中國海洋大學微機原理練習參考答案1_2

1、第 1 章 微型計算機概述1.1 微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)三者之間有什么不同？答： 微處理器是微型計算機的核心，是微型計算機的一部分。它是集成在一塊芯 片上的 CPU ，由運算器和控制器組成。 微型計算機包括微處理器、 存儲器、 I/O 接口和系統(tǒng)總線， 是微型計算機系統(tǒng)的主 體。 微型計算機系統(tǒng)包括微型計算機、外設及系統(tǒng)軟件三部分。1.2 CPU 在部結構上由哪幾部分組成？ CPU 應具備哪些主要功能？答： 1.CPU 在部結構上由以下幾部分組成： 算術邏輯部件 (ALU) ； 累加器和通用寄存器組； 程序計數(shù)器 (指令指針 )、指令寄存器和譯碼器； 時序和控制部件。2.CPU

2、應具備以下主要功能： 可以進行算術和邏輯運算； 可保存少量數(shù)據(jù)； 能對指令進行譯碼并執(zhí)行規(guī)定的動作； 能和存儲器、外設交換數(shù)據(jù)； 提供整個系統(tǒng)所需要的定時和控制； 可以響應其他部件發(fā)來的中斷請求。1.3 累加器和其他通用寄存器相比，有何不同？答：許多指令的執(zhí)行過程以累加器為中心；輸入/輸出指令一般也以累加器來完成。1.4 微處理器的控制信號有哪兩類？答： 一類是通過對指令的譯碼， 由 CPU 部產(chǎn)生的。 這些信號由 CPU 送到存儲器、 I/O 接口電路和其他部件。另一類是微型機系統(tǒng)的其他部件送到 CPU 的。通常用來 向 CPU 發(fā)出請求。如中斷請求、總線請求等。1.5 微型計算機采用總線結

3、構有什么優(yōu)點？答： 首先是系統(tǒng)中各功能部件之間的相互關系變?yōu)楦鱾€部件面向總線的單一關系。 其 次是一個部件只要符合總線標準， 就可以連接到采用這種總線標準的系統(tǒng)中， 使 系統(tǒng)功能得到擴充。1.6 數(shù)據(jù)總線和地址總線在結構上有什么不同之處？如果一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和地址合用一套總線或者合用部分總線，那么，要靠什么來區(qū)分地址或數(shù)據(jù)？答： 1.數(shù)據(jù)總線是雙向三態(tài)；地址總線是單向輸出三態(tài)。2.數(shù)據(jù)和地址復用時， 必須有一個地址選通信號來區(qū)分該總線上輸出的是地址還 是數(shù)據(jù)。1.7 控制總線傳輸?shù)男盘柎笾掠心膸追N？答：包括 CPU 送往存儲器和I/O 接口的控制信號，如讀信號、寫信號、中斷響應信號、存儲器和I/

4、O 接口區(qū)分信號等。還包括其他部件送到 CPU 的信號，如時鐘信號、中斷請求信號、準備就緒信號等。第 2 章 8086 微處理器2.1 總線接口部件有哪些功能？請逐一進行說明。答：1.總線接口部件的功能是負責與存儲器、I/O 端口傳送數(shù)據(jù)。2.具體講： 總線接口部件要從存取指令送到指令隊列； CPU 執(zhí)行指令時，總線接口部件要配合執(zhí)行部件從指定的存單元或者外設端口中取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給執(zhí)行部件，或者把執(zhí)行部件的操作結果 傳送到指定的存單元或外設端口中。2.2 8086 的總線接口部件由哪幾部分組成？答： 4 個段地址寄存器CS、 DS、 ES、 SS； 16 位的指令指針寄存器IP； 20 位

5、的地址加法器； 6 字節(jié)的指令隊列。2.3 段寄存器 CS=1200H ，指令指針寄存器IP=FF00H ，此時，指令的物理地址為多少？指向這一物理地址的 CS 值和 IP 值是唯一的嗎？答：1.該指令的物理地址 =CSX 10H+IP=21F00H。2.指向這一物理地址的 CS 值和 IP 值不是唯一的。2.48086 的執(zhí)行部件有什么功能？由哪幾部分組成？答： 1.8086 的執(zhí)行部件的功能是負責指令的執(zhí)行。2.4 個通用寄存器AX 、 BX、 CX、 DX ； 4個專用寄存器BP、 SP、 SI、 DI ；標志寄存器 FLAGS 和算術邏輯單元ALU 。2.5 狀態(tài)標志和控制標志有何不同

