微型計算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)課后習(xí)題解答(第二版)

微型計算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)課后習(xí)題解答

(第二版)

第1章計算機(jī)基礎(chǔ)知識

教材習(xí)題解答

1.計算機(jī)中為什么都采用二進(jìn)制數(shù)而不采用十進(jìn)制數(shù)？

【解】計算機(jī)的基本功能是對數(shù)的運算和處理。計算機(jī)中，通過數(shù)字

化編碼技術(shù)，對所表示的數(shù)值、文字、符號及控制信息等進(jìn)行數(shù)字編

碼，這種數(shù)字化表示方法不僅要適合于人的自然習(xí)慣，同時要滿足機(jī)

器中所用器件、線路的工作狀態(tài)以及數(shù)據(jù)可靠傳輸與易于校驗糾錯等

方面的要求。一個具有兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)且能相互轉(zhuǎn)換的器件，就

可以用來表示一位二進(jìn)制數(shù)，所以表示二進(jìn)制的器件易于制造且工作

可靠，并且二進(jìn)制數(shù)的運算規(guī)則也最簡單，因此目前計算機(jī)中均采用

二進(jìn)制數(shù)來表示各種信息及進(jìn)行信息處理。

2.寫出下列用原碼或補(bǔ)碼表示的機(jī)器數(shù)的真值：

(1)01101101(2)10001101(3)01011001(4)11001110

【解】

(1)[X]原=01101101=+109[X]補(bǔ)=01101101=+109

(2)[X]原=10001101=-13[X]補(bǔ)=10001101=-115

(3)[X]>=01011001=+89[X]補(bǔ)=01011001=+89

(4)[X]rs=11001110=-78[X]補(bǔ)=11001110=—50

3.填空：

⑴(1234)10=()2=()16

)2=()16

(2)(34.6875)10=(

)2=()16

(3)(271.33)10=(

(4)(101011001001)2=(儲。=()16

(5)(1AB.E)16—()io=()2

(6)(10101010.0111)2=()10=()16

【解】

(1)(1234)10=(10011010010)2=(4D2)16

(2)(34.6875)1。=(100010.1011)2=(22.B)16

(3)(271.33儲0=(100001111.010101)2=(10F.54)16

(4)(101011001001)2=(2761)10=(AC9)16

(5)(1AB.E)16=(427.875)10=(110101011.111)2

(6)(10101010.0111)2=(170.4375)10=(AA.7)16

4.已知X=36,Y=-136,Z=-1250,請寫出X、Y、Z的16位原碼、

反碼和補(bǔ)碼。

【解】

[X]jg=OOOO000000100100

[Y]s=1000000010001000

[Z]s=1000010011100010

[X]反=0000000000100100

[Y]s=llllmi01110111

[Z]s=llll101100011101

[X]補(bǔ)=0000000000100100

[Y]fh=llllmi01111000

[Z]fh=llll101100011110

5.已知[X]補(bǔ)=01010101B,[Y]補(bǔ)=10101010B,[Z]補(bǔ)

=1000111111111111B,求X、Y、Z及X+Y、Y-Z的十進(jìn)制值為多少?

【解】Y-Z運算時Y需要擴(kuò)展符號位

X=85

Y=-86

Z=-28673

X+Y=O1O1O1O1B+1O1O1O1OB=11111111B=-1

Y-Z=llllllll10101010B-1000111111111111B

=1111111110101010B+0111000000000001B

=0110mi1010IOHB

=28587

6.用8位補(bǔ)碼進(jìn)行下列運算,并說明運算結(jié)果的進(jìn)位和溢出：

(1)33+114(2)33-114(3)(-33)+114(4)(-33)-114

【解】

(1)[33]4=00100001

[114]補(bǔ)=01110010

00100001

+01110010

10010011

正確的運算結(jié)果147>127,出現(xiàn)溢出，使符號位發(fā)生變化，出現(xiàn)

結(jié)果：一109

(2)[3314=00100001

[-H4]補(bǔ)=10001110

00100001

+10001110

10101111

運算結(jié)果：-81

⑶[-33]補(bǔ)=11011111

[114]補(bǔ)=01110010

11011111

+01110010

101010001

最高位進(jìn)位，自然丟失，運算結(jié)果：+81

(4)[-33]補(bǔ)=11011111

[714]補(bǔ)=10001110

11011111

+10001110

101101101

正確的運算結(jié)果一147<—127,出現(xiàn)溢出，使符號位發(fā)生變化，出

現(xiàn)運算結(jié)果：+109

7.將下列十進(jìn)制數(shù)表示為8421BCD碼：

(1)8609(2)5254(3)2730(4)2998

【解】

(1)1000011000001001

(2)0101001001010100

(3)0010011100110000

(4)0010100110011000

8.將下列8421BCD碼表示為十進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù):

