CH01 微型计算机概述习题参考答案
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（CPU）累加器、寄存器控制器微型计算机微机系统系统总线：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）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。
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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： 寄存器 数 据 寄存器 AX BX CX DX 变 址 寄存器 指 针 寄存器 控 制 寄存器 段寄存器 SI DI SP BP IP PSW CS DS SS ES 字乘法，字除法，字I/O 查表转换 串操作，循环次数 字节相乘，字节相除，间接I/O 源变址寄存器，用于指令的变址寻址 目的变址寄存器，用于指令的变址寻址 堆栈指针寄存器，与SS一起来确定堆栈在内存中的位置 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CPU的指令执行顺序 用来存放8086/8088CPU在工作过程中的状态 控制程序区 控制数据区 控制堆栈区 控制数据区 功 能 标志寄存器F的标志位：①控制标志：OF、DF、IF、TF；②状态标志：SF、ZF、AF、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。
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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)：
5AA0：0000H···5AA0：245AH5AA0：245BH···5AA0：3245H5AA0：3246H···5AA00H···34H12H···6BH5AH···5CE5AH5CE5BH5DC45H5DC46H
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
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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：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、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T1、T2、T3、T4，即四个时钟周期； ③在存储器和外设速度较慢时，要在T3之后插入1个或几个等待状态Tw；
④应插入多少个Tw取决于READY信号的状态，CPU没有在T3状态的一开始采样到READY信号为低电平，就会在T3和T4之间插入等待状态Tw，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
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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。
① T1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）。
② T2状态，A19~A16送状态S6 ~S3，AD7 ~AD0浮空，准备接收数据。同时，RD＝0，
表示要进行读操作，而DEN=0作为8286/8287的选通信号，允许进行数据传输。 ③ T3状态，从指定的存储单元将数据读出送AD7 ~AD0。若存储器速度较慢，不能及
时读出数据的话，则通过READY引脚通知CPU，CPU在T3的前沿采样READY，如果READY＝0，则在T3结束后自动插入1个或几个等待状态TW，并在每个TW的前沿检测READY，等到READY变高后，就自动脱离TW进入T4。 ④ T4状态，CPU采样数据线，获得数据。RD、DEN等信号失效。
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