6、？程序中是怎樣利用這兩類標志的？ 8086 的狀態(tài)標志和控制標志分別有哪些？答： 1.不同之處在于：狀態(tài)標志由前面指令執(zhí)行操作的結果對狀態(tài)標志產(chǎn)生影響，即前面指令執(zhí)行操作的結果決定狀態(tài)標志的值?？刂茦酥臼侨藶樵O置的。2 .利用狀態(tài)標志可進行計算和判斷等操作。利用控制標志可對某一種特定功能（如單步操作、可屏蔽中斷、串操作指令運行的方向）起控制作用。3.8086 的狀態(tài)標志有：SF、 ZF 、 PF 、 CF、 AF 和 OF 計 6 個。8086 的控制標志有： DF 、 IF、 TF 計 3 個。2.6 8086/8088 和傳統(tǒng)的計算機相比在執(zhí)行指令方面有什么不同？這樣的設計思想有什么優(yōu)點？

7、答：1.傳統(tǒng)的計算機在執(zhí)行指令時，指令的提取和執(zhí)行是串行進行的。 8086/8088 CPU的總線接口部件和執(zhí)行部件在提取和執(zhí)行指令時是并行同時工作的。2.8086/8088 CPU 的設計思想有力地提高了 CPU 的工作效率， 這也正是 8086/8088 成功的原因之一。2.7 總線周期的含義是什么？ 8086/8088 的基本總線周期由幾個時鐘組成？如一個CPU的時鐘頻率為 24MHz ， 那么， 它的一個時鐘周期為多少？一個基本總線周期為多少？ 如主頻為 15MHz 呢？ 答： 1.總線周期的含義是總線接口部件完成一個取指令或傳送數(shù)據(jù)的完整操作所需的最少時鐘周期數(shù)。2.8086/808

8、8的基本總線周期由 4個時鐘周期組成。3 .當主頻為 24MHz 時，T1/24MHz =41.7ns, T 總=4T = 167ns。4 .當主頻為 15MHz 時，=1/15MHz = 66.7ns, T 總=4-= 267ns。2.8在總線周期的 、T2、T3、T4狀態(tài)，CPU分別執(zhí)行什么動作？什么情況下需要插入等待狀態(tài)Tw? Tw在哪兒插入？怎樣插入？答：1.在總線周期的Ti、T2、T3、T4狀態(tài)，CPU分別執(zhí)行下列動作：Ti狀態(tài)：CPU往多路復用總線上發(fā)出地址信息，以指出要尋找的存儲單元 或外設端口的地址。T2狀態(tài)：CPU從總線上撤銷地址，而使總線的低16位浮置成高阻狀態(tài)，為傳輸數(shù)據(jù)

9、做準備?？偩€的高4位（A19A16）用來輸出本總線周期的狀態(tài)信息。丁3狀態(tài)：多路總線的高 4位繼續(xù)提供狀態(tài)信息。低 16位（8088為低8位） 上出現(xiàn)由CPU寫出的數(shù)據(jù)或者 CPU從存儲器或端口讀入的數(shù)據(jù)。T4狀態(tài)：總線周期結束。2 .當被寫入數(shù)據(jù)或者被讀取數(shù)據(jù)的外設或存儲器不能及時地配合CPU傳送數(shù)據(jù)。這時，外設或存儲器會通過 READY ”信號線在T3狀態(tài)啟動之前向 CPU發(fā) 一個“數(shù)據(jù)未準備好的信號，于是CPU會在T3之后插入一個或多個附加的 時鐘周期Two3 .Tw插在T3狀態(tài)之后，緊挨著 T3狀態(tài)。4 .插入的Tw狀態(tài)時的總線上白M言息情況和T3狀態(tài)的信息情況一樣。當 CPU收到存儲

10、器或外設完成數(shù)據(jù)傳送時發(fā)出的“準備好”信號時，會自動脫離Tw狀態(tài)而進入T4狀態(tài)。2.9 從引腿信號上看，8086和8088有什么區(qū)別？答：8086有16根數(shù)據(jù)/地址復用總線，8088只有8根，稱AD7ado。8086的第28腿為M/IO, 8088的第28腿為M/歷（為兼容8080等）。8086的第34腿為BHE居，8088的第34腿為SS0 。2.10 在對存儲器和I/O設備讀寫時，要用到IOR、IOW、MR、MW信號，這些信號在 最大模式和最小模式時分別可用怎樣的電路得到？請畫出示意圖。M/IOIORM/IO答：1.最小模式（以8086為例）：2.最大模式：用8288總線控制器來實現(xiàn)。2.

