微型计算机原理与接口技术(2)
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微机原理与接⼝技术第⼆版答案2.2 8086微处理器由哪⼏部分组成?各部分的功能是什么?【解】:按功能可分为两部分:总线接⼝单元BIU(Bus Interface Unit)和执⾏单元EU (Execution Unit)。
总线接⼝单元BIU是8086 CPU在存储器和I/O设备之间的接⼝部件,负责对全部引脚的操作,即8086对存储器和I/O设备的所有操作都是由BIU完成的。
所有对外部总线的操作都必须有正确的地址和适当的控制信号,BIU中的各部件主要是围绕这个⽬标设计的。
它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若⼲条控制总线。
其具体任务是:负责从内存单元中预取指令,并将它们送到指令队列缓冲器暂存。
CPU 执⾏指令时,总线接⼝单元要配合执⾏单元,从指定的内存单元或I/O端⼝中取出数据传送给执⾏单元,或者把执⾏单元的处理结果传送到指定的内存单元或I/O端⼝中。
执⾏单元EU中包含1个16位的运算器ALU、8个16位的寄存器、1个16位标志寄存器FR、1个运算暂存器和执⾏单元的控制电路。
这个单元进⾏所有指令的解释和执⾏,同时管理上述有关的寄存器。
EU对指令的执⾏是从取指令操作码开始的,它从总线接⼝单元的指令队列缓冲器中每次取⼀个字节。
如果指令队列缓冲器中是空的,那么EU就要等待BIU通过外部总线从存储器中取得指令并送到EU,通过译码电路分析,发出相应控制命令,控制ALU数据总线中数据的流向。
2.3 简述8086 CPU的寄存器组织。
【解】:(1)通⽤寄存器:通⽤寄存器⼜称数据寄存器,既可作为16位数据寄存器使⽤,也可作为两个8位数据寄存器使⽤。
当⽤作16位时,称为AX、BX、CX、DX。
当⽤作8位时,AH、BH、CH、DH存放⾼字节,AL、BL、CL、DL存放低字节,并且可独⽴寻址。
这样,4个16位寄存器就可当作8个8位寄存器来使⽤。
(2)段寄存器:段寄存器共有4个CS、DS、SS、ES。
代码段寄存器CS表⽰当前使⽤的指令代码可以从该段寄存器指定的存储器段中取得,相应的偏移值则由IP提供;堆栈段寄存器SS指定当前堆栈的起始地址;数据段寄存器DS指⽰当前程序使⽤的数据所存放段的起始地址;附加段寄存器ES则指出当前程序使⽤附加段地址的起始位置,该段⼀般⽤来存放原始数据或运算结果。
习题22.1 8086CPU具有20 条地址线,可直接寻址1MB 容量的内存空间,在访问I/O 端口时,使用地址线16条,最多可寻址64K 个I/O端口。
2.2 8086CPU的内部结构有何特点?由哪两部分组成?它们的主要功能是什么?【解答】8086微处理器是典型的16位微处理器,HMOS工艺制造,集成了2.9万只晶体管,使用单一的+5V电源,有16根数据线和20根地址线;通过其16位的内部数据通路与设置指令预取队列的流水线结构结合起来而获得较高的性能。
8086微处理器内部安排了两个逻辑单元,即执行部件EU和总线接口部件BIU。
EU主要负责指令译码、执行和数据运算,包括计算有效地址;BIU主要完成计算物理地址、从内存中取指令、实现指令规定的读/写存储器或外部设备等信息传输类操作。
2.3 8086CPU中的指令队列的作用是预取指令,其长度是6 字节。
2.4 8086CPU内部寄存器有哪几种?各自的特点和作用是什么?【解答】CPU有14个内部寄存器,可分为3大类:通用寄存器、控制寄存器和段寄存器。
通用寄存器是一种面向寄存器的体系结构,操作数可以直接存放在这些寄存器中,既可减少访问存储器的次数,又可缩短程序的长度,提高了数据处理速度,占用内存空间少。
控制寄存器包括指令指针寄存器IP和标志寄存器FLAG:IP用来指示当前指令在代码段的偏移位置;FLAG用于反映指令执行结果或控制指令执行的形式。
为了实现寻址1MB存储器空间,8086CPU将1MB的存储空间分成若干个逻辑段进行管理,4个16位的段寄存器来存放每一个逻辑段的段起始地址。
2.5 8086的标志寄存器分为6 个状态标志位和3 个控制标志位,它们各自的含义和作用是什么?【解答】标志寄存器各标志位的含义和作用如下表:表2-1 标志寄存器FLAG中标志位的含义和作用标志位含义作用CF进位标志CF=1,指令执行结果在最高位上产生一个进位或借位;CF=0,则无进位或借位产生PF奇偶标志PF=1,结果低8位含偶数个1;PF=0,表示结果低8位含奇数个1AF辅助进位标志AF=1,运算结果的低4位产生了一个进位或借位;AF=0,则无此进位或借位ZF零标志ZF=1,运算结果为零;ZF=0,则运算结果不为零SF符号标志SF=1,运算结果为负数;SF=0,则结果为正数OF溢出标志OF=1,带符号数在进行运算时产生了溢出;OF=0,则无溢出TF陷阱标志TF=1,8086CPU处于单步工作方式;TF=0,8086CPU正常执行程序IF中断允许标志IF=1,允许CPU接受外部从INTR引脚上发来的可屏蔽中断请求信号;IF=0,则禁止接受可屏蔽中断请求DF方向标志DF=1,字符串操作指令按递减的顺序对字符串进行处理;DF=0,字符串操作指令按递增的顺序进行处理2.6 已知堆栈段寄存器(SS)=2400H,堆栈指针(SP)=1200H,计算该堆栈栈顶的实际地址,并画出堆栈示意图。