(1)01111001(2)001010000101(3)011000000111(4)

010110010000

【解】

(1)79,1001111B

(2)285,100011101B

(3)607,1001011111B

(4)590,1001001110B

9.將下列數(shù)值或字符串表示為相應(yīng)的ASCII碼:

(1)51(2)7FH(3)C6H(4)Computer(5)howareyou?

【解】

(1)01101010110001

(2)011011111001101101000

(3)110001101101101101000

(4)1100011110111111011011110000111010111101001100101

1110010

(5)1101000110111111101110100000110000111100101100101

01000001111001110111111101010111111

10.定點數(shù)和浮點數(shù)表示方法各有什么特點？

【解】用浮點表示法比定點表示法表示數(shù)的范圍大，浮點數(shù)的運算比

定點數(shù)的運算復(fù)雜

11.微處理器、微型計算機(jī)和微型計算機(jī)系統(tǒng)三者之間有什么不同？

【解】微處理器（CPU）,由運算器和控制器組成。運算器完成算術(shù)運

算和邏輯運算，控制器分析命令并指揮協(xié)調(diào)各部件統(tǒng)一行動完成命令

規(guī)定的各種動作或操作。

微型計算機(jī)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五

大部分組成。

微型計算機(jī)系統(tǒng)包括微型計算機(jī)硬件和軟件。

12.微型計算機(jī)由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？

【解】微型計算機(jī)由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備

五大部分組成。

運算器完成算術(shù)運算和邏輯運算;控制器分析命令并指揮協(xié)調(diào)各部

件統(tǒng)一行動完成命令規(guī)定的各種動作或操作；存儲器存放原始數(shù)據(jù)、

中間結(jié)果和最終結(jié)果以及程序；輸入設(shè)備、輸出設(shè)備與外界交換信息。

13.CPU在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上由哪幾部分組成，CPU應(yīng)具備什么功能？

【解】微處理器（CPU）由運算器和控制器組成。

CPU應(yīng)具備的功能：對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對處理過程進(jìn)行控制。

14.簡述計算機(jī)執(zhí)行指令和執(zhí)行程序的過程。以書中的例子為例，說

明在此三條指令執(zhí)行中，哪些信號屬于數(shù)據(jù)流，哪些信號屬于控制流？

【解】計算機(jī)執(zhí)行指令和執(zhí)行程序的過程分為：（1）取指階段，從存

儲器中取出指令；（2）分析執(zhí)行階段，由控制器進(jìn)行分析譯碼、發(fā)出

一系列控制信號完成該指令的執(zhí)行。

以書中的例子為例，在此三條指令執(zhí)行中，以下信號屬于數(shù)據(jù)流:

①IPfM；

②IP+1-IP；

③MIR；

④IRfID；addr-M；ACC

⑤ALU結(jié)果一ACC。

以下信號屬于控制流：

①控制上述操作過程的信號流；

②控制IP自動加1

③存儲器對地址譯碼，找到100單元；

④ID對指令譯碼后，由控制信號發(fā)生器產(chǎn)生一系列控制信號來執(zhí)

行這條指令

⑤ALU執(zhí)行“ADD”運算；

15.微型計算機(jī)外部為什么采用三總線結(jié)構(gòu)？

【解】有了總線結(jié)構(gòu)以后，系統(tǒng)中各功能部件之間的相互關(guān)系變?yōu)楦?/p>

個部件面向總線的單一關(guān)系。一個部件或設(shè)備只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)，就