11、11 CPU啟動時，有哪些特征？如何尋找8086/8088系統(tǒng)的啟動程序?答：1.CPU啟動時，有以下特征：部寄存器等置為初值；禁止中斷（可屏蔽中斷）；從FFFF0H開始執(zhí)行程序； 三態(tài)總線處于高阻狀態(tài)。2.8086/8088系統(tǒng)的啟動程序從 FFFF0H單元開始的無條件轉移指令轉入執(zhí)行。2.12 CPU在8086的微機系統(tǒng)中，為什么常用AD0作為低8位數(shù)據(jù)的選通信號？答：因為每當CPU和偶地址單元或偶地址端口交換數(shù)據(jù)時，在Ti狀態(tài)，AD0引腿傳送的地址信號必定為低電平。而CPU的傳輸特性決定了只要是和偶地址單元或偶地址端口交換數(shù)據(jù)，則CPU必定通過總線低8位即AD7AD0傳輸數(shù)據(jù)?？梢夾D

12、0可以用來作為接于數(shù)據(jù)總線低8位上的8位外設接口芯片的選通信號。2.138086和8088在最大模式或最小模式時，引腿信號分別有什么不同？答：在此兩種模式中，只有第 2431腿的信號不同。引腿 號2425262728293031最小模式信號INTAALEDENdt/rM/ IOWRHLDAHOLD最大模式信號QS1QS0甌SS2LOCKRQ /GT1RQ /GT0另外8088的第34腿在最大模式時為高電平，最小模式時為SS0狀態(tài)信號。8088的第28腿在最小模式時為 M/ IO信號。2.14 8086和8088是怎樣解決地址線和數(shù)據(jù)線的復用問題的？ALE信號何時處于有效電平？答：1.在總線周期

13、的T1狀態(tài)，復用總線用來輸出要訪問的存儲器或I/O端口的地址給地址鎖存器8282（3片）鎖存；在其他狀態(tài)為傳送數(shù)據(jù)或作傳送準備。地址鎖存 器8282在收到CPU發(fā)出的地址鎖存允許信號 ALE后，鎖存地址。2.ALE信號在每個總線周期的T1狀態(tài)為有效高電平。2.15 BHE信號和A0信號是通過怎樣的組合解決存儲器和外設端口的讀/寫的？這種組合決定了 8086系統(tǒng)中存儲器偶地址體及奇地址體之間應該用什么信號來區(qū)分？怎樣區(qū) 分？答：1.組合情況如下：BHEA0操 作所用的數(shù)據(jù)引腿00從偶地址開始讀/寫一個字AD 15AD 010從偶地址單?；蚨丝谧x/寫一個字節(jié)AD 7AD 001從奇地址單?；蚨丝谧x

14、/寫一個字節(jié)AD 15AD 80110從奇地址開始讀/寫一個字（在A個總線周期， 將低8位數(shù)送AD 15AD 8,在第二個總線周期， 將高8位數(shù)送AD 7AD 0）AD 15AD 8AD 7AD 02.用A0信號來區(qū)分偶地址體和奇地址體。3.當A0=0時選中偶地址體， A0=1時選中奇地址體。2.16 RESET信號來到后，CPU的狀態(tài)有哪些特點？答：復位信號來到后，CPU便結束當前操作，并對處理器標志寄存器FR、IP、DS、SS、ES、其他寄存器及指令隊列清0,而將CS設置為FFFFHo當復位信號變?yōu)榈碗娖胶?，CPU從FFFF0H單元開始執(zhí)行程序。2.17 在中斷響應過程中，8086往825

15、9A發(fā)的兩個INTA信號分別起什么作用？答：第一個負脈沖通知外部設備的接口，它發(fā)出的中斷請求已經(jīng)得到允許；外設接口收到第二個負脈沖后，往數(shù)據(jù)總線上放中斷類型碼，從而 CPU得到了有關此中 斷請求的詳盡信息。2.18 總線保持過程是怎樣產(chǎn)生和結束的？畫出時序圖。答：1.當系統(tǒng)中CPU之外的另一個主模塊要求占用總線時，通過 HOLD引腿向CPU 發(fā)一個高電平的請求信號。如果CPU此時允許讓出總線，就在當前總線周期完成時，于T4狀態(tài)從HLDA引腿發(fā)出一個應答信號，對剛才的HOLD請求做出響應。同時，CPU使地址/數(shù)據(jù)總線和控制狀態(tài)線處于浮空狀態(tài)?？偩€請求 部件收到HLDA信號后，就獲得了總線控制權，