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。
课后答案:2.1 将下列十进制数分别转换为二进制数、八进制数、十六进制数。
128D=10000000B=200O=80H1024D=10000000000B=2000O=400H0.47D=0.01111000B=0.36O=0.78H625D=1001110001B=1161O=271H67.544D=1000011.1000B=103.4264O=43.8BH2.2 将下列二进制数转换成十进制数。
10110.001B=22.125D11000.0101B =24.3125D2.3 将下列二进制数分别转换为八进制数、十六进制数。
1100010B=142O=62H101110.1001B=56.44O=2E.9H0.1011101B=0.564O=0.BAH2.4 写出下列用补码表示的二进制数的真值。
01110011 —→ 01110011 —→ +11500011101 —→ 00011101 —→ +2910010101 —→ 11101011 —→-10711111110 —→ 10000010 —→-210000001 —→ 11111111 —→-1272.6 写出下列十进制数的BCD码表示形式。
456=(0100 0101 0110)BCD789=(0111 1000 1001)BCD123=(0001 0010 0011)BCD3.1 8086CPU由几部分组成?它们的主要功能是什么?答:从功能上讲,8086分为两部分,即总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)和执行部件EU(Execution Unit)。
BIU是CPU与外部存储器及I/O的接口,负责与存储器和I/0系统进行数据交换。
指令执行部件EU完成指令译码和执行指令的工作。
3.2 8086有多少根地址线?可直接寻址多大容量的内存空间?答:8086CPU有16根数据线和20根地址线,直接寻址空间为220,即为1M字节。
微机原理与接口技术(第二版)课后习题答案完整版标准化文件发布号:(9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-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。
1. 什么是冯·诺依曼机?答:冯·诺依曼于1945 年提出了存储程序的概念和二进制原理,利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为冯·诺依曼机。
它包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个组成部分。
早期的冯·诺依曼机结构上以运算器和控制器为中心,随着计算机体系结构的发展,现在已演化为以存储器为中心的结构。
2. 微处理器,微型计算机,微型计算机系统有什么联系与区别?答:微处理器是微型计算机系统的核心,也称为CPU(中央处理器)。
主要完成:①从存储器中取指令,指令译码;②简单的算术逻辑运算;③在处理器和存储器或者I/O 之间传送数据;④程序流向控制等。
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成。
以微型计算机为主体,配上外部输入/输出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。
三者关系如下图:3. 微处理器有哪些主要部件组成?其功能是什么?答:微处理器是一个中央处理器,由算术逻辑部件ALU、累加器和寄存器组、指令指针寄存器IP、段寄存器、标志寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。
算术逻辑部件ALU 主要完成算术运算及逻辑运算。
累加器和寄存器组包括数据寄存器和变址及指针寄存器,用来存放参加运算的数中间结果或地址。
指令指针寄存器IP 存放要执行的下一条指令的偏移地址,顺序执行指令时,每取一条指令增加相应计数。
