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微型计算机系统数字电子计算机经历了电子管、晶体管、集成电路为主要部件的时代。
随着大规模集成电路的应用，计算机的功能越来越强大、体积却越来越微小，微型计算机（简称为微型机或微机）应运而生，并获得广泛应用。
本章以Intel 80x86微处理器和微机为实例，介绍微处理器的发展和微型计算机的组成结构。
1.1 微处理器发展在巨型机、大型机、小型机和微机等各类计算机中，微机（Microc- omputer）是性能、价格、体积较小的一类，常应用在科学计算、信息管理、自动控制、人工智能等领域。
工作学习中使用的个人微机，生产生活中运用的各种智能化电子设备都是典型的微机系统。
微机的运算和控制核心，即所谓的中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），被称为微处理器（Microprocessor）。
它是一块大规模集成电路芯片，代表着整个微机系统的性能。
所以，通常就将采用微处理器为核心构造的计算机称为微机。
1.1.1微处理器历史微处理器的性能经常用字长、时钟频率、集成度等基本的技术参数来反映。
字长（Word）表明微处理器每个时间单位可以处理的二进制数据位数，例如一次进行运算、传输的位数。
时钟频率表明微处理器的处理速度，反映了微处理器的基本时间单位。
集成度表明微处理器的生产工艺水平，通常用芯片上集成的晶体管数量来表达。
1．通用微处理器1971年，美国Intel（英特尔）公司为日本制造商设计了一个微处理器芯片。
该芯片成为世界上第一个微处理器4004。
它字长4位，集成了约2300个晶体管，时钟频率为108kHz（赫兹）。
以它为核心组成的MCS-4计算机也就是世界上第一台微型计算机。
4004随后被改进为4040。
1972年Intel公司研制出字长8位的微处理器芯片8008，其时钟频率为500kHz，集成度约3500个晶体管。
随后的几年当中，微处理器开始走向成熟，出现了以Motorola 公司M6800、Zilog公司Z80和Intel公司8080/8085为代表的中、高档8位微处理器。
微机原理与应用课程考核大纲一、课程基本信息课程名称：微机原理与应用课程编号：E132004学分：3考核方式：考试制定日期：二、课程性质和要求专业基础课、必修课三、课程考核目标与考核内容（一）考核目标1．（一）微型计算机概述（要求达到识记层次）（二）8086微处理器１、8086的编程结构、8086的引腿信号（要求达到领会层次）２、8086的工作模式（要求达到简单应用层次）３、8086的作和时序（要求达到领会层次）４、8086的存储组织（要求达到领会层次）（三）8086的寻址方式和指令系统（要求达到综合应用层次）（四）微型计算机和外设的数据传输１、为什么要用接口电路（要求达到识记层次）２、ＣＰＵ和输入／输出设备之间的信号（要求达到识记层次）３、接口部件的Ｉ／Ｏ端口（要求达到识记层次）４、ＣＰＵ和外设之间的数据传送方式（要求达到领会层次）（五）串并行通信和接口技术１、接口的功能以及在系统中的连接（要求达到领会层次）２、串行接口串行通信（要求达到简单应用层次）３、可编程串行通信接口8251A（要求达到综合应用层次）４、并行通信和并行接口（要求达到简单应用层次）５、可编程并行通信接口8255A（要求达到综合应用层次）（六）中断控制器8259A（要求达到综合应用层次）（七）模/数和数/模转换器１、概述（要求达到识记层次）２、数/模 (D/A) 转换器（要求达到简单应用层次）３、模/数 (A/D) 转换器（要求达到简单应用层次）４、采样保持电路（要求达到识记层次）５、多路转换模拟开关（要求达到识记层次）（八）存储器１、存储器的分类（要求达到识记层次）２、静态RAM（要求达到识记层次）３、动态RAM（要求达到识记层次）４、只读存储器（要求达到识记层次）（二）各章考核内容章内容学时数分数分配比例分数第一章，微型计算机概述 3 15% 15 第二章，8086微处理器 4 10% 10 第三章8086的寻址方式和指令系统 4 5% 5 第四章，微型计算机和外设的数据传输7 15% 15 第五章，串并行通信和接口技术 6 15% 15 第六章，中断 4 5% 5 第七章，模/数和数/模转换器 2 10% 10 第八章，存储器10 25% 25 合计8 32 100% 100制定人（签名）：审核人（签名）：。