可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中，使系統(tǒng)功能能很簡便地得到

擴(kuò)展。

數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息，控制

總線用來傳輸控制信號。

16.數(shù)據(jù)總線和地址總線在結(jié)構(gòu)和作用上有什么不同？

【解】數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息。從

結(jié)構(gòu)上看，數(shù)據(jù)總線是雙向的，即數(shù)據(jù)既可以從CPU送到其它部件，

也可以從其它部件傳送到CPU。因地址總是從CPU送出去的，所以地

址總線是單向的。地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內(nèi)存范

圍。

17.如果某幾種CPU的地址總線分別有8、16、20、32條，它們各自

能尋址的存儲器的容量是多少？

【解】地址總線8條：28=256B

地址總線16條:216=64KB

地址總線20條:22O=1MB

地址總線32條：232=4GB

18.什么是硬件，什么是軟件，硬件和軟件的關(guān)系如何？

【解】硬件是指組成計算機(jī)的各種電子的、機(jī)械的、光磁學(xué)的物理器

件和設(shè)備，它們構(gòu)成了計算機(jī)的物理實體。軟件則是指為了運行、管

理和維護(hù)計算機(jī)而編制的各種程序及其有關(guān)的文檔資料的總稱。硬件

是基礎(chǔ)，軟件是靈魂，兩者既相互獨立，又相互依存，缺一不可。硬

件和軟件合起來才組成一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)。

19.說明位、字節(jié)、字長的概念及它們之間的關(guān)系。

【解】（1）位（bit）。位是計算機(jī)所能表示的最基本最小的數(shù)據(jù)單位。

它只能有兩種狀態(tài)“0”和“1”，即二進(jìn)制位。

（2）字（Word）。計算機(jī)中作為一個整體參與運算、處理和傳送的

一串二進(jìn)制數(shù)，是計算機(jī)中信息的基本單位。

（3）字長（WordLength）o計算機(jī)中每個字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱

為字長。

它們之間的關(guān)系：字由位構(gòu)成，字長指每個字所包含的位的個數(shù)。

20.計算機(jī)的發(fā)展趨勢有哪些？你如何看待馮?諾依曼計算機(jī)體系結(jié)

構(gòu)理論？

【解】計算機(jī)的發(fā)展趨勢包括：微處理器的位數(shù)增加（4位一64位）;

采用并行處理技術(shù)；集中式主機(jī)模式逐漸被客戶/服務(wù)器模式所取代;

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和普及；多媒體技術(shù)技術(shù)應(yīng)用等。

馮?諾依曼計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)理論的核心是“存儲程序”和“程序

控制”。馮?諾依曼提出的這些基本概念奠定了現(xiàn)代計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的

基本框架，并由此產(chǎn)生了程序設(shè)計思想。盡管從計算機(jī)誕生到現(xiàn)在已

經(jīng)歷了半個多世紀(jì)，計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)已發(fā)生了很大變化，計算機(jī)的

性能也有了巨大提高，但目前大多數(shù)計算機(jī)仍遵從馮?諾依曼體系結(jié)

構(gòu)理論。

21.說出兒種型號的CPU,它們各有什么特點？

【解】

(1)8088,8086

Intel公司于1981年推出，16位微處理器，地址線有20條，內(nèi)

存尋址范圍為1M字節(jié)。它們的區(qū)別在于，8086外部的數(shù)據(jù)也是16位,

而8088的外部數(shù)據(jù)為8位。

(2)80286

80286也是16位處理器，其頻率比8086更高，它有24條地址線,

內(nèi)存尋址范圍是16M字節(jié)。

(3)80386

80386屬于32位微處理器，其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是32位，

地址總線也是32位,可尋址4GB內(nèi)存。它除具有實模式和保護(hù)模式外,

還增加了虛擬86的工作方式，可以通過同時模擬多個8086處理器來

提供多任務(wù)能力。386處理器的主頻有16,20,25,33,40MHz五種。

(4)80486

于1989年由Intel公司首先出。其時鐘頻率從25MHz逐步提高到

33MHz>50MHzo它也屬于32位處理器。80486是將80386和數(shù)學(xué)協(xié)處

理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內(nèi)，并且在80X86

系列中首次采用了RISC技術(shù)，可以在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令。

它還采用了突發(fā)總線方式，大大提高了CPU與內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換速度。