段寄存器存放存储单元的段地址,与偏移地址组成20 位物理地址用来对存储器寻址。
标志寄存器flags 存放算术与逻辑运算结果的状态。
时序和控制逻辑部件负责对整机的控制:包括从存储器中取指令,对指令进行译码和分析,发出相应的控制信号和时序,将控制信号和时序送到微型计算机的相应部件,使CPU内部及外部协调工作。
内部总线用于微处理器内部各部件之间进行数据传输的通道。
4. 画一个计算机系统的方框图,简述各部分主要功能。
答:计算机系统由硬件(Hardware)和软件(Software)两大部分组成。
微型计算机原理与接口技术学习简答题汇总输入/输出系统与8254简答与填空一、简答题1.什么是接口?答:接口是CPU与外设之间的连接部件,是外设与CPU之间进行信息交换之间的中转站。
2.为什么要在CPU与外设之间设置接口?答:(1)CPU与外设信号不兼容;(2)CPU与外设速度不匹配;(3)提高CPU的工作效率。
3.微型计算机的接口一般具有哪些功能?答:(1)执行CPU命令;(2)返回外设状态;(3)数据缓冲;(4)设备寻址;(5)信号转换;(6)数据宽度与数据格式转换。
4.什么是端口?端口有几类?答:端口是接口电路中能与CPU进行信息交换的一组寄存器。
端口有三类:数据端口,控制端口,状态端口。
5.I/O端口中有哪两种编址方式?各有什么特点?PC机中采用的是哪种编址方式?答:(1)端口与存储器统一编址,特点:占用内存,但是指令简单(2)端口独立编址,特点:不占用内存,但是需要专门的访问指令。
PC机采用的是独立编址方式。
6.微型计算机系统和外设交换信息的方式有哪几种?各有什么特点?答:(1)无条件传送方式:之间使用IN或OUT指令完成CPU与外设之间的数据传送。
输入时,只需要保证外设把数据准备好,输出时,只需要保证外设空闲,因此,无法保证传送是否成功。
(2)查询方式:CPU输出数据前,要查询输出设备是否空闲,CPU输入数据前,要查询输入数据是否准备好。
只有确认设备具备输入或输出条件,才能用IN或OUT指令完成CPU 与外设之间的数据传送。
(3)中断方式:外设向CPU发出中断请求,CPU响应中断请求,暂停正在运行的程序,转入中断服务程序,完成数据传送;等中断服务程序结束后,将自动返回原来的断点继续执行。
(4)DMA(直接存储器存取方式):用硬件实现外设与内存之间的数据交换,不通过CPU。
7.8254的各个通道CLK、GATE信号各自有什么作用?答:CLK是计数时钟输入端,GATE是门控信号输入端。
当GATE=1时,每一个CLK信号的下降沿使8254内部减1,计数器减1。
微机原理与接口技术》李华贵主编课后习题参考答案第1章(1.6 习题)1.简述名词的概念:微处理器、微型计算机、微型计算机系统。
答:(1)微处理器:微处理器(Microprocessor)简称或MP,或CPU。
CPU是采用大规模和超大规模集成电路技术将算术逻辑部件ALU (Arithmetic Logic Unit )、控制部件CU (Co ntrol Un it )和寄存器组R (Registers)等三个基本部分以及内部总线集成在一块半导体芯片上构成的电子器件。
(2)微型计算机:微型计算机(Microcomputer )是指以微处理器为核心,配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机,简称微机。
(3)微型计算机系统:微型计算机系统由硬件与软件两大部分组成,分别称为硬件(Hardware)系统与软件(Software)系统。
其中,硬件(Hardware)系统由CPU、内存储器、各类I/O接口、相应的I/O设备以及连接各部件的地址总线、数据总线、控制总线等组成。
软件(Software)系统:计算机软件(Software)是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的程序及程序运行所需要的数据文档资料的总和。
一般把软件划分为系统软件和应用软件。
其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能,但是并不针对某一特定应用领域。
而应用软件则恰好相反,不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。
2.简述名词的概念:指令寄存器、地址寄存器、标志寄存器。
答:(1)指令寄存器:指令寄存器(Instruction Register,IR)用来保存计算机当前正在执行或即将执行的指令。
当一条指令被执行时,首先,CPU从内存取出指令的操作码,并存入IR中,以便指令译码器进行译码分析。