第1章微型计算机概述1.微型计算机的硬件系统包括____A____.A．控制器、运算器、存储器和输入输出设备 B控制器、主机、键盘和显示器C．主机、电源、CPU和输入输出 D CPU、键盘、显示器和打印机2.CPU是由___B__组成的。
A．内存储器和控制器B．控制器和运算器C．内存储器和运算器D．内存储器、控制器和运算器3.中央处理器英文缩写是___B___.A．MP B．CPU C．CU D．ALU4.微型计算机各部件之间是用__A___连接起来的。
A．系统总线B．AB C．CB D．DB5.通常计算机系统中的外围设备是指__A___A．外存储器、输入设备、输出设备B．外存储器、输入设备C．外存储器、输出设备D．输入设备、输出设备6.若把组成计算机中的运算器和控制器集成在一块芯片上成为___C__A．微型计算机B．单片机C．微处理器D．单板机7.8086是_C_A．单片机B．单板机C．微处理器D．微机系统8.将微处理器、内存储器及I/O接口连接起来的总线是__C_____。
A.片总线B.外总线C.系统总线D.局部总线9.微型计算机是以__B___为核心部件。
A．寄存器 B．微处理器 C．逻辑部件 D．控制部件10.微型计算机系统以__C__为主体。
A．系统软件 B．外部设备 C．微型计算机 D．操作系统11.目前微型机系统上广泛使用的机械式鼠标是一种___A___A．输入设备 B．输出设备C．输入输出设备 D．显示设备组成之一12.计算机系统总线中，用于传送读、写信号的是__C__。
A.地址总线B、数据总线C、控制总线D、以上都不对13.不属于微机应用特点的是__D__。
A。
轻便、功耗低 B.性能可靠 C.结构灵活适宜性好 D.应用面窄第2章 16位和32位微处理器1.当8086CPU的INTR=“1”时，且中断允许位IF=“1”，则CPU完成_C____后，响应该中断请求,进行中断处理。
A．当前时钟周期 B．当前总线周期 C．当前指令周期 D．下一个指令周期2.CPU的ALU主要完成_D_A．地址指针的变换B．中断管理C．产生各种时序D．算术，逻辑运算及移动操作3.8086/8088微机处理器的内部(C )，只负责指令的译码和执行。
《微机原理与接口技术》教学大纲一、课程概述“微机原理与接口技术”是计算机硬件与软件衔接及综合应用的课程。
尤其微处理器大量发展和计算机渗透嵌入各种仪表和控制系统后，“微机原理与应用”成为组构系统的基本技术。
《微机原理与接口技术》课程着重介绍微型计算机基本构成及应用方法。
该课程的先修课程有：《电路与电子学》、《数字电路与逻辑设计》、《汇编语言程序设计》，并为《单片计算机技术》、《计算机控制技术》等课程打下基础。
它是一门理论性、实践性和应用性较强的课程。
这门学科的重点是培养学生在微型计算机基本构成与外界联系（广义输入/输出）的应用方面的知识和技能，对学生的专业发展和计算机的深入研究具有极其重要的意义。
通过本课程，使学生学习微处理器芯片基本功能、指令系统、构成微型计算机的外围芯片，以及构成微型计算机系统的接口芯片。
掌握微型计算机结构特点，以及实现微型计算机与外部连接的软、硬件基础知识和基本技能；掌握和了解各种典型环境下接口设计原则；熟悉和正确选择常用的几种大规模集成接口电路。
二、课程目标1.知道《微型计算机原理与应用》这门课程的性质、地位和价值；知道该课程的研究领域和技术前景；知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。
2.理解这门课程的主要概念、基本原理和技术要点，拓宽微型计算机应用的领域和范围的思路和概念。
3.掌握微型计算机结构特点，以及实现微型计算机与外部连接的软、硬件基础知识和基本技能。
4.掌握和了解常用的微处理器，并运用微处理器和典型接口集成电路，设计出基本的微型计算机及其应用系统.三、课程内容与教学要求这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。
这四个层次的一般涵义表述如下：知道———是指对这门学科和教学现象的认知。
理解———是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。