(5)Pentium處理器

Pentium(奔騰)是Intel公司于1993年推出的新一代微處理器,

Pentium微處理器使用更高的時鐘頻率，最初為60MHz和66MHZ,后提

高到200MHZ。64位數(shù)據(jù)總線，16KB的高速緩存。接著Intel推出使

用MMX技術(shù)的PentiumMMX的多能奔騰。它增加了57條多媒體指令,

內(nèi)部高速緩存增加到32KB。最高頻率是233MHz。MMX是Multimedia

Extension的縮寫，意即多媒體擴(kuò)展，一種基于多媒體計算以及通訊

功能的技術(shù)，它能生成高質(zhì)量的圖像、視頻和音頻，加速對聲音圖像

的處理。

(6)PentiumII

Pentiumll與以往的Pentium處理器使用了不同的封裝方式，它

將處理器放到了盒中。而且采用SLOT1模式的插座。該形式的封裝結(jié)

構(gòu)為系統(tǒng)總線與L2高級緩存之間的接口提供了獨立的連接電路。然后

再將處理器、高速緩存芯片，都放置在一個小型電路板上(SEC卡盒)。

(7)塞揚

塞揚屬于PentiumH的低價位版本，被稱為“Celeron"。它是將

PentiumH處理器的二級Cache去掉，并簡化了封裝形式，沒有塑料

殼，另加一一塊散熱片組成。因為沒有了Cache,其速度明顯下降。

(8)塞揚300A

Celeron300A處理器是包含了128K二級緩存的PentiumII處理

器，其緩存是集成在CPU內(nèi)部的，速度和CPU相同，比PentiumII/III

的Cache速度還要高，這樣CPU從二級緩存中讀寫數(shù)據(jù)時不需等待，

可以大大提高計算速度；塞揚300A仍沒有塑料外殼，采用了SL0T1

的結(jié)構(gòu)，加了一個散熱片和一塊風(fēng)扇。

(9)PentiumIII

它采用了與PentiumII相同的SL0T1結(jié)構(gòu)，具有100MHz的外頻,

其內(nèi)部集成了64K的一級緩存，512K的二級緩存仍然安裝在SL0T1的

卡盒內(nèi)，工作頻率是CPU的一半。提供了比Pentiumll更強(qiáng)勁的性能,

這主要表現(xiàn)在其新增加了KNI指令集。KNI指令集中提供了70條全新

的指令，可以大大提高3D運算、動畫片、影像、音效等功能，增強(qiáng)了

視頻處理和語音識別的功能。

22.說出目前流行的兒種主機(jī)板的類型以及他們的性能特點。

【解】ATX是目前市場上最常見的主板結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展插槽較多，PCI插槽

數(shù)量在4-6個，大多數(shù)主板都采用此結(jié)構(gòu)；

MicroATX又稱MiniATX,是ATX結(jié)構(gòu)的簡化版，擴(kuò)展插槽較少，

PCI插槽數(shù)量在3個或3個以下，多用于品牌機(jī)并配備小型機(jī)箱；

BTX是英特爾制定的最新一代主板結(jié)構(gòu)。

AT主板的尺寸為13〃X12〃,板上集成有控制芯片和8個I/O擴(kuò)充

插槽。由于AT主板尺寸較大，因此系統(tǒng)單元（機(jī)箱）水平方向增加了

2英寸，高度增加了1英寸，這一改變也是為了支持新的較大尺寸的

AT格式適配卡。AT主板尺寸較大，板上能放置較多的元件和擴(kuò)充插槽。

Baby/MiniAT主板：隨著電子元件集成化程度的提高，相同功能

的主板不再需要全AT的尺寸。因此在1990年推出了規(guī)范，簡稱為Baby

AT主板。BabyAT主板是從最早的XT主板繼承來的，它的大小為15”

X8.5\比AT主板是略長，而寬度大大窄于AT主板。BabyAT主板

沿襲了AT主板的I/O擴(kuò)展插槽、鍵盤插座等外設(shè)接口及元件的擺放位

置，而對內(nèi)存槽等內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了緊縮，再加上大規(guī)模集成電路

使內(nèi)部元件減少，使得BabyAT主板比AT主板布局緊湊而功能不減。

MicroATX主板把擴(kuò)展插槽減少為3-4只，DIMM插槽為2-3個，

從橫向減小了主板寬度，其總面積減小約0.92平方英寸，比ATX標(biāo)準(zhǔn)

主板結(jié)構(gòu)更為緊湊。按照MicroATX標(biāo)準(zhǔn)，板上還應(yīng)該集成圖形和音

頻處理功能。目前很多品牌機(jī)主板使用了MicroATX標(biāo)準(zhǔn)。

BTX是英特爾提出的新型主板架構(gòu)BalancedTechnology

Extended的簡稱，是ATX結(jié)構(gòu)的替代者。BTX具有如下特點：支持

Low-profile,也即窄板設(shè)計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將更加緊湊；針對散熱和氣流