(2)地址寄存器:地址寄存器(Address Register,AR)被动地接受IP传送给它的地址值(二进制地址),AR的作用是保持IP送来的地址,并且以并行方式连接输出到CPU的地址引脚上,以便CPU访问指定的内存单元。
一、单项选择题(共20道小题,共100.0分)1. 相联存储器是指按______进行寻址的存储器。
A. 地址指定方式B. 堆栈存取方式C. 内容指定方式D. 地址指定方式与堆栈存取方式结合2. 单地址指令中为了完成两个数的算术运算,除地址码指明的一个操作数外,另一个数常需采用_____。
A. 立即寻址方式B. 间接寻址方式C. 堆栈寻址方式D. 隐含寻址方式3. 某存储器芯片的存储容量为8K×12位,则它的地址线为__ _。
A. 11B. 12C. 13D. 144. 指令的寻址方式采用跳跃寻址方式时,可实现______。
A. 堆栈寻址B. 程序的条件转移C. 程序的无条件转移D. 程序的条件转移或无条件转移5. (错误)寄存器直接寻址方式中,寄存器中所存的是______。
A. 操作数B. 存放操作数的主存单元的地址C. 存放操作数的寄存器的编号D. 存放操作数的主存单元地址的地址6. 某计算机字长16位,其存储容量为2MB,若按半字编址,它的寻址范围是______。
A. 8MB. 4MC. 2MD. 1M7. 8086/8088中除_______两种寻址方式外,其它各种寻址方式的操作数均在存储器中。
A. 立即寻址和直接寻址B. 寄存器寻址和直接寻址C. 立即寻址和寄存器寻址D. 立即寻址和间接寻址8. 指令MOV AX, [3070H]中源操作数的寻址方式为_____A. 寄存器间接寻址B. 立即寻址C. 直接寻址D. 变址寻址9. 8086CPU中的通用寄存器是_______。
A. AX、BX、CX、DXB. SP、BPC. SI、DID. 上述三者10. 二地址指令中,操作数的物理位置不可能采取的结构是______。
A. 寄存器―寄存器B. 寄存器―存储器C. 存储器―存储器D. 寄存器―锁存器11. 相联存储器是按______进行寻址的存储器A. 地址指定方式B. 堆栈存取方式C. 内容指定方式D. 地址指定方式与堆栈存取方式结合12. EPROM是指______A. 闪速存储器B. 只读存储器C. 可编程的只读存储器D. 光擦可编程的只读存储器13. 指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式,采用跳跃寻址方式,可以实现______。
微机原理与接口技术(第二版)课后习题答案第1章作业答案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?解:把CPU(运算器和控制器)用大规模集成电路技术做在一个芯片上,即为微处理器。
微处理器加上一定数量的存储器和外部设备(或外部设备的接口)构成了微型计算机。
微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成了微型计算机系统。
1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应该具备哪些主要功能? 解:CPU主要由起运算器作用的算术逻辑单元、起控制器作用的指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列和标志寄存器等一些寄存器组成。
其主要功能是进行算术和逻辑运算以及控制计算机按照程序的规定自动运行。
1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点?解:采用总线结构,扩大了数据传送的灵活性、减少了连线。
而且总线可以标准化,易于兼容和工业化生产。
1.4 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和数据?解:数据总线是双向的(数据既可以读也可以写),而地址总线是单向的。
8086CPU为了减少芯片的引脚数量,采用数据与地址线复用,既作数据总线也作为地址总线。
它们主要靠信号的时序来区分。
通常在读写数据时,总是先输出地址(指定要读或写数据的单元),过一段时间再读或写数据。
1.8在给定的模型中,写出用累加器的办法实现15×15的程序。
解: LD A, 0LD H, 15LOOP:ADD A, 15DEC HJP NZ, LOOPHALT第 2 章作业答案2.1 IA-32结构微处理器直至Pentillm4,有哪几种?解:80386、30486、Pentium、Pentium Pro、Peruium II 、PentiumIII、Pentium4。
2.6 IA-32结构微处理器有哪几种操作模式?解:IA一32结构支持3种操作模式:保护模式、实地址模式和系统管理模式。