8086cpu的结构和功能8086CPU是由英特尔公司开发的一款经典的16位微处理器。
它是在20世纪80年代初面世的，也是当时最新一代的微处理器。
8086CPU具有复杂的结构和强大的功能，为计算机技术的发展做出了重要贡献。
本文将从多个方面介绍8086CPU的结构和功能。
首先，我们来了解8086CPU的整体结构。
8086CPU包括两个主要部件：执行部件和总线控制部件。
执行部件由数据总线单元（DBU）、算术逻辑单元（ALU）和寄存器组成，负责实际进行数据的处理和运算。
总线控制部件包括指令队列、指令译码器和时序控制器，负责控制数据和指令的传输以及处理器的时序控制。
这种分离的结构使得8086CPU 具有高效的指令执行能力。
其次，我们来探讨8086CPU的功能特点。
8086CPU具有许多强大的功能，包括多种数据类型支持、分段式寻址、以及可扩展的指令集等。
首先是多种数据类型支持。
8086CPU支持多种数据类型，包括字节、字和双字等。
这使得它能够处理各种不同类型的数据，适应了不同应用场景的需求。
其次是分段式寻址。
8086CPU采用分段式寻址的方式，将内存划分为多个段，每个段具有独立的段地址。
这种寻址方式可以灵活地管理内存，提高内存的利用率，并且方便编程。
最后是可扩展的指令集。
8086CPU的指令集非常丰富，包括各种数据处理、逻辑控制、输入输出、以及字符串操作等指令。
同时，8086CPU还支持通过软件扩展指令集，满足用户的个性化需求。
总之，8086CPU作为一款经典的微处理器，具有复杂的结构和强大的功能。
它为计算机技术的发展做出了重要贡献，为后续的微处理器设计奠定了基础。
通过多种数据类型支持、分段式寻址和可扩展的指令集等特点，8086CPU实现了高效的数据处理和灵活的内存管理，为用户的应用提供了广泛的功能支持。
参考文献：1. Patterson, D.A., & Hennessy, J.L. (2017). Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. Morgan Kaufmann.2. Kip Irvine. (2016). Assembly Language for x86 Processors. Pearson.。
第二章 8086微处理器2.1 8086CPU的内部结构微处理器在微型计算机中的作用如同人体的大脑一般，负责绝大部分系统的控制与执行工作。
微处理器本身的运算与执行效率基本上决定了整台计算机的速度与性能，它负责全部或大部分的数据处理工作。
自1971年推出一般型微处理器4004以来，Intel所设计生产的微处理器一直占有相当大的市场，尤其是1978年推出16位的8086微处理器以后，不断推陈出新。
从8086/8088、80286、80386、80486到Pentium、PentiumPro、PentiumⅡ以及PentiumⅢ，每一次推出新品都将微型计算机带向全新的领域。
时至今日，我国微型计算机市场所使用的微处理器，仍以此系列为主。
自8086开始，Intel系列微处理器在基本结构上采用向上兼容的做法。
也就是新开发的微处理器，其基本特性及编程结构与前一代产品兼容。
微处理器主要的性能指标有：主频：即微处理器的时钟频率。
如PentiumⅡ—300MHz，主频为300MHz。
一般说来，主频越高，微处理器的速度越快。
由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的微处理器性能都一样。
外频：指微处理器外部总线工作频率。
如Pentium—133，主频为133MHz，而外频(或称总线速度)66MHz，PentiumⅢ—500，主频为500MHz，外频为100MHz/133MHz等。
工作电压：指微处理器正常工作所需的电压。
早期微处理器的工作电压一般为5V，随着微处理器主频的提高，微处理器工作电压有逐步下降的趋势，如3.3V，2.8V等，以解决温度过高的问题。
制造工艺：制造工艺主要由管子之间最小线距来衡量微处理器的集成密度，通常采用微米(μm)为单位，如350MHz以前的PentiumⅡ采用0．35nm工艺制造，500MHz的Pentium Ⅲ采用0．25nm工艺，Merced采用0.18/nm工艺等。
