微型计算机原理与接口技术 第2章 8086系统结构讲解

第二章 8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU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，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

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。

微机原理与接口技术1、8086 CPU在内部结构上由哪几部分组成?其功能是什么?8086的内部结构分成两部分。

总线接口部件BIU，负责控制存储器与I/O 端口的信息读写，包括指令获取与排队、操作数存取等。

执行部件EU负责从指令队列中取出指令，完成指令译码与指令的执行行。

2、8086的总线接口部件有那几部分组成? 其功能是什么?8086的总线接口部件主要由下面几部分组成：4个段寄存器CS/DS/ES/SS，用保存各段址；一个16位的指令指针寄存器IP，用于保存当前指令的偏移地址；一个20位地址法器，用于形成20位物理地址；指令流字节队列,用于保存指令；存储器接口，用于与外总线的连接。

3、8086的执行单元（部件）由那几部分组成?有什么功能?8086的执行单元部件主要由下面几部分组成：控制器、算数逻辑单元、标志寄存器、通用寄存器组。

（1）控制器，从指令流顺序取指令、进行指令译码，完成指令的执行等。

（2）算数逻辑单元ALU，根据控制器完成8/16位二进制算数与逻辑运算。

（3）标志寄存器，使用9位，标志分两类。

其中状态标志6位，存放算数逻辑单元ALU运算结果特征；控制标志3位，控制8086的3种特定操作。

（4）通用寄存器组，用于暂存数据或指针的寄存器阵列。

6、8086CPU状态标志和控制标志又何不同?程序中是怎样利用这两类标志的? 8086的状态标志和控制标志分别有哪些?（1）标志分两类：状态标志（6位）,反映刚刚完成的操作结果情况。

控制标志（3位），在8086特定指令操作中起控制作用。

（2）利用状态标志可以掌握当前程序操作的结果，例如了解是否产生进位，是否溢出等。

例如利用控制标志可以控制程序的单步调试。

（3）状态标志包括：包括零标志ZF、符号标志SF、奇偶标志PF、进位标志CF、辅助进位标志AF、溢出标志OF。

控制标志包括：单步运行标志TF、方向标志DF 与中断允许标志IF。

8、8086CPU的形成三大总线时，为什么要对部分地址线进行锁存？用什么信号控制锁存？为了确保CPU对存储器和I/O端口的正常读/写操作，要求地址和数据同时出现在地址总线和数据总线上。

第二章 1. 8086CPU内部由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU 内部由执行单元 EU 和总线接口单元 BIU 组成。

主要功能为：执行单元 EU 负责执行指令。

它由算术逻辑单元(ALU)、通用寄存器组、16 位标志寄存器(FLAGS)、EU 控制电路等组成。

EU 在工作时直接从指令流队列中取指令代码，对其译码后产生完成指令所需要的控制信息。

数据在 ALU 中进行运算，运算结果的特征保留在标志寄存器 FLAGS 中。

总线接口单元 BIU 负责 CPU 与存储器和 I ／O 接口之间的信息传送。

它由段寄存器、指令指针寄存器、指令队列、地址加法器以及总线控制逻辑组成。

2. 8086CPU 中有哪些寄存器？各有什么用途？答：8086CPU 内部包含4组16位寄存器，分别是通用寄存器组、指针和变址寄存器、段寄存器、指令指针和标志位寄存器。

（1）通用寄存器组 包含4个16位通用寄存器 AX 、BX 、CX 、DX ，用以存放普通数据或地址，也有其特殊用途。

如AX （AL ）用于输入输出指令、乘除法指令，BX 在间接寻址中作基址寄存器，CX 在串操作和循环指令中作计数器，DX 用于乘除法指令等。

（2）指针和变址寄存器 BP 、SP 、SI 和DI ，在间接寻址中用于存放基址和偏移地址。

（3）段寄存器 CS 、DS 、SS 、ES 存放代码段、数据段、堆栈段和附加段的段地址。

（4）指令指针寄存器IP 用来存放将要执行的下一条指令在现行代码段中的偏移地址。

（5）标志寄存器Flags 用来存放运算结果的特征。

3. 8086CPU 和8088CPU 的主要区别是什么？答：8088CPU 的内部结构及外部引脚功能与8086CPU 大部分相同，二者的主要不同之处如下：（1）8088指令队列长度是4个字节，8086是6个字节。