的運動，對主板的線路布局進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計；主板的安裝將更加簡便,

機(jī)械性能也將經(jīng)過最優(yōu)化設(shè)計。

23常用的外部設(shè)備有哪些，它們各有什么特點？如何衡量它們的性

能？

【解】常用的外部設(shè)備有外存儲器（如CD-ROM磁帶存儲器、硬盤、

軟盤）、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、顯示器、多媒體設(shè)備（如掃描儀、揚聲

器）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

CD-ROM的特點是：存儲容量大，只能讀不能寫，讀寫數(shù)據(jù)速度低

于硬盤。

磁帶存儲器的特點是：存儲容量大，順序存取方式，主要用于在

系統(tǒng)中備份數(shù)據(jù)。

硬盤的特點是：存儲容量大，讀寫速度高

軟盤的特點是：便宜、適宜于由用戶保存數(shù)據(jù)，容易損壞，容量

小，速度慢。

鍵盤：鍵盤是最主要的輸入設(shè)備。

鼠標(biāo)：鼠標(biāo)器是控制顯示屏上光標(biāo)移動位置并向主機(jī)輸入用戶所

選中的某個操作命令或操作對象的一種常用的輸入設(shè)備。

打印機(jī)：打印機(jī)是產(chǎn)生硬拷貝輸出的一種設(shè)備，供用戶保存計算

機(jī)處理的結(jié)果。

顯示器：是用戶與計算機(jī)對話的主要窗口。分辨率、彩色數(shù)目及

屏幕尺寸是顯示器的主要指標(biāo)。

掃描儀：是一種輸入圖片和文字的外部設(shè)備。

24計算機(jī)軟件包括哪些種類，它們有什么不同？

【解】計算機(jī)軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

系統(tǒng)軟件指由機(jī)器的設(shè)計者提供的，使用和管理計算機(jī)的軟件。

系統(tǒng)軟件包括：①各種語言的匯編或解釋、編譯程序。②機(jī)器的監(jiān)控

管理程序、操作系統(tǒng)、調(diào)試程序、故障診斷程序。③程序庫。

應(yīng)用軟件指用戶用各種語言編制的解決各種問題的軟件，如財務(wù)

管理軟件、銀行管理軟件、文字處理軟件等。

系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的不同:系統(tǒng)軟件指由機(jī)器的設(shè)計者提供的,

其目的是讓用戶更方便地使用和管理計算機(jī)，而不必了解具體的計算

機(jī)硬件，從而使用戶編制各種源程序更為簡單、方便和可靠。應(yīng)用軟

件則是為了解決各種應(yīng)用問題的軟件，其目的為了擴(kuò)大計算機(jī)的功能

和應(yīng)用領(lǐng)域，方便各應(yīng)用領(lǐng)域的用戶的使用。

25.你知道或用過哪些系統(tǒng)軟件，它們各有什么功能特點？

【解】

(1)DOS系統(tǒng)是1981年由微軟公司為IBM個人電腦開發(fā)的，它是

一個單用戶單任務(wù)的操作系統(tǒng)。在1985年到1995年間DOS占據(jù)操作

系統(tǒng)的統(tǒng)治地位。

功能特點：小巧靈活、文件管理方便、外設(shè)支持良好、應(yīng)用程序

眾多

(2)Windows

Windows是一個為個人電腦和服務(wù)器用戶設(shè)計的操作系統(tǒng)。它的

第一個版本由微軟公司發(fā)行于1985年，并最終獲得了世界個人電腦操

作系統(tǒng)軟件的壟斷地位。

功能特點：具有友好的圖形用戶界面；具有強(qiáng)大的內(nèi)存管理功能

(可直接管理4GB內(nèi)存)；允許多任務(wù)操作(可同時運行多個程序)，

且速度較快；具有出色的多媒體功能；支持新硬件，如DVD、數(shù)字相

機(jī)等；可靠性更強(qiáng)。

(3)Unix

Unix是一種分時計算機(jī)操作系統(tǒng)，1969在AT&TBell實驗室誕生。

從此以后其優(yōu)越性不可阻擋的占領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)。大部分重要網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)都是

