【微机原理】32位微处理器

逻辑地址：由段基址和偏移地址两部分构成。

段基址是该段第一个单元高4位（16进）的地址；某个单元的偏移地址就是该单元地址和段首单元的地址之差。

物理地址：是CPU访问内存外设所需实际地址（20位）。

寄存器组：是CPU内部的若干个存储单元。

用来存放参加运算的二进制数据以及保存运算结果。

一般可分为通用寄存器和专用寄存器，通用寄存器可供程序员编程使用，专用寄存器的作用是固定的，如堆栈指针，标志寄存器等。

DOS为磁盘操作系统的简称，能够实现控制键盘、显示器、读写文件、串行通信等一系列功能。

采用DOS系统功能调用时，一般步骤为：1、功能调用号送AH寄存器。

2、设置入口参数。

3、执行DOS 功能调用：INT 21H。

4、分析出口参数。

常用的DOS系统功能调用：1、键盘输入2、显示单个字符3、控制台输入4、显示字符串5、键盘输入字符串。

常用BIOS调用：1、设置显示器显示模式2、设置光标位置。

8086CPU指令系统：1、数据传送类指令2、算术运算类指令3、逻辑运算与移位类指令4、串操作类指令5、控制转移类指令6、处理器控制指令DOS操作系统下，编辑、修改和运行汇编语言程序，需要用文件编辑软件、宏汇编程序、连接程序和调试程序。

E^2PROM是一种在线可编程只读存储器，它像RAM那样随机地进行改写，又能像ROM那样在掉电的情况下所保存的信息不丢失，即E^2PROM兼有RAM和ROM 的双重功能特点。

另一个优点是擦除可以按字节分别进行。

字节的编程和擦除都只需要10ms。

中断：软件中断和硬件中断，硬件中断：可屏蔽中断和非屏蔽中断。

2732Eprom容量4kb，32/8。

DMA方式又叫直接存储器存取方式，即在外设与存储器见传送数据时，不需要通过CPU中转，由专门的硬件装置DMA控制器即可完成。

由于这种传送是在硬件控制先完成，不需CPU的介入，故具有较高的工作效率。

优点是传输速度高，适用与高速传输的外部设备。

缺点是需要专门的DMA控制器，成本较高。

习题二 8086微处理器答案主要内容：主要介绍8086／8088CPU内部结构。

了解80X86CPU的特点。

8086 CPU在内部结构上由哪几部分组成其功能是什么【答】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。

8086的总线接口部件有那几部分组成其功能是什么【答】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，用于保存各段地址；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位地址加法器，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，用于内总线与外总线的连接。

8086的执行单元（部件）由那几部分组成有什么功能【答】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。

8086内部有哪些通用寄存器【答】四个16位数据寄存器AX、BX、CX、DX，二个指针寄存器SP、BP, 二个变址寄存器SI、DI。

这些寄存器使用上一般没有限制，但对某些特定指令操作，必须使用指定寄存器，可参考后面指令系统章节。

8086内部有哪些段寄存器各有什么用途【答】四个16位段寄存器：CS、DS、SS、ES，分别保存代码段、数据段、堆栈段与扩展段的段地址。

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【答】（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。

第一章ENIAC 的不足：运算速度慢、存储容量小、全部指令没有存放在存储器中、机器操作复杂、稳定性差 。

冯·诺依曼（Johe V on Neumman ）提出了“存储程序”的计算机设计方案。

特点是： 1、采用二进制数形式表示数据和计算机指令。

2、指令和数据存储在计算机内部存储器中，能自动依次执行指令。

由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。

工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。

一型计算机的分类字长：有4位、8位、16位、32位、64位微型计算机等 工艺：可分成MOS 工艺、双极型TTL 工艺的微处理器 结构类型：有单片机、单板机、位片机、微机系统等 用途：个人计算机、工作站/务器、网络计算机 体积大小：台式机、携机。

二．微型计算机的性能指标介绍位：这是计算机中所表示的最基本、最小的数据单元。

字长：是计算机在交换、加工和存放信息时的最基本的长度。

字节（Byte ）：是计算机中通用的基本单元，由8个二进制位组成。

字：是计算机内部进行数据处理的基本单位。

主频：也称时钟频率，是指计算机中时钟脉冲发生器所产生的频率。

访存空间：是该微处理器构成的系统所能访问的存储单元数。

指令数：构成微型计算机的操作命令数。

基本指令执行时间：计算机执行程序所花的时间。

可靠性：指计算机在规定时间和条件下正常工作不发生故障的概率。

兼容性：指计算机硬件设备和软件程序可用于其他多种系统的性能。

性能价格比：是衡量计算机产品优劣的综合性指标。

微型计算机是以微处理器为核心，再配上存储器、接口电路等芯片构成的微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成 ：1.中央处理单元CPU （Control Processing Unit ）是微型计算机的核心部件，是包含有运算器、控制器、寄存器组以及总线接口等部件的一块大规模集成电路芯片，俗称微处理器。