地址线宽度：决定了微处理器可以访问的物理地址空间，如386/486/Pentium地址线的宽度为32位，最多可访问4GB的物理空间，PentiumPro/PentiumⅡ/PentiumⅢ为36位，可以直接访问64GB的物理空间。
请同学们，仔细做好每一题！提供复习用，不用交！第一部分：微型计算机概述、8086系列微处理器一、填空1、有一二进制数为10110101B，表示的十六进制数为 H，八进制数为Q，若表示有符号的数，则对应的十进制数为。
2、10011011B=_________H，2AB0H=_________D。
3、设机器字长为8位，已知X=-1，则[X]原= H，[X]补= H。
4、10010011B= H，2AB0H= D。
5、8086/8088CPU的编程结构中，从内部功能上由____________和____________两个独立功能部件组成。
6、8086CPU内存寻址空间最大为______字节，I/O接口寻址能力为______个8位端口。
7、8086CPU通过数据总线对________进行一次访问所需的时间为一个总线周期，一个总线周期至少包括_____个时钟周期。
当时需要插入等待周期。
8、在8086CPU引脚中，INTR端子引入的是_________中断请求信号，NMI端子引入的是__________中断请求信号。
9、8086/8088 CPU在总线周期的T1时刻，用A19/S6～A16/S3输出位地址信息的最高位，而在其他时钟周期，则输出信息。
10、8086/8088 CPU复位后，从单元开始读取指令字节，一般这个单元在区中，在其中设置一条指令，使CPU对系统进行初始化。
11、8086/8088系统中，可以有个段地址，任意相邻的两个段地址相距个存储单元。
12、8086CPU的READY引脚的作用是。
13、若(CS)=0100H、IP=0050H,则该指令的物理地址为_____________。
14、若（CS）=4200H，物理转移地址为4A230H，当CS的内容被设定为7900H时，则物理转移地址为。
15、计算机内存的堆栈是一种特殊的数据存储区，对它的存取采用的原则。
16、8086的指令队列缓冲器为个字节，8088的指令队列缓冲器为个字节。
17、8086/8088系统中CPU要求加到RESET引脚上的复位脉冲信号其宽度至少有个时钟周期，才能有效复位。
系统复位后，寄存器的内容被初始化为FFFFH。
18、在微型计算机系统中通常采用两种不同的外设地址编址方式，分别是和。
19、设（SS）＝1250H，（SP）＝0240H，若在堆栈中取出2个数据，则栈顶的物理地址为 H，如果又在堆找中存入5个数据，则栈顶的物理地址为 H。
20、在8086最小配置系统的控制核心电路中，8282的作用是；8286的作用是；8288的作用是。
参考答案：1、B5H, 256Q, -352、9B，109283、10000001， 111111114，93，109285、BIU,EU6、1M, 64K7．存储器或I/O端口，4，READY=08、可屏蔽，非屏蔽9、4，状态10、FFFF0H, 无条件转移指令11、64K，至少1612、就绪信号输入13、01500H14、81230H15、先进后出16、6，417、4，CS18、独立编址，统一编址19、1254H,124AH20、地址锁存，数据收发，发出总线控制命令补充习题：1．计算机是通过( )、( )、( )总线把各个部件连接在一起，构成一个系统。
2．8086的数据总线是 ( )位，地址总线是( )位。
3．PC机主存储器中的基本存储单元的长度是( )。
4．80486可访问8位、 ( )、和 ( )、（）位的寄存器。
5．在微处理器的实地址方式下，段寄存器的作用是( )。
6．若一个数中含有3个“1”，则其奇偶标志为 ( )。
8．80486工作在实模式下时，若需对堆栈区进行操作，其物理地址是由( )和( )组合产。
9．程序设计中使用的地址称为( )，而CPU对存储器单元进行操作时使用的地址称为（ )。
10．按存储器的分级原则，其容量最大的一级存储器成为( )。
11．按存储器的分级原则，其速度最快的一级存储器成为( )。
12．微机的主要性能指标中，字长是指( )。
13．微型计算机由( )和( )两大部分组成。