（2）8088的BIU 内数据总线宽度是8位，而EU 内数据总线宽度是16位，这样对16位数的存储器读/写操作需要两个读/写周期才能完成。

第二章 8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU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，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

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。

习题11.什么是汇编语言，汇编程序，和机器语言？答：机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。

汇编语言是面向及其的程序设计语言。

在汇编语言中，用助记符代替操作码，用地址符号或标号代替地址码。

这种用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言编程了汇编语言。

使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序。

2.微型计算机系统有哪些特点？具有这些特点的根本原因是什么？答：微型计算机的特点：功能强，可靠性高，价格低廉，适应性强、系统设计灵活，周期短、见效快，体积小、重量轻、耗电省，维护方便。

这些特点是由于微型计算机广泛采用了集成度相当高的器件和部件，建立在微细加工工艺基础之上。

3.微型计算机系统由哪些功能部件组成？试说明“存储程序控制”的概念。

答：微型计算机系统的硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。

“存储程序控制”的概念可简要地概括为以下几点：①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器和输入/输出设备五大基本部件组成。

②在计算机内部采用二进制来表示程序和数据。

③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，使计算机在不需要人工干预的情况下，自动、高速的从存储器中取出指令加以执行，这就是存储程序的基本含义。

④五大部件以运算器为中心进行组织。

4.请说明微型计算机系统的工作过程。

答：微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起，逐步取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象，执行指令规定的相关操作。

如此重复，周而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能。

5.试说明微处理器字长的意义。

答：微型机的字长是指由微处理器内部一次可以并行处理二进制代码的位数。

它决定着计算机内部寄存器、ALU和数据总线的位数，反映了一台计算机的计算精度，直接影响着机器的硬件规模和造价。

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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。

微机原理与接⼝技术--习题解答第⼀章微型计算机概述1.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？答：①微处理器是微型计算机的核⼼，是微型计算机的⼀部分。

它是集成在⼀块芯⽚上的CPU，由运算器和控制器组成。

②微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接⼝和系统总线，是微型计算机系统的主体。

③微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。

1.2CPU在内部结构上由哪⼏部分组成？CPU应具备哪些主要功能？答：1.CPU在内部结构上由以下⼏部分组成：①算术逻辑部件(ALU)；②累加器和通⽤寄存器组；③程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器；④时序和控制部件。

2.CPU应具备以下主要功能：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提供整个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求。

1.3累加器和其他通⽤寄存器相⽐，有何不同？答：许多指令的执⾏过程以累加器为中⼼；输⼊/输出指令⼀般也以累加器来完成。

1.4微处理器的控制信号有哪两类？答：⼀类是通过对指令的译码，由CPU内部产⽣的。

这些信号由CPU送到存储器、I/O接⼝电路和其他部件。

另⼀类是微型机系统的其他部件送到CPU的。

通常⽤来向CPU发出请求。

如中断请求、总线请求等。

1.5微型计算机采⽤总线结构有什么优点？答：⾸先是系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件⾯向总线的单⼀关系。

其次是⼀个部件只要符合总线标准，就可以连接到采⽤这种总线标准的系统中，使系统功能得到扩充。

1.6数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果⼀个系统的数据和地址合⽤⼀套总线或者合⽤部分总线，那么，要靠什么来区分地址或数据？答：1.数据总线是双向三态；地址总线是单向输出三态。

2.数据和地址复⽤时，必须有⼀个地址选通信号来区分该总线上输出的是地址还是数据。

1.7控制总线传输的信号⼤致有哪⼏种？答：包括CPU送往存储器和I/O接⼝的控制信号，如读信号、写信号、中断响应信号、存储器和I/O接⼝区分信号等。

第二章8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU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，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

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。

3．8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？答：指令执行部件（EU）设有8个16位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI，主要用途是保存数据和地址（包括内存地址和I/O端口地址）。

其中AX、BX、CX、DX主要用于保存数据，BX可用于保存地址，DX还用于保存I/O端口地址；BP、SI、DI主要用于保存地址；SP用于保存堆栈指针。

标志寄存器FR用于存放运算结果特征和控制CPU操作。

BIU中的段寄存器包括CS、DS、ES、SS，主要用途是保存段地址，其中CS代码段寄存器中存放程序代码段起始地址的高16位，DS数据段寄存器中存放数据段起始地址的高16位，SS堆栈段寄存器中存放堆栈段起始地址的高16位，ES扩展段寄存器中存放扩展数据段起始地址的高16位。