《2022年《微机原理与接口技术》习题解答 2.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年《微机原理与接口技术》习题解答 2.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、习题 2 2.1 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、
2、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
3、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
4、低8 位含奇数个1 AF 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
5、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名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 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。【解答】 （SS）=2400H， （SP）=1200H；PA= （ SS）10H（SP）= 2400H10H1200H = 25200H。2.7 8086 的存储器采用奇偶存储体结构， 数据在内存中的
6、存放规定是低字节存放在低地址中，高字节存放在高地址中，以低地址为字的地址，规则字是指低字节地址为偶地址的字，非规则字是指低字节的地址为奇地址的字。2.8 解释逻辑地址、偏移地址、有效地址、物理地址的含义，8086 存储器的物理地址是如何形成的？怎样进行计算？【解答】 逻辑地址：表示为段地址：偏移地址，书写程序时用到，一个存储单元可对应出多个逻辑地址；偏移地址：是某一存储单元距离所在逻辑段的开始地址的字节个数。有效地址：是指令中计算出的要访问的存储单元的偏移地址。物理地址：是CPU 访问存储器时用到的20 位地址，是存储单元的唯一的编号。物理地址计算公式：物理地址= 段地址 10H有效地址（或偏
7、移地址）2.9 8086 系统中的存储器分为几个逻辑段？各段之间的关系如何？每个段寄存器的作用是什么？【解答】 8086CPU 将 1MB 的存储空间分成逻辑段来进行管理：每个逻辑段最小为16B。所以最多可分成64K 个段；每个逻辑段最大为64KB ，最少可分成16 个逻辑段。各段的起始位置由程序员指出，可以彼此分离，也可以首尾相连、重叠或部分重叠。4个 16 位的段寄存器用来存放每一个逻辑段的段起始地址：CS 中为代码段的起始地址；DS 中为数据段的起始地址；SS中为堆栈段的起始地址；ES中为附加段的起始地址。2.10 I/O 端口有哪两种编址方式，各自的优缺点是什么？【解答】 I/O 端口
8、有两种编址方式：统一编址和独立编址。统一编址方式是将I/O 端口与内存单元统一起来进行编号，即包括在1MB 的存储器空间中， 看作存储器单元，每个端口占用一个存储单元地址。该方式主要优点是不需要专门的I/O 指令，对I/O 端口操作的指令类型多；缺点是端口要占用部分存储器的地址空间，不容易区分是访问存储器还是外部设备。独立编址的端口单独构成I/O 地址空间，不占用存储器地址。优点是地址空间独立，控制电路和地址译码电路简单，采用专用的I/O 指令，使得端口操作的指令在形式上与存储器操作指令有明显区别，程序容易阅读；缺点是指令类别少，一般只能进行传送操作。2.11 8086 的最大工作模式和最小各
9、种模式的主要区别是什么？如何进行控制？图 2-1 堆栈示意图SP 堆栈段栈底名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 【解答】两 种模式的主要区别是：8086 工作在最小模式时，系统只有一个微处理器，且系统所有的控制信号全部由8086 CPU 提供；在最大模式时，系统由多个微处理器/协处理器构成的多机系统，控制信号通过总线控制器产生，且系统资源由各处理器共享。8086CPU 工作在哪种模式下通过CPU 的第 33 条引脚
10、MN/MX来控制： MN/MX=1，系统就处于最小工作模式；MN/MX=0，系统处于最大工作模式。2.12 在内存有一个由20 个字节组成的数据区，其起始地址为1100H:0020H。计算出该数据区在内存的首末单元的实际地址。【解答】 逻辑地址1100H:0020H 对应的物理地址为PA=1100H10H0020H= 11020H ，即该数据区在内存中的首单元的物理地址为11020H；因为存储空间中每个字节单元对应一个地址，所以20 个字节对应20 个地址，则该数据区在内存中的末单元的物理地址PA = 11020H20D = 11020H 14H = 11034H 。2.13 已知两个16 位
11、的字数据268AH 和 357EH ，它们在8086 存储器中的地址分别为00120H 和 00124H，试画出它们的存储示意图。【解答】 存储示意图参见图2-2。2.14 找出字符串 “Pentium”的 ASCII 码，将它们依次存入从00510H 开始的字节单元中，画出它们存放的内存单元示意图。【解答】 存储示意图参见图2-3。2.15 在内存中保存有一个程序段，其位置为（CS）=33A0H ， （IP）=0130H，当计算机执行该程序段指令时，分析实际启动的物理地址是多少。【解答】 逻辑地址（ CS） ： （ IP）= 33A0H：0130H，计算出对应物理地址PA= （CS）10H（