14．上电复位时，若CPU的CS=0FFFFH，IP=0000H，则第一条指令从（）H方取15．8088与外部交换数据的总线宽度是位，与寄存器组之间的数据总线宽度是位，EU内部总线宽度是位。
16．设AL=80H，AH=83H，AL和AH中的内容相加后，CF= ，OF= ，ZF= ，PF= ，AF= ，SF= 。
17．8086/8088将整个存储空间划分为许多逻辑段，每个逻辑段容量在以内，各个逻辑段相互重叠。
18．8086/8088中，某单元只能有一个地址，但可以有多个地址。
19．如果对堆栈进行操作，则段基址来源于，偏移地址来源于。
20．某存储单元物理地址为32413H，则相对于段地址为3000H，其偏移地址为，若，它的偏移地址是1003H，则其段地址为。
21．在8086/8088系统中，所有读写存储器或I/O端口操作都是由通过系统总线完成的。
二、判断题1．80486的逻辑段不允许有段的重叠和交叉。
2．在80486的32位标志寄存器中，其每一位都有一定的含义。
3．若一个数据块的起始地址为20A0H:0F6H，则该数据块起始地址的实际地址是21B60H。
4．SP的内容可以不指向堆栈的栈顶。
5．寄存器寻址其运算速度较低。
6．字长是描述CPU数据总线宽度的指标。
7．计算机的堆栈是一种特殊的数据存储区，数据存取采用先进先出的原则。
8．当运算结果各位全部为零时，标志ZF=0。
9．逻辑地址不是物理地址，但它是唯一的。
三、选择题1．80486CPU进行算术和逻辑运算时，可处理的信息的长度为( )。
A、32位B、16位C、8位D、都可以2．在下面关于微处理器的叙述中，错误的是( ) 。
A、微处理器是用超大规模集成电路制成的具有运算和控制功能的芯片B、一台计算机的CPU含有1个或多个微处理器C、寄存器由具有特殊用途的部分内存单元组成，是内存的一部分D、不同型号的CPU可能具有不同的机器指令3．若用MB作为PC机主存容量的计量单位，1MB等于( )字节。
A、210个字节B、220个字节C、230个字节D、240个字节4．运算器在执行两个用补码表示的整数加法时，判断其是否溢出的规则为( )。
A、两个整数相加，若最高位（符号位）有进位，则一定发生溢出B、两个整数相加，若结果的符号位为0，则一定发生溢出C、两个整数相加，若结果的符号位为1，则一定发生溢出D、两个同号的整数相加，若结果的符号位与加数的符号位相反，则一定发生溢出5．运算器的主要功能是( )。
A、算术运算B、逻辑运算C、算术运算与逻辑运算D、函数运算6．运算器由很多部件组成，其核心部分是( )。
A、数据总线B、算术逻辑单元C、累加器D、多路开关7．在一般的微处理器中，( )包含在CPU中。
A、内存B、输入/输出单元C、磁盘驱动器D、算术逻辑单元8．80486CPU的标志寄存器中，OF标志表示运算结果的( )情况。
A、进/借位B、符号C、溢出D、辅助进位9．若某数据段位于存储区38000H～47FFFH，则该数据段的段基址为（）。
A、38000HB、47FFFHC、3000HD、3800H10．程序设计中所使用的地址是（）。
A、逻辑地址B、有效地址C、物理地址D、段基址11．80X86执行程序时，对存储器进行访问时，物理地址可由（）组合产生。
A、SS和IPB、CS和IPC、DS和IPD、CS和BP12．某处理器与内存进行数据交换的外部数据总线为32位，它属于（）。
A、8位处理器B、16位处理器C、32位处理器D、64位处理器13．在堆栈操作中，隐含使用的通用寄存器是（）。
A、AXB、BXC、SID、SP14．主要决定微机性能的是（）A、CPUB、耗电量C、质量D、价格15．十进制负数–38的八位二进制补码是（）A、01011011BB、11011010BC、11011011BD、01011010B 16．若某台微型计算机的型号是奔四800，则其中800的含义是（）A、CPU中有800个寄存器B、CPU中有800个运算器C、该微机的内存为800MBD、时钟频率为800MHZ17．在计算机内部，一切信息的存取，处理和传送都是以（）形式进行。