Unix構(gòu)造。

功能特點：具有強(qiáng)大的可移植性，適合多種硬件平臺；可操作性

很強(qiáng)；具有良好的用戶界面和程序接口；為用戶提供了數(shù)千條系統(tǒng)命

令，有助于系統(tǒng)操作和系統(tǒng)管理；管道機(jī)制；為用戶提供了良好的開

發(fā)環(huán)境；其跨平臺的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)；具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能;

完善的系統(tǒng)審計；增強(qiáng)的系統(tǒng)安全機(jī)制；系統(tǒng)備份功能完善；系統(tǒng)結(jié)

構(gòu)清晰，有利于操作系統(tǒng)的教學(xué)和實踐；具有強(qiáng)穩(wěn)定性和健壯的系統(tǒng)

核心。

(4)Linux

Linux是Unix克隆的操作系統(tǒng)，在源代碼上兼容絕大部分Unix

標(biāo)準(zhǔn)，是一個支持多用戶、多進(jìn)程、多線程、實時性較好的且穩(wěn)定的

操作系統(tǒng)。

功能特點：完全免費；完全兼容POSIX1.0標(biāo)準(zhǔn)；多用戶、多任

務(wù)；良好的界面；豐富的網(wǎng)絡(luò)功能；多進(jìn)程、多線程、實時性較好；

支持多種平臺

26.說出你用過的一種計算機(jī)的主要性能指標(biāo)。

【解】(1)聯(lián)想天驕el050x的主要性能指標(biāo)：

處理器類型CeleronD331,處理器主頻2660MHz,處理器的一

級緩存128KB,二級緩存256KB,處理器運算位數(shù)64位

主板的系統(tǒng)總線頻率533MHz

內(nèi)存類型DDR,容量256MB

外圍設(shè)備包括：DVD-ROM(16X)光驅(qū)，硬盤(7200rpm,80GB),

17英寸液晶顯示器，顯卡，聲卡，音響系統(tǒng)，10/100M網(wǎng)卡，鍵盤,

USB光電鼠標(biāo)

(2)聯(lián)想家悅C1066E的主要性能指標(biāo)：

處理器類型SEM2200+,處理器主頻2200MHz,處理器的一級緩

存128KB,二級緩存256KB,處理器運算位數(shù)64位

主板的系統(tǒng)總線頻率533MHz

內(nèi)存類型DDR,容量256MB

外圍設(shè)備包括:DVD-ROM(16X)光驅(qū)，硬盤(7200rpm,80GB),

17英寸液晶顯示器，顯卡，聲卡，音響系統(tǒng)，10/100M網(wǎng)卡，鍵盤,

USB光電鼠標(biāo)

第2章8086微處理器及其系統(tǒng)

教材習(xí)題解答

1.8086CPU由哪兩部分構(gòu)成，它們的主要功能是什么？在執(zhí)行指令

期間,EU能直接訪問存儲器嗎，為什么？

【解】8086CPU由執(zhí)行部件(EU)和總線接口部件(BIU)兩部分組成。

執(zhí)行部件由內(nèi)部寄存器組、算術(shù)邏輯運算單元(ALU)與標(biāo)志寄存

器(FR)及內(nèi)部控制邏輯等三部分組成。寄存器用于存儲操作數(shù)和中

間結(jié)果；算術(shù)邏輯單元完成16位或8位算術(shù)邏輯運算，運算結(jié)果送上

ALU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，同時在標(biāo)志寄存器中建立相應(yīng)的標(biāo)志；內(nèi)部控制

邏輯電路的主要功能是從指令隊列緩沖器中取出指令，對指令進(jìn)行譯

碼，并產(chǎn)生各種控制信號，控制各部件的協(xié)同工作以完成指令的執(zhí)行

過程。

總線接口部件(BIU)負(fù)責(zé)CPU與存儲器、I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)、

地址、狀態(tài)及控制信息。

每當(dāng)EU部件要執(zhí)行一條指令時，它就從指令隊列頭部取出指令,

后續(xù)指令自動向前推進(jìn)。EU要花幾個時鐘周期執(zhí)行指令，指令執(zhí)行中

若需要訪問內(nèi)存或I/O設(shè)備，EU就向BIU申請總線周期，若BIU總線

空閑，則立即響應(yīng)，若BIU正在取一條指令，則待取指令操作完成后

再響應(yīng)EU的總線請求。

2.8086CPU與傳統(tǒng)的計算機(jī)相比在執(zhí)行指令方面有什么不同？這樣

的設(shè)計思想有什么優(yōu)點？

【解】8086CPU與傳統(tǒng)的計算機(jī)相比增加了指令隊列緩沖器，從而實

現(xiàn)了執(zhí)行部件(EU)與總線接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了

8086系統(tǒng)的效率。

3.8086CPU中有哪些寄存器，各有什么用途?

