习 题 一
1. 8086CPU 由哪几个部件构成？它们的主要功能各是什么？
8086 CPU 由指令执行部件EU 和总线接口部件BIU 两个部份组成。指令执行部件主要功能是执行指令。总线接口部件的主要功能是完成访问存储器或I/O 端口的操作：
•
形成访问存储器的物理地址； •
访问存储器取得指令并暂存到指令队列中等待执行； •
访问存储器或I/O 端口以读取操作数参与EU 运算，或存放运算结果 2. 什么是逻辑地址？什么是物理地址？它们各自如何表示？如何转换？
程序中使用的存储器地址称为逻辑地址，由16位“段基址”和16位“偏移地址”（段内地址）组成。段基址表示一个段的起始地址的高16位。偏移地址表示段内的一个单元距离段开始位置的距离。访问存储器的实际地址称为物理地址，用20位二进制表示。将两个16位二进制表示的逻辑地址错位相加，可以得到20位的物理地址：
物理地址＝段基址×16 + 偏移地址
在32位CPU 的保护模式下，“逻辑地址”的表示产生了一些变化，请参考第8章的相关内容。
3. 什么是“堆栈”？它有什么用处？在使用上有什么特点？
堆栈是内存中的一块存储区，用来存放专用数据。例如，调用子程序时的入口参数、返回地址等，这些数据都按照“先进后出”的规则进行存取。SS 存放堆栈段的段基址，SP 存放当前堆栈栈顶的偏移地址。数据进出堆栈要使用专门的堆栈操作指令，SP 的值在执行堆栈操作指令时根据规则自动地进行修改。
4. 设X=36H ，Y=78H ，进行X+Y 和X －Y 运算后FLAGS 寄存器各状态标志位各是
什么？
5. 按照传输方向和电气特性划分，CPU 引脚信号有几种类型？各适用于什么场合？ CPU 引脚传输的信号按照传输方向划分，有以下几种类型：
输出：信号从CPU 向外部传送；
输入：信号从外部送入CPU ；
双向：信号有时从外部送入CPU ，有时从CPU 向外部传送。
双向信号主要用于数据信号的传输；输出信号用于传输地址信号和一些控制
信号；输入信号主要用于传输外部的状态信号（例如READY ）和请求（中断、DMA ）信号。
按照信号的电器特性划分，有以下几种类型：
一般信号：用来传输数据/地址信号时，高电平表示“1”，低电平表示“0”；用来
表示正逻辑的控制/状态信号时，“1”表示有效，“0”表示信号无效；
用来表示负逻辑的控制/状态信号时，“0”表示有效，“1”表示信号无
效。
三态信号：除了高电平、低电平两种状态之外，CPU内部还可以通过一个大的电
阻阻断内外信号的传送，CPU内部的状态与外部相互隔离，也称为“悬
浮态”。CPU放弃总线控制权，允许其他设备使用总线时，将相关信
号置为“悬浮态”。
6.8086CPU以最小模式工作，现需要读取内存中首地址为20031H的一个字，如何执
行总线读周期？请具体分析。
为了读取内存中首地址为20031H的一个字，需要执行二个总线读周期。
第一个总线周期读取20031H字节内容，进行的操作如下。
T1状态：IO
M= 1，指出CPU是从内存读取数据。随后CPU从地址/状态复用线
/
（A19/S6～A16/S3）和地址/数据复用线（AD15～AD0）上发出读取存储器的20位地址20031H。
为了锁存地址，CPU在T1状态从ALE引脚输出一个正脉冲作为地址锁存信号。
由于需要读取高8位数据线上的数据（奇地址），BHE= 0。
为了控制总线收发器8286接受数据，R/
DT= 0。
T2状态：地址信息撤消，地址/数据线AD15～AD0进入高阻态，读信号RD开始变为低电平（有效），DEN=0，用来开放总线收发器8286。
T3状态:CPU检测READY引脚信号。若READY为高电平（有效）时，表示存储器或I/O端口已经准备好数据，CPU在T3状态结束时读取该数据。若READY为低电平，则表示系统中挂接的存储器或外设不能如期送出数据，要求CPU在T3和T4状态之间插入1个或几个等待状态Tw。
T W状态：进入T W状态后，CPU在每个T W状态的前沿（下降沿）采样READY信号，若为低电平，则继续插入等待状态T W。若READY信号变为高电平，表示数据已出现在数据总线上，CPU从AD15~AD0读取数据。
T4状态：在T3（T W）和T4状态交界的下降沿处，CPU对数据总线上的数据进行采样，完成读取数据的操作。