16、在此后一段時間，HOLD和HLDA都保持高電平。在總線占有部件用完總線之后， 會把HOLD信號變?yōu)榈?電平，表示現(xiàn)在放棄對總線的占有。 8086/8088收到低電平的 HOLD信號后， 也將HLDA變?yōu)榈碗娖?，這樣，CPU又獲得了地址/數(shù)據(jù)總線和控制狀態(tài)線的 占有權。2.時序圖為:2.198086系統(tǒng)在最小模式時應該怎樣配置答：1.8086系統(tǒng)在最小模式時的配置是:?請畫出這種配置并標出主要信號的連接關系。8086CPU一片，8284A時鐘發(fā)生器一片,RESETREADY8282地址鎖存器三片，8286總線收發(fā)器二片。2.連接關系為：2.202.212.222.23時鐘發(fā)生器的功能是什么？畫出

17、它的線路圖。答：1.時鐘發(fā)生器的功能是：提供頻率恒定占空比符合標準的時鐘信號，對準備好(READY)和復位(RESET)信號進行同步。2 .線路圖見書21頁圖2.7所示。8086在最大模式下應當怎樣配置？最大模式時為什么一定要用總線控制器？總線控 制器的輸入信號是什么？輸出信號是什么？答：1.8086在最大模式下的配置是：8086CPU 一片，8284A時鐘發(fā)生器一片，8282地址鎖存器三片，8286總線收發(fā)器二片，8288總線控制器一片，8259A中斷 優(yōu)先級管理部件一片。3 .因為在最大模式下，需要用外加電路來對CPU發(fā)出的控制信號進行變換和組合，以得到對存儲器和I/O端口的讀/寫信號和對

18、鎖存器 8282及總線收發(fā)器8286的控制信號。8288總線控制器就是完成上述這些功能的專用芯片。所以 必須用總線控制器。4 .總線控制器的輸入信號是：來自CPU的SZ、至、S0狀態(tài)信息，時鐘 CLK信號，及決定本身工作方式的信號IOB、AEN、CEN。5 .總線控制器的輸出信號是：用來作為CPU進行中斷響應的信號INTA ,兩組讀/寫控制信號 MRDC、MWTC、IORC、IOWC ,兩個提前的寫控制信號 AMWC、 AIOWC ,送給地址鎖存器的信號 ALE ,送給數(shù)據(jù)收發(fā)器的信號 DEN和DT/ R。在編寫程序時，為什么通?？傄瞄_放中斷指令來設置中斷允許標志？答：因為在復位時，標志寄存

19、器 FR被清0,則IF=0,禁止從INTR進入的可屏蔽中 斷，所以必須在編寫程序時，用指令來設置中斷允許標志。Ti狀態(tài)下，數(shù)據(jù)/地址復用總線上是什么信息？用哪個信號將此信息鎖存起來？數(shù)據(jù) 信息是在什么時候給出的？用時序圖表示出來。答：I.Ti狀態(tài)下，數(shù)據(jù)/地址復用總線上是地址信息。2 .用ALE信號的下降沿將此地址信息鎖存在三片8282中。3 .數(shù)據(jù)信息的給出時間分兩種： 總線讀周期時，數(shù)據(jù)信息在 T3、Tw、T4中間給出； 總線寫周期時，數(shù)據(jù)信息在 丁2、T3、Tw、T4中間給出。4 .時序圖如下：CLKA19/S6A16/S3AD15AD0AD15AD0ALEBHE/S7地址數(shù)據(jù)輸入BHE

20、 輸出2.24 畫出8086最小模式時的讀周期時序。答：見書27頁圖2.11所示。2.25 8086最多可有多少個中斷？按照產(chǎn)生中斷的方法分為哪兩大類？答：1.8086最多可有256個中斷。2.按照產(chǎn)生中斷的方法分為硬件中斷和軟件中斷兩大類。2.26 非屏蔽中斷有什么特點？可屏蔽中斷有什么特點？分別用在什么場合？答：1.非屏蔽中斷的特點有：中斷請求從NMI引腿進入，不受中斷允許標志IF的影響。非屏蔽中斷只有一個，其中斷類型碼為2。2 .可屏蔽中斷的特點有：中斷請求從INTR引腿進入，只有在IF=1時CPU才響應該中斷。可屏蔽中斷有若干個，其中斷類型碼可以是5255。3 .非屏蔽中斷用來處理系統(tǒng)