【解】8086共有8個16位的內(nèi)部寄存器，分為兩組:

①通用數(shù)據(jù)寄存器。四個通用數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX均可

用作16位寄存器也可用作8位寄存器。用作8位寄存器時分別記為

AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。

AX（AH、AL）累加器。有些指令約定以AX（或AL）為源或目的寄

存器。實際上大多數(shù)情況下，8086的所有通用寄存器均可充當(dāng)累加器。

BX（BH、BL）基址寄存器。BX可用作間接尋址的地址寄存器和基

地址寄存器，BH、BL可用作8位通用數(shù)據(jù)寄存器。

CX（CH、CL）計數(shù)寄存器。CX在循環(huán)和串操作中充當(dāng)計數(shù)器，指

令執(zhí)行后CX內(nèi)容自動修改，因此稱為計數(shù)寄存器。

DX（DH、DL）數(shù)據(jù)寄存器。除用作通用寄存器外，在I/O指令中

可用作端口地址寄存器，乘除指令中用作輔助累加器。

②指針和變址寄存器。

BP（BasicPointerRegister）基址指針寄存器。

SP（StackPointerRegister）堆棧指針寄存器。

SI（SourceIndexRegister）源變址寄存器。

DI（DestinationIndexRegister）目的變址寄存器。

BP、SP稱為指針寄存器，用來指示相對于段起始地址的偏移量。

BP和SP一般用于堆棧段。SI、DI稱為變址寄存器，可用作間接尋址、

變址尋址和基址變址尋址的寄存器。SI一般用于數(shù)據(jù)段，DI一般用于

數(shù)據(jù)段或附加段。

標(biāo)志寄存器（FR）：是一個16位寄存器，算術(shù)邏輯單元進(jìn)行算術(shù)

邏輯運算后，在標(biāo)志寄存器中建立相應(yīng)的標(biāo)志。

段地址寄存器（CS、DS、SS>ES）o用于存放段地址，根據(jù)其主要

用途，分為代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS、

附加段寄存器ESo

代碼段寄存器CS：代碼段是存放程序代碼的存儲區(qū)域，代碼段寄

存器用來存放代碼段存儲區(qū)域的起始地址。

數(shù)據(jù)段寄存器DS：數(shù)據(jù)段是存放程序中所使用的數(shù)據(jù)的存儲區(qū)

域，數(shù)據(jù)段寄存器用來存放程序的數(shù)據(jù)存儲區(qū)的起始地址。

堆棧段寄存器SS：堆棧段寄存器用來存放堆棧存儲區(qū)的起始地

址。由堆棧段寄存器SS與堆棧指針寄存器SP來確定當(dāng)前堆棧指令的

操作地址。

附加段寄存器ES：附加段是為某些字符串操作指令存放目的操作

數(shù)而設(shè)置的一個附加的數(shù)據(jù)段，附加段寄存器用來存放該附加數(shù)據(jù)段

存儲區(qū)域的起始地址。

指令指針寄存器（IP）。又稱程序計數(shù)器，是16位寄存器。IP中

存放當(dāng)前將要執(zhí)行的指令的有效地址，每取出一條指令I(lǐng)P自動增量,

即指向了下一條指令。

指令隊列緩沖器：是一個與CPU速度相匹配的高速緩沖寄存器。

在EU執(zhí)行指令的同時一，BIU可以從內(nèi)存中取出下一條或下兒條指令放

到指令緩沖器中，EU執(zhí)行完一條指令后，可以立即從指令緩沖器中執(zhí)