第二个总线周期读取地址为20032H字节的内容。CPU发出的信号与第一个周期类似，区别在于T1状态CPU发出存储器地址为20032H，由于只需要读取低8位数据线上的数据（偶地址），BHE=1。
在CPU内部，从20031H读入的低位字节和从20032H读入的高位字节被拼装成一个字。
7.8086CPU有几种工作方式？各有什么特点？
8086/8088 CPU有两种工作模式：最大工作模式和最小工作模式。
所谓最小工作模式，是指系统中只有一个8086/8088处理器，所有的总线控制信号都由8086/8088 CPU直接产生，构成系统所需的总线控制逻辑部件最少，最小工作模式因此得名。最小模式也称单处理器模式。
最大模式下，系统内可以有一个以上的处理器，除了8086/8088作为“中央处理器”之外，还可以配置用于数值计算的8087“数值协处理器”、用于I/O管理的“I/O协处理器”8089。
各个处理器发往总线的命令统一送往“总线控制器”，由它“仲裁”后发出。
CPU 两种工作模式由MX /MN 引脚决定，MX /MN 接高电平，CPU 工作在最小模式；将MX /MN 接地，CPU 工作在最大模式。
8. 分析8086CPU 两个中断输入引脚的区别，以及各自的使用场合。
INTR 用于输入可屏蔽中断请求信号，电平触发，高电平有效。中断允许标志IF= 1时才能响应INTR 上的中断请求。
NMI 用于输入不可屏蔽中断请求信号，上升沿触发，不受中断允许标志的限制。CPU 一旦测试到NMI 请求有效，当前指令执行完后自动转去执行类型2的中断服务程序。
NMI 引脚用于连接CPU 外部的紧急中断请求，例如内存校验错，电源掉电报警等。INTR 引脚用于连接一般外部设备的中断请求。
9. 什么是时钟周期、总线周期、指令周期？它们的时间长短取决于哪些因素？
时钟周期：CPU 连接的系统主时钟CLK 一个周期的时间。CLK 信号频率越高，时钟周期越短。
总线周期：CPU 通过外部总线对存储器或I/O 端口进行一次读/写操作的过程称为总线周期。8086CPU 总线周期一般由四个时钟周期组成，存储器/IO 设备（接口）速度不能满足CPU 要求时，可以增加一个或多个时钟周期。
指令周期： CPU 执行一条指令的时间（包括取指令和执行该指令所需的全部时间）称为指令周期。指令周期的时间主要取决于主时钟的频率和指令的复杂程度，它也受到存储器或IO 设备接口工作速度的影响。
10. 在一次最小模式总线读周期中，8086CPU 先后发出了哪些信号？各有什么用处？ T 1状态： IO /M 指出CPU 是从内存（1）还是从IO 端口（0）读取数据。随后CPU 从地址/状态复用线（A 19/S 6～A 16/S 3）和地址/数据复用线（AD 15～AD 0）上发出读取存储器的20位地址，对IO 端口访问时从AD 15～AD 0上发出16位地址。
为了锁存地址，CPU 在T 1状态从ALE 引脚输出一个正脉冲作为地址锁存信号。
如果需要读取高8位数据线上的数据（奇地址/读取一个字），BHE = 0。
为了控制总线收发器8286数据传输方向， R /DT = 0。
T 2状态： 读信号RD 开始变为低电平（有效），DEN =0，用来开放总线收发器8286。 T 3状态: CPU 检测READY 引脚信号。若READY 为高电平（有效），表示存储器或I/O 端口已经准备好数据，进入T 4状态；若READY 为低电平（无效），表示存储器或I/O 端口尚未准备好数据，插入一个或多个T W 状态，直到READY 变为高电平。
T 4状态：在T 3（T W ）和T 4状态交界的下降沿处，CPU 对数据总线上的数据进行采样，完成读取数据的操作。
11. 结合指令“OUT 21H, AL ”，具体叙述最大模式“总线写周期”总线上的相关信号。 T 1状态：地址/数据复用线（AD 15～AD 0）上出现访问IO 端口的16位地址21H 。由于地址为奇数，需要通过高8位数据线访问端口，BHE = 0。
T 2状态：IOW = 0，表示本周期对IO 端口进行写操作。地址/数据复用线（AD 15～AD 0）上出现来自AL 的8位数据。
T 3状态：若READY 为高电平（有效），表示I/O 端口已经准备好接收数据。反之，表示I/O 端口尚未准备好接收数据，需要CPU 插入T W 周期进行等待，直到READY 出现高电平