微处理器是微型计算机的核心，它的性能决定了整个微型机的各项关键指标。

《微型计算机原理》习题3（P117）参考答案（部分题号与教材有错位，请注意）3.1 为什么要研究8086/8088微处理器及其系统?这比直接研究32位微处理器及其系统有何优缺点?解:尽管8086/8088后续的80286、80386、80486以及Pentium系列CPU结构和功能已发生很大变化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，他们仍然是经典的8086/8088CPU的延续与提升。

3.2 8086 CPU有多少根数据线和地址线？它能寻址多少内存地址单元和I/O端口？8088CPU又有多少根数据线和地址线？为什么要设计8088CPU？解：8086 CPU有16根数据线和20根地址线，可寻址1MB存储单元和64KB的I/O端口。

8088 CPU 有16位内部数据线和8条外部数据总线，20根地址线。

8088 CPU 是8086 CPU的向下兼容版，这样设计主要为了与INTEL原有的8位外围接口芯片直接兼容。

3.3 8086 CPU内部按功能可分为哪两大部分？他们各自的主要功能是什么？解：从功能上讲，8086可分为两个部分，即总线接口单元（bus interface unit，BIU）和执行单元（execution unit ，EU）。

总线接口单元（BIU）的功能是负责CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。

EU的功能只是负责执行指令；执行的指令从BIU的指令队列缓冲器中取得，执行指令的结果或执行指令所需要的数据，都由EU向BIU发出请求，再由BIU经总线控制电路对存储器或外设存取。

3.4 8086 CPU内部的总线接口单元BIU由哪些功能部件组成？他们的基本操作原理是什么？解：BIU内有4个16位的段地址寄存器CS、DS、SS和ES，16位指令指针IP，6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。

基本操作原理是BIU要从内存取指令送到指令队列缓冲器；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者外设端口中取数据，将数据传送给执行单元，或者把执行单元的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。

第一部分：基础知识一、选择题1．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2．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3．80X86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BP4．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5．在堆栈操作中，隐含使用的通用寄存器是（）。

A、AXB、BXC、SID、SP6．十进制负数–38的八位二进制补码是（）A、BB、BC、BD、B7．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 8．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9．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10．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、SS二、判断题1．SP的内容可以不指向堆栈的栈顶。

2．寄存器寻址其运算速度较低。

3．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。

4．当运算结果各位全部为零时，标志ZF=0。

微机原理考试提纲【识记型】第一、六、七章【重点复习】第二、三、四、五章第一章：1．微机的主要的特点是：（1）体积小、重量轻；（2）价格低廉；（3）可靠性高、结构灵活（4）应用面广2．微型机的分类：按微处理器规模分类：单片机、个人计算机、笔记本电脑、掌上电脑按微处理器的字节分类：4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器3．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微处理器即CPU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微型计算机系统是以微型计算机为主体，配上系统软件、应用软件和外设之后组成的4.CPU在内部结构上由哪几个部分组成？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累加器和寄存器组；③控制器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。

5．CUP总线按功能分为：数据总线、地址总线、控制总线数据总线用来传输数据信息，数据总线是双向的地址总线专门用来传送地址信息，地址总线是单向的控制总线用来传输控制总线6．微型计算机的应用：科学计算、信息处理、过程控制、仪器仪表控制、家用电器民用产品控制7．微处理器的主要性能指标：CPU的位数、CUP的主频、内存容量和速度、硬盘容量第六章1．并行通信与串行通信数据通信的基本方式可分为两种：并行通信与串行通信并行通信是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。

特点是传输速度快，适用于短距离通信。

串行通信是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。

特点是通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢。

微机原理及应用习题库与答案习题与练习题1第1章绪论1.计算机分那几类？各有什么特点？2.简述微处理器、微计算机及微计算机系统三个术语的内涵。

答：微处理器是微计算机系统的核心硬件部件，对系统的性能起决定性的影响。

微计算机包括80X86微处理器有几代？各代的名称是什么？80386/80486：32位机。

4．采用一种总线标准进行微型计算机的硬件结构设计具有什么优点？5．一个总线的技术规范应包括哪些部分？6．总线的定义是什么？简述总线的发展过程。

7．微型计算机系统总线由哪三部分组成？它们各自的功能是什么？第3章微处理器结构及微计算机的组成1．8086是多少位的微处理器？为什么？2．EU与BIU各自的功能是什么？如何协同工作？3．086/8088与其前一代微处理器8085相比，内部操作有什么改进？4．8086/8088微处理器内部有那些寄存器，它们的主要作用是什么？答：执行部件有8个16位寄存器，AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI、SI。