21、的重大故障，如掉電等。可屏蔽中斷用在一般外部設 備申請的中斷中。2.27 什么叫中斷向量？它放在那里？對應于 1CH的中斷向量存放在哪里？如果 1CH的中 斷處理子程序從5110H:2030H開始，則中斷向量應怎樣存放？ 答：1.中斷處理子程序的入口地址就是中斷向量。2 .中斷向量放在0段的03FFH區(qū)域的中斷向量表中。3 .對應于類型號為1CH的中斷向量應放在 0007000073H的4個單元中。4 .若1CH的中斷向量為5110H:2030H ,則中斷向量的存放方法為：00070H存放30H, 00071H 存放 20H (IP) ; 00072H 存放 10H , 00073H 存放 5

22、1H (CS)。2.28 從8086/8088的中斷向量表中可以看到，如果一個用戶想定義某個中斷，應該選擇在什么圍？答：應該選擇在中斷類型碼為32(20H)255(FFH)圍。2.29 非屏蔽中斷處理程序的入口地址怎樣尋找？答：CPU在響應NMI引腿的中斷請求時，CPU并不需要從中斷類型碼計算中斷向量的地址，而是直接從中斷向量表中讀取000080000BH這4個單元對應于中斷類型2的中斷向量就行了。CPU將00008H、00009H兩個單元的容裝入 IP,而將0000AH、0000BH兩個單元的容裝入 CS,于是就轉入了對非屏蔽中斷處理程序 的執(zhí)行。2.30 敘述可屏蔽中斷的響應過程，一個可屏

23、蔽中斷或者非屏蔽中斷響應后，堆棧頂部四個單元中為什么容？答：首先在CPU的INTR引腿上有可屏蔽中斷請求輸入，且 IF=1。在當前指令執(zhí)行 完后，CPU發(fā)兩個INTA中斷響應負脈沖，外設接到第二個負脈沖后，立即往數(shù) 據(jù)線上給CPU送來中斷類型碼。 然后CPU取中斷類型碼，將標志FR推入堆棧， 清除 IF 和 TF ， 再將 CS 和 IP 推入堆棧來保護斷點， 進入中斷處理子程序并執(zhí)行，最后彈出 IP 和 CS 及標志而中斷返回。 中斷響應后， 堆棧頂部四個單元的容分別是： IPL 、 IPH、 CSL 、 CSH。2.31 一個可屏蔽中斷請求來到時，通常只要中斷允許標志為 1 ，便可在執(zhí)行完

24、當前指令后響應，在哪些情況下有例外？答：1.正好遇到CPU 執(zhí)行封鎖指令時，必須等下一條指令執(zhí)行完后才響應中斷。2 .正好執(zhí)行往段寄存器傳送數(shù)據(jù)的指令，必須等下一條指令執(zhí)行完后才響應中斷。3 .執(zhí)行WAIT 或串操作指令時，可在指令執(zhí)行中響應中斷。2.32 在對堆棧指針進行修改時，要特別注意什么問題？為什么？答：1.必須先修改堆棧段寄存器SS的值，接著修改堆棧指針SP的值。2. 因為，CPU 在修改段寄存器值時不響應中斷， 待下一條指令執(zhí)行后才響應中斷。這樣對 SS、 SP 的修改是一個完整的過程。 否則先修改SP 后修改 SS 則可能中斷響應而分開修改，導致堆棧指針的錯誤，因此 CS、 IP

25、、 FR 進入錯誤的堆棧 區(qū)域而破壞該單元的數(shù)據(jù)或程序。2.33 在編寫中斷處理子程序時， 為什么要在子程序中保護許多寄存器？有些寄存器即使在中斷處理子程序中并沒有用到也需要保護，這又是為什么（聯(lián)系串操作指令執(zhí)行時遇到中斷這種情況來回答） ？答：1. 因為中斷處理子程序運行時需要使用CPU 部的寄存器，這些寄存器的值發(fā)生了改變。因此若不加保護在返回原程序時就修改了斷點處的現(xiàn)場，而使程序不能正常運行。2. 因為串操作指令允許在執(zhí)行過程中進入中斷，若與串操作有關的寄存器未保護好，中斷返回時串操作指令就不能正常繼續(xù)運行。而且還有隱含尋址問題。2.34 一個可屏蔽中斷響應時， CPU 要執(zhí)行哪些讀/寫周期？對一個軟件中斷又如何？答：1.對可屏蔽中斷響應，CPU 要執(zhí)行的讀 /寫周期如下： 執(zhí)行兩個中斷響應總線周期。并取得中斷類型碼。 執(zhí)行一個總線寫周期。標志寄存器FR 值入棧。 執(zhí)行一個總線寫周期。CS 值入棧。 執(zhí)行一個總線寫周期。IP 值入棧。 執(zhí)行一個總線讀周期。讀取中斷處理子程序入