1 微处理器及总线(2)

微机原理及接口技术（第三版）习题及答案习题11.1微处理器和微型计算机的发展经历了哪些阶段？各典型芯片具备哪些特点? 【解答】经历了6代演变，各典型芯片的特点如表1-1所示。

1.2微型计算机的特点和主要性能指标有那些？【解答】除具有运算速度快、计算精度高、有记忆能力和逻辑判断能力、可自动连续工作等基本特点以外，还具有功能强、可靠性高、价格低廉、结构灵活、适应性强、体积小、重量轻、功耗低、使用和维护方便等。

微型计算机的性能指标与系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配备等有关。

常用的微型计算机性能指标主要有：字长、主频、内存容量、指令数、基本指令执行时间、可靠性、兼容性、性能价格比等。

1.3常见的微型计算机硬件结构由哪些部分组成？各部分的主要功能和特点是什么？【解答】微型计算机硬件一般由微处理器、内存储器、外存储器、系统总线、接口电路、输入/输出设备等部件组成。

主要组成部件的功能和特点分析如下：（1）微处理器：是微型计算机的核心部件，由运算单元ALU、控制单元、寄存器组以及总线接口1微机原理及接口技术习题及答案部件等组成，其功能是负责统一协调、管理和控制系统中的各个部件有机地工作。

（2）内存储器：用来存放计算机工作过程中需要的操作数据和程序。

可分为随机存储器RAM和只读存储器ROM。

RAM存放当前参与运行的各种程序和数据，特点是信息可读可写，存取方便，但信息断电后会丢失；ROM用于存放各种固定的程序和数据，特点是信息固定不变，关机后原存储的信息不会丢失会丢^（3）系统总线：是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。

可分成数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB。

（4）输入/输出接口电路：完成微型计算机与外部设备之间的信息交换。

由寄存器组、专用存储器和控制电路等组成。

（5）主机板：由CPU插座、芯片组、内存插槽、系统BIOS、CMOS、总线扩展槽、串行/并行接口、各种跳线和一些辅助电路等硬件组成。

微处理器的工作原理
微处理器是计算机的核心组件之一，它具有执行各种计算任务和控制计算机操作的功能。

微处理器的工作原理可以总结为以下几个关键步骤：
1. 取指令：微处理器从内存中读取指令，并将其存储在指令寄存器(IR)中。

2. 解码指令：微处理器解码指令以确定应该执行的操作。

3. 执行操作：根据解码后的指令，微处理器执行相应的操作，如加法、减法、逻辑运算等。

4. 访问存储器：在执行操作的过程中，微处理器可能需要从内存中读取数据或将结果写入内存。

5. 更新寄存器：微处理器利用寄存器来存储临时数据和运算结果。

在执行操作的过程中，微处理器将根据需要更新寄存器中的内容。

6. 控制流程：微处理器根据指令执行的结果来决定下一步应该执行的指令。

这包括跳转指令、条件分支等。

以上是微处理器的基本工作原理。

微处理器通过不断循环这些步骤，可以高效地执行各种计算任务，并控制计算机的运行。

随着技术的发展，微处理器的性能和功能不断提升，使得计算机能够进行更加复杂和高效的计算和操作。

第一章习题1简答：微处理器也叫CPU或中央处理器，包括运算器、控制器、寄存器组和内部总线。

微型计算机包括CPU、内存、I/O接口、系统总线。

微型计算机系统由硬件系统和软件系统共同构成微型机系统，是相辅相成的，缺一不可关系：微型计算机是以微处理器为核心，微型计算机系统是以微型计算机为核心，它们都不能独立工作，只有微型计算机系统才是完整的数据处理系统，才具有实用意义。

2简答：微型计算机由CPU、内存、I/O接口、系统总线组成。

3简答：在CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为微处理器总线，即内部总线。

总线由三类传输线组成：数据线、地址线和控制线。

4答：微型计算机的工作过程就是逐条执行指令序列的过程，也就是不断的取指令和执行指令的过程。

在去指令阶段，把指令的地址赋给程序计数器PC，CPU从内存中读出的内容为指令，把它送入指令寄存器，由指令译码器译码，经控制器发出相应的控制信号。

在执行指令阶段，CPU执行指令所规定的具体操作。

一条指令执行完毕，就转入下一条指令的取指令阶段，这样周而复始的循环直到程序结束。

第二章习题一、填空题1、执行部件EU的组织有：，和。

2、8086CPU从偶地址访问内存1个字时需占用周期，而从奇地址访问内存1个字操作需占用周期。

3、IBM-PC机中的内存是按段存放信息的，一个段最大存贮空间为字节。

4、8086微处理机在最小模式下，用来控制输出地址是访问内存还是访问I/O。

5、一台计算机能执行多少种指令，是在时确定的。

二、单项选择题1、微型计算机的性能主要由来决定。

A、价钱B、CPUC、控制器D、其它2、对微处理器而言，它的每条指令都有一定的时序，其时序关系是A、一个时钟周期包括几个机器周期，一个机器周期包括几个指令周期。

B、一个机器周期包括几个指令周期，一个指令周期包括几个时钟周期。

C、一个指令周期包括几个机器周期，一个机器周期包括几个时钟周期。

D、一个指令周期包括几个时钟周期，一个时钟周期包括几个机器周期。

微机原理与接口技术（楼顺天第二版）习题解答第2章8086CPU的结构与功能2.1答：微处理器内部结构由四部分组成：（1）算术逻辑运算单元ALU :完成所有的运算操作；（2）工作寄存器：暂存寻址信息和计算过程中的中间结果；（3）控制器：完成指令的读入、寄存和译码，并产生控制信号序列使ALU完成指定操作；（4 ）1/0控制逻辑：处理I/O操作。

2.2答：微处理器级总线有三类：（1 ）数据总线：传送信息；（2）地址总线：传送地址码；（3 ）控制总线传送控制信号。

2.3答：地址码只能由CPU生成。

而数据需要在CPU和存储器之间传输。

2.4答：8086CPU对存储器按20位地址编址，从00000H~FFFFFH ；I0端口按16位编址，从0000H~FFFFH。

为独立编址方式。

统一编址优点为存储器与I/O端口访问指令一致，寻址方式多，缺点是I/O端口地址占用了一定范围的存储器地址；独立编址的优点是存储器与I/O端口有各自的地址，缺点是需要有专门的指令，使得指令系统复杂。

2.5 8086CPU按内部功能可分为BIU和EU两部分。

BIU主要完成取指令、存储数据操作；EU的功能是执行指令规定的操作。

EU和BIU可以独立、并行执行，但相互之间会有协作。

当指令队列中还没有指令时，EU处于等待状态，当EU执行指令需要访问存储器或I/O端口时，BIU应尽快完成存取数据的操作。

2.6答：8086CPU内部有14个16位寄存器，其中8个通用寄存器（4数据寄存器AX、BX、CX、DX，4地址指针/变址寄存器SI、DI、SP、BP），4个段寄存器（CS、DS、ES、SS）, 2个控制寄存器（指令指针IP,微处理器状态字PSW）。

应该注意的是：可以在指令中用作为地址指针的寄存器有：SI、DI、BP和BX ;在微处理器状态字PSW中，一共设定了9个标志位，其中6个标志位用于反映ALU前一次操作的结果状态（CF，PF，AF，ZF，SF，OF ），另3个标志位用于控制CPU操作（DF，IF，TF ）。

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。