AX、BX、CX、确定5ch+98h后各标志位的值。

并说明结果的正确性。

5．8086对存储器的管理为什么采用分段的办法？6．在8086中，逻辑地址、偏移地址、物理地址分别指的是什么？具体说明。

7．给定一个存放数据的内存单元的偏移地址是20C0H，（DS）=0C00EH，求出该内存单元的物理地址。

8．8086/8088为什么采用地址/数据引线复用技术？9．8086与8088的主要区别是什么？10．怎样确定8086的最大或最小工作模式？最大、最小模式产生控制信号的方法有何不同11．8086被复位以后，有关寄存器的状态是什么？微处理器从何处开始执行程序？12．8086基本总线周期是如何组成的？各状态中完成什么基本操作？13．结合8086最小模式下总线操作时序图，说明ALE、M/IO#、DT/R#、RD#、READY信号的功能。

14．8086中断分哪两类？8086可处理多少种中断？15．8086可屏蔽中断请求输入线是什么？“可屏蔽”的涵义是什么？16．8086的中断向量表如何组成？作用是什么？17．8086如何响应一个可屏蔽中断请求？简述响应过程。

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。

微机原理第1次课讲义第1次课：绪论内容：微机发展概况、数和字符的表示、计算机系统概论重点：数和字符的表示难点：补码及运算规则、浮点数表示作业：、、第1章绪论微型计算机发展概况? 电子计算机发展历史简介；? 微型计算机发展历史。

? 微处理器MPU，也叫中央处理器或中央处理单元CPU。

微型计算机各代的划分通常是以其微处理器字长、位数和功能为主要依据。

? 第一代是4位和低档8位微机。

? 第二代是中高档8位微机。

? 第三代是I6位微机。

? 第四代是32位微型计算机的大发展时期。

? 第五代是64位微机发展时期。

? 光学技术、超导技术、仿生技术的相互结合，必然产生一种全新的计算机，而人工智能的研究正在促进计算机面临一场新的革命。

人工智能计算机，人工神经网络计算机计算机中数和字符的表示无符号数表示无符号数，机器字长的所有位都参与表示数值。

若计算机的字长为n位，则n位无符号数可表示的数X的范围是0≤X≤2 n－1 当n=8时，可表示的无符号数的范围为0～255，当n=16时，可表示的无符号数的范围为0～65535。

在计算机中最常用的无符号整数是表示地址的数。

此外，如双精度数的低位字也是无符号整数等。

有符号数的表示方法1．机器数与真值数的最高位为符号位，为0表示正数，为1表示负数。

例如字长为8位的计算机，则D7为符号位，D6～D0为数值位，如下所示。

这种符号数码化的数称为机器数。

机器数所代表的实际数值称为真值。

机器数可以用不同的码制来表示，常用的有原码和补码表示法。

2．原码表示法最高位为符号位，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，其余各位为数值位，这种表示法称为原码表示法。

n位原码可表示的数X 的范围是：n-1n-1－2+1≤X≤＋2-1 当n=8时，8位二进制原码所能表示的数值范围为－127～＋127。

3．补码表示法补码表示法中，正数的补码和原码相同，负数的补码可其原码除符号位保持不变外，其余各位按位取反，再在最末位加1而形成。

微机原理课后习题答案2.1 8086 CPU 在内部结构上由哪几部分组成?其功能是什么?【答】8086 的内部结构－成两部分:总线接口部件BIU，负责控制存储器读写。

执行部件EU,EU 从指令队列中取出指令并执行。

8086 是16 位微处理器，有16 根数据线、20 根地址线，内部寄存器、运算部件以及内部操作都是按16 位设计的。

2.2 8086 的总线接口部件有那几部分组成?【答】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, 一个16 位的指令指针寄存器IP, 一个20 位地址加法器, 6 字节的指令队列,内部暂存器以及输入输出电路组成.2.3 8086 的执行部件有什么功能?由那几部分组成?【答】8086 的执行部件主要由下面几部分组成：（1）四个16 位通用寄存器AX、BX、CX、DX, 通用四个16 位专用寄存器,包括二个指针寄存器SP、BP, 二个变址寄存器SI、DI, 算术逻辑单元ALU,标志寄存器。

2.4 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?【答】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）：在某些指令操作中起控制作用。

2.5 8086/8088 和传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同?这样的设计思想有什么优点? 8086CPU 执行转移指令时，指令队列寄存器内容如何变化？【答】传统的计算机一般按照取指令、指令译码/执行指令的步骤工作。

在8086/8088 中,指令的提取与执行分别由总线接口部件BIU 与执行部件EU 完成,8086/8088 可以在取指令同时又可以执行指令,这种并行工作方式有力的提高了CPU 的工作效率。

2.6 将两数相加，即0100 1100 加0110 0101，CF、PF、AF、ZF、SF、OF 各为何值？【答】0100 1100+0110 0101=10110001CF=0，PF=1，AF=1，ZF=0，SF=1，OF=12.7 存储器的逻辑地址由哪几部分组成？存储器的物理地址是怎样形成的？一个具有20 位地址线的CPU，其最大物理地址为多少？【答】存储器的逻辑地址由段地址与段内偏移地址组成。