A、EBCDIC码B、ASCII码C、十六进制编码D、二进制编码18．16位PC机中整数的有效范围是（）A、- 32768―32767B、- 32767―32767C、0―65535D、- 32768―32767或0―65535 19．在（）表示中，二进制数11111111B表示十进制数–1A、原码B、反码C、补码D、BCD码20．用8位的二进制数的补码形式表示一个带符号数，它能表示的整数范围是（）A、-127—+127B、-128—+128C、-127—+128D、-128—+127 21．计算机中运算器和控制器合称为（）A、CPUB、ALUC、主机D、ENIAC22．32位的个人计算机，一个字节（Byte）由（）位（bit）组成。
A、4B、8C、16D、3223．假设机器中浮点数的表示格式如下：当尾数用补码，阶码（阶码基数为2，尾数以规格化数表示）用补码表示时，- 123 . 625的表示形式为 ( )。
A、0111100001000110B、0111111111011010C、0111100001000101D、100000000100011024．从功能上，8086的CPU由（）两部分组成。
A、SP、ALUB、控制器、FLAGSC、EU、BIUD、EU、ALU25．标志寄存器FLAGS中存放两类标志，即（）。
A、符号标志、溢出标志B、控制标志、状态标志C、方向标志、进位标志D、零标志、奇偶标志26．若AL=3BH ，AH=7DH ，则AL 和AH 中的内容相加后，标志CF 、SF 和OF 的状态分别是（ ）。
A 、0、1、1B 、1、1、1C 、0、0、0D 、1、1、027．若AL=3BH ，AH=7DH ，则AL 和AH 中的内容相减后，标志CF 、AF 和PF 的状态分别是（ ）。
A 、0、0、1B 、1、1、1C 、0、1、0D 、1、0、028．下列有关指令指针寄存器的说法中，哪一个是正确的（ ）。
A 、IP 存放当前正在执行的指令在代码段中的偏移地址B 、IP 存放下一条将要执行的指令在代码段中的偏移地址C 、IP 存放当前正在执行的指令在存储器中的物理地址D 、IP 存放当前正在执行的指令在存储器中的段地址29．最小模式时，当M/IO -----为低电平时，表示CPU 正在对（ ）进行访问。
A 、存储器B 、I/O 端口C 、外部存储器D 、EPROM30．下面有关MN/M X ----------的叙述正确的是（ ）A 、是工作模式选择信号，由CPU 产生，为高电平时CPU 工作在最小模式，为低电平时，CPU 工作在最大模式B 、是工作模式选择信号，由CPU 产生，为低电平时CPU 工作在最小模式，为高电平时，CPU 工作在最大模式C 、是工作模式选择信号，由外部输入，为低电平时CPU 工作在最小模式，为高电平时，CPU 工作在最大模式D 、是工作模式选择信号，由外部输入，为高电平时CPU 工作在最小模式，为低电平时，CPU 工作在最大模式31．某CPU的主频为250MHZ，则它的时钟周期为（）A、250nsB、50nsC、40nsD、4ns32．如果访问存储器时使用BP寻址，则默认的段寄存器是（）A、CSB、ESC、DSD、SS33．某单元在数据段中，已知DS=1000H，偏移地址为1200H，则它的物理地址为（）A、10000HB、11200HC、12100HD、13000H34．某系统中，已知SS=2360H，SP=0800H，若将20H个字节的数据入栈，则SP 的内容为（）A、0780HB、0820HC、23E20HD、07E0H35．某系统中，已知建立堆栈时SS=2360H，SP=0800H，经过一段时间后，SP的内容变为0700H，则堆栈中有多少个字的数据（）A、80HB、50HC、100D、100H36．设某一个单元的物理地址是54321H，则正确的逻辑地址表示为（）A、4321H：50000HB、54320H：1HC、5430H：0021HD、5432H：00001H 37．如果一个程序在执行前CS=1000H，IP=2000H，该程序的起始地址是（）A、3000HB、12000HC、21000HD、1000H38．如果一个堆栈从地址1250H：0100H开始，SP=0050，则SS的段地址是（）A、12600HB、1260HC、1265HD、125BH39．若已知[X]补=11101011B，[Y]补=01001010B，则[X – Y ]补=（）A、10100001BB、11011111BC、10100000BD、溢出四、简答题。