12、 IP）= 33A0H 10H0130H = 33B30H 2.16 什么是总线周期？8086CPU 的读 /写总线周期各包含多少个时钟周期？什么情况下需要插入等待周期TW，什么情况下会出现空闲状态TI？【解答】8086CPU 经外部总线对存储器或I/O 端口进行一次信息的输入或输出过程所需要的时间，称为总线周期。8086CPU 的读 /写总线周期通常包括T1、T2、T3、T4状态 4 个时钟周期。在高速的CPU 与慢速的存储器或I/O 接口交换信息时，为了防止丢失数据，会由存储器或外设通过READY 信号线， 在总线周期的T3和 T4之间插入 1 个或多个必要的等待状态TW，用来进行必要的时
13、间补偿。在 BIU 不执行任何操作的两个总线周期之间会出现空闲状态TI。2.17 80286CPU 的内部结构与8086 相比，有哪些增加的部件？其主要特点和功能是什么？8AH 00120H 50H 00510H 26H 00121H 65H 00511H 00122H 6EH 00512H 00123H 74H 00513H 7EH 00124H 69H 00514H 35H 00125H 75H 00515H 6DH 00516H 图 2-2 数据的存储示意图 2-3 字符的存储示意名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
14、 - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 【解答】 80286 CPU 的可编程寄存器在8086 寄存器结构的基础上，增加了一个16 位的机器状态字寄存器MSW 。而且为适应80286 性能的提高，在8086 的状态标志寄存器F 中，又增加使用了3 个位，即IOPL I/O 特权层标志（占用12、13 位）和 NT 嵌套任务标志（占用 14 位）。 NT 标志位表示当前执行的任务嵌套于另一任务中，IOPL 用来定义当前任务的 I/O 特权层。2.18 简述 Pentium 微处理器的内部组成结构和主要部件的功能，Pentium
15、微处理器的主要特点有哪些？【解答】 Pentium 微处理器的主要部件包括总线接口部件、指令高速缓存器、数据高速缓存器、 指令预取部件与转移目标缓冲器、寄存器组、 指令译码部件、具有两条流水线的整数处理部件（ U 流水线和V 流水线）、以及浮点处理部件FPU 等。各主要部件的功能分析如下：（1）整数处理部件：U 流水线和V 流水线都可以执行整数指令，U 流水线还可执行浮点指令。因此能够在每个时钟周期内同时执行两条整数指令。（2）浮点处理部件FPU：高度流水线化的浮点操作与整数流水线集成在一起。微处理器内部流水线进一步分割成若干个小而快的级段。（3）独立的数据和指令高速缓存Cache：两个独立的
16、8KB 指令和 8KB 数据 Cache 可扩展到 12KB，允许同时存取，内部数据传输效率更高。两个Cache 采用双路相关联的结构，每路 128 个高速缓存行，每行可存放32B。数据高速缓存两端口对应U、V 流水线。（4）指令集与指令预取：指令预取缓冲器顺序地处理指令地址，直到它取到一条分支指令，此时存放有关分支历史信息的分支目标缓冲器BTB 将对预取到的分支指令是否导致分支进行预测。（5）分支预测：指令预取处理中增加了分支预测逻辑，提供分支目标缓冲器来预测程序转移。Pentium 微处理器的主要特点如下：（1）采用超标量双流水线结构；（2）采用两个彼此独立的高速缓冲存储器；（3）采用全新
17、设计的增强型浮点运算器（FPU） ；（4）可工作在实地址方式、保护方式、虚拟8086 方式以及SMM 系统管理方式；（5）常用指令进行了固化及微代码改进，一些常用的指令用硬件实现。2.19 什么是虚拟存储技术？该技术的主要优点有那些？【解答】 虚拟存储技术是一种存储管理技术，采用硬件、 软件相结合的方法，由系统自动分批将程序调入内存，不断地用新的程序段来覆盖内存中暂时不用的老程序段。虚拟存储技术的主要优点有：（1）扩大了程序可访问的存储空间；（2）便于实施多任务的保护和隔离； （3）便于操作系统实现内存管理。2.20 简要分析Pentium 系列微处理器的4 种工作方式具备的特点。【解答】（1
18、）实地址方式：系统加电或者复位时进入实地址方式，使用16 位 80X86 的寻址方式、存储器管理和中断管理；使用20 位地址寻址1MB 空间，可用32 位寄存器执行大多数指令。（2）保护方式：支持多任务运行环境，对任务进行隔离和保护，进行虚拟存储管理能够充分发挥Pentium 微处理器的优良性能。（3）虚拟 8086 方式：是保护模式下某个任务的工作方式，允许运行多个8086 程序，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 使用 8086 的寻址方式，每个任务使用1MB 的内存空间。（4）系统管理方式：主要用于电源管理，可使处理器和外设部件进入“休眠”，在有键盘按下或鼠标移动时“唤醒”系统使之继续工作；利用SMM 可以实现软件关机。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -