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1、学习中心：院校学号：姓名课程名称:计算机硬件技术基础1 东 北 大 学 继 续 教 育 学 院计算机硬件技术基础试 卷（作业考核线下）B 卷（共页）总分题号一二三四五六七八九十得分注：请您单面打印，使用黑色或蓝色笔，手写完成作业。杜绝打印，抄袭作业。一、简答题(每题 5 分，共 30 分)1.8086与 8088CPU 有哪些重要的区别？（1）8088 指令队列长度是4 个字节，8086 是 6 个字节。（2）8088 的 BIU 内数据总线宽度是8 位，而 EU 内数据总线宽度是16 位，这样对 16 位数的存储器读/写操作需要两个读/写周期才能完成。8086 的 BIU 和 EU 内数据总
2、线宽度都是 16 位。（3）8088 外部数据总线只有8 条 AD7AD0，即内部是 16 位，对外是 8 位，故 8088 也称为准 16 位机。2.简述一个计算机系统的组成及相互之间的关系。一个完整的电子计算机系统由硬件和软件两大部分构成.计算机硬件包括输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器五大部分.1.硬件的组成(输入设备,输出设备,存储器,运算器,控制器)输入设备:使计算机从外部获得信息的设备如鼠标,键盘,光笔,扫描仪,话筒,数码相机,摄像头,手写板;输出设备:把计算机处理信息的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备如显示器,打印机,绘图仪,音箱,投影仪;存储器:如硬盘,光驱,U
3、盘;运算器:算术运算,逻辑运算;控制器:如从存储器中取出指令,控制计算机各部分协调运行;控制器和运算器整合在CPU 中;学习中心：院校学号：姓名课程名称:计算机硬件技术基础2 3.简述 8086 中逻辑地址、线性地址和物理地址的关系。逻辑地址是在程序中对存储器地址的一种表示方法，由段地址和段内偏移地址两部分组成，如 1234H：0088H。偏移地址是指段内某个存储单元相对该段首地址的差值，是一个16 位的二进制代码。物理地址是 8086芯片引线送出的20 位地址码，用来指出一个特定的存储单元。4.存储器有哪些主要技术指标？这些指标如何表示的？一、存储容量：存储器可以容纳的二进制信息量称为存储容
4、量。主存储器的容量是指用地址寄存器(MAR)产生的地址能访问的存储单元的数量。如 N 位字长的 MAR 能够编址最多达2N个存储单元。一般主存储器(内存)容量在几十 K 到几 M 字节左右；辅助存储器(外存)在几百K 到几千 M 字节。二、存储周期：存储器的两个基本操作为读出与写入，是指将信息在存储单元与存储寄存器(MDR)之间进行读写。存储器从接收读出命令到被读出信息稳定在MDR 的输出端为止的时间间隔，称为取数时间TA；两次独立的存取操作之间所需的最短时间称为存储周期TMC。半导体存储器的存储周期一般为100ns-200ns。三、存储器的可靠性：存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF 来
5、衡量。MTBF 可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。MTBF 越长，表示可靠性越高，即保持正确工作能力越强。四、性能价格比：性能主要包括存储器容量、存储周期和可靠性三项内容。性能价格比是一个综合性指标，对于不同的存储器有不同的要求。对于外存储器，要求容量极大，而对缓冲存储器则要求速度非常快，容量不一定大。因此性能/价格比是评价整个存储器系统很重要的指标。学习中心：院校学号：姓名课程名称:计算机硬件技术基础3 5.简述计算机中时钟周期、指令周期、总线周期的区别和联系。时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数（可以这样来理解，时钟周期就是单片机外接晶振的倒数，例如12M 的晶振，它的时间周期
6、就是1/12 us），是计算机中最基本的、最小的时间单位。指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成。指令不同，所需的机器周期数也不同。对于一些简单的的单字节指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即译码执行，不再需要其它的机器周期。对于一些比较复杂的指令，例如转移指令、乘法指令，则需要两个或者两个以上的机器周期。总线周期：1.微处理器是在时钟信号CLK 控制下按节拍工作的。8086/8088 系统的时钟频率为 4.77MHz，每个时钟周期约为200ns。2.由于存贮器和 I/O 端口是挂接在总线上的，CPU 对存贮器和 I/O 接口的访问，是通过总线实现的。通常把
7、CPU 通过总线对微处理器外部（存贮器或I/O 接口）进行一次访问所需时间称为一个总线周期。一个总线周期一般包含4 个时钟周期，这 4 个时钟周期分别称4 个状态即T1 状态、T2 状态、T3 状态和 T4 状态。6.基本的输入/输出方式有哪几种？各有什么特点？主要有以下四种：1、循环测试I/O 方式；2、中断处理方式；3、直接内存存取（DMA）方式；4、通道方式二、论述题（每题10分，20 分）1.请描述计算机中存储系统的层次结构，并分析分析存储系统的优势。学习中心：院校学号：姓名课程名称:计算机硬件技术基础4 所谓存储系统的层次结构，就是把各种不同存储容量、存取速度和价格的存储器按层次结构
8、组成多层存储器，并通过管理软件和辅助硬件有机组合成统一的整体，使所存放的程序和数据按层次分布在各种存储器中。目前，在计算机系统中通常采用三级层次结构来构成存储系统，主要由高速缓冲存储器Cache、主存储器和辅助存储器组成。存储系统多级层次结构中，由上向下分三级，其容量逐渐增大，速度逐级降低，成本则逐次减少。整个结构又可以看成两个层次：它们分别是主存一辅存层次和cache 一主存层次。这个层次系统中的每一种存储器都不再是孤立的存储器，而是一个有机的整体。它们在辅助硬件和计算机操作系统的管理下，可把主存一辅存层次作为一个存储整体，形成的可寻址存储空间比主存储器空间大得多。由于辅存容量大，价格低，使
9、得存储系统的整体平均价格降低。由于 Cache的存取速度可以和CPU 的工作速度相媲美，故cache一主存层次可以缩小主存和cPu 之间的速度差距，从整体上提高存储器系统的存取速度。尽管Cache成本高，但由于容量较小，故不会使存储系统的整体价格增加很多。综上所述，一个较大的存储系统是由各种不同类型的存储设备构成，是一个具有多级层次结构的存储系统。该系统既有与CPU 相近的速度，又有极大的容量，而成本又是较低的。其中高速缓存解决了存储系统的速度问题，辅助存储器则解决了存储系统的容量问题。采用多级层次结构的存储器系统可以有效的解决存储器的速度、容量和价格之间的矛盾。学习中心：院校学号：姓名课程名
10、称:计算机硬件技术基础5 2.请描述 CPU 发生中断时入栈和出栈的过程，并分析堆栈段中数据的存储方式及栈指针变化之间的关系。堆栈的设立是为了中断操作和子程序的调用而用于保存数据的，即常说的断点保护和现场保护。微处理器无论是在转入子程序和中断服务程序的执行，执行完后，还是要回到主程序中来，在转入子程序和中断服务程序前，必须先将现场的数据进行保存起来，否则返回时，CPU并不知道原来的程序执行到哪一步，原来的中间结果如何？所以在转入执行其它子程序前，先将需要保存的数据压入堆栈中保存。以备返回时，再复原当时的数据。供主程序继续执行。转入中断服务程序或子程序时，需要保存的数据可能有若干个，都需要一一地
11、保留。如果微处理器进行多重子程序或中断服务程序嵌套，那么需保存的数据就更多，这要求堆栈还需要有相当的容量。否则会造成堆栈溢出，丢失应备份的数据。轻者使运算和执行结果错误，重则使整个程序紊乱。MCS-51 的堆栈是在 RAM 中开辟的，即堆栈要占据一定的RAM 存储单元。同时 MCS-51 的堆栈可以由用户设置，SP的初始值不同，堆栈的位置则不一定，不同的设计人员，使用的堆栈区则不同，不同的应用要求，堆栈要求的容量也有所不同。堆栈的操作只有两种，即进栈和出栈，但不管是向堆栈写入数据还是从堆栈中读出数据，都是对栈顶单元进行的，SP就是即时指示出栈顶的位置（即地址）。在子程序调用和中断服务程序响应的
12、开始和结束期间，CPU 都是根据 SP指示的地址与相应的RAM 存储单元交换数据。堆栈的操作有两种方法：其一是自动方式，即在中断服务程序响应或子程序调用时，返回地址自动进栈。当需要返回执行主程序时，返回的地址自动交给PC，以保证程序从断点处继续执行，这种方式是不需要编程人员干预的。第二种方式是人工指令方式，使用专有的堆栈操作指令进行进出栈操作，也只有两条指令：进栈为PUSH 指令，在中断服务程序或子程序调用时作为现场保护。出栈操作POP指令，用于子程序完成时，为主程序恢复现场。在执行中断子程序或者调用别的子程序时，系统会自动把当前的断点地址压入堆栈进行保护，执行完子程序即遇到RET 或者 RE
13、TI 时，把断点地址弹出装入PC 中，从而返回原程序的断点处继续往下执行。当你的主程序和子程序都用到某些标志位时，需要把他们也进行堆栈保学习中心：院校学号：姓名课程名称:计算机硬件技术基础6 护。比如你的主程序有加减乘除法，中断子程序中也有，那么你就必须对ACC，PSW 等标志寄存器进行保护，因为你在执行中断程序的加减法时可能已经有进位或者借位，已经改变了某些标志位，而回到主程序中时若主程序的加减法没有进位时，标志位在子程序中已被改变，现在就可能出错了。所以在进入中断子程序时要首先把这些标志位（即ACC 和 PSW）保存起来即 PUSH ACC 和 PUSH PSW，子程序结束时释放：POP
14、PSW和 POP ACC，以便回到主程序时能正确的继续运行。三、程序分析题（20 分）阅读下列程序段，回答所提问题DATA SEGMENT AA DW 1106H BB DW 1127H RF DB 00H DATA ENDS STACK SEGMENT DB 100 DUP(?)STACK ENDS 学习中心：院校学号：姓名课程名称:计算机硬件技术基础7 CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA START:MOV AX,DATA;1 MOV DS,AX ;2 MOV CL,0;3 MOV AX,AA ;4 MOV BX,BB ;5 CMP AX,BX ;6 J
15、C L1;7 MOV CL,01H;8 L1:MOV RF,CL;9 MOV AH,4CH;10 INT 21H;11 CODE ENDS;12 END START;13(1)该程序的功能是将 AA，BB开始的两个双字节数据相加，结果存回AA，AA+1单元。(2)指令12 的功能是装填数据段(2)如果不写程序行 3，造成的结果是缺少 1CH (4)指令程序行 7 后，标志寄存器中CF 标志位的结果是 8 四、综合题（30 分）试按如下要求分别编写8253 的初始化程序，已知8253 的计数器 02 和控制字 I/O 的地址依次为 04H07H。（1）使计数器 1 工作在方式 0，仅用 8 位二
16、进制计数，计数初值为128。（2）使计数器 0 工作在方式 1，按 BCD 码计数，计数初值为3000（3）使计数器 2 工作在方式 2，计数值为 02F0H。答：(1)MOV DX,07H；控制口地址学习中心：院校学号：姓名课程名称:计算机硬件技术基础8 MOV AL,50H；控制字，计数器1 方式 0，写入初值低 8 位OUT DX,AL MOV AL,80H；计时器 1 地址OUT DX,AL；设置计数初值，计数初值为128(2)MOV DX,07H；控制口地址MOV AL,33H；计数器 0 方式 1，写 16 位初值，BCD 计数OUT DX,AL；按控制口写控制字MOV DX,04H；计数器 0 地址MOV AX,3000 OUT DX,AL；把初值低 8 位写入计数器 0 MOV AL,AH OUT DX,AL；把初值高 8 位写入计数器 0(3)MOV DX,07H MOV AL,0B4H；计数器 2 方式 2，写 16 位初值，二进制计数OUT DX,AL MOV DX,06H；计数器 2 地址MOV AL,0F0H OUT DX,AL；把初值低 8 位写入计数器 2 MOV AL,02H OUT DX,AL；把初值高 8 位写入计数器 2