即四个时钟周期; ③在存储器和外设速度较慢时,要在T 3之后插入 1 个或几个等待状态T w ;④应插入多少个 T w 取决于 READY 信号的状态,CPU 没有在 T 3 状态的一开始采样到 READY 信号为低电平,就会在T 3和T 4之间插入等待状态T w ,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别: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/S 7 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 T 1~T 4。

T 1 状态,IO/ M =0,指出要访问存储器。

送地址信号 A 19-0,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)。

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