行下一條指令。

4.狀態(tài)標(biāo)志與控制標(biāo)志有何不同，程序中是怎樣利用這兩類標(biāo)志

的？標(biāo)志寄存器有哪些標(biāo)志位，各在什么情況下置位？

【解】狀態(tài)標(biāo)志根據(jù)算術(shù)邏輯運算結(jié)果由硬件自動設(shè)定，它們反映運

算結(jié)果的某些特征或狀態(tài)，可作為后繼操作（如條件轉(zhuǎn)移）的判斷依

據(jù)?？刂茦?biāo)志由用戶通過指令來設(shè)定，它們可控制機(jī)器或程序的某些

運行過程。

標(biāo)志寄存器的內(nèi)容如下：

111111

9876543210

543210

0DITSZ-A-P-C

FFFFFF-F-F-F

CF（CarryFlag）進(jìn)位標(biāo)志，反映在運算結(jié)果的最高位有無進(jìn)位

或借位。如果運算結(jié)果的最高位產(chǎn)生了進(jìn)位（加法）或借位（減法）

則CF=1,否則CF=0。

PF(ParityFlag)奇偶標(biāo)志，反映運算結(jié)果中“1”的個數(shù)的奇

偶性，主要用于判斷數(shù)據(jù)傳送過程中是否出錯。若結(jié)果的低8位中有

偶數(shù)個偶"則PF=L否則PF=O。

AF(AuxiliaryCarryFlag)輔助進(jìn)位標(biāo)志，又稱半進(jìn)位標(biāo)志。

加減運算時，若D3向以產(chǎn)生了進(jìn)位或借位則AF=1,否則AF=O。在BCD

碼運算時，該標(biāo)志用于十進(jìn)制調(diào)整。

ZF(ZeroFlag)零標(biāo)志，反映運算結(jié)果是否為0。若結(jié)果為零

則ZF=1,否則ZF=0。

SF(SignFlag)符號標(biāo)志，反映運算結(jié)果最高位即符號位的狀態(tài)。

如果運算結(jié)果的最高位為1則SF=1(對帶符號數(shù)即為負(fù)數(shù))，否則SF=0

(對帶符號數(shù)即為正數(shù))。

OF(OverflowFlag)溢出標(biāo)志，反映運算結(jié)果是否超出了帶符號

數(shù)的表數(shù)范圍。若超出了機(jī)器的表數(shù)的范圍，即為產(chǎn)生溢出，則0F=l,

否則0F=0o

DF(DirectionFlag)方向標(biāo)志，用于串處理指令中控制串處理的

方向。當(dāng)DF=1時，每次操作后變址寄存器SI、DI自動減量，因此處

理方向是由高地址向低地址方向進(jìn)行。當(dāng)DF=O,則SI、DI自動增量,

處理方向由低地址向高地址方向進(jìn)行。該標(biāo)志由方向控制指令STD或

CLD設(shè)置或清除。

IF(InterruptFlag)中斷允許標(biāo)志，用于控制CPU是否允許響

應(yīng)可屏蔽中斷請求。IF=1為允許響應(yīng)可屏蔽中斷請求，IF=O則禁止響

應(yīng)可屏蔽中斷請求。該標(biāo)志可由中斷控制指令STI或CLI設(shè)置或清除。

TF(TrapFlag)陷阱標(biāo)志，用于單步操作。TF=1時，每執(zhí)行一條

用戶程序指令后自動產(chǎn)生陷阱，進(jìn)入系統(tǒng)的單步中斷處理程序。TF=O

時一，用戶程序會連續(xù)不斷地執(zhí)行，不會產(chǎn)生單步中斷。

5.求出下列運算后各個標(biāo)志的狀態(tài)，并說明進(jìn)位標(biāo)志和溢出標(biāo)志的

區(qū)別。

(1)1278H+3469H(2)54E3H-27A0H

(3)3881H+3597H(4)01E3H-01E3H

【解】CF進(jìn)位標(biāo)志，反映在運算結(jié)果的最高位有無進(jìn)位或借位。OF

溢出標(biāo)志，反映運算結(jié)果是否超出了帶符號數(shù)的表數(shù)范圍。機(jī)器實際

處理時判斷是否溢出的方法是根據(jù)最高位的進(jìn)位(CF)與次高位的進(jìn)

位是否相同來確定，若兩者不相同則OF=1(表示有溢出)，否則0F=0

(表示無溢出)。

(1)

0001001001111000

+0011010001101001

0100011011100001

運算后各個標(biāo)志的狀態(tài):

ODITSZ-A-P-C

FFFFFF-F-F-F

000110

0101010011100011

—0010011110100000

0010110001000011

運算后各個標(biāo)志的狀態(tài)：

0DITSZ-A-P-C

FFFFFF-F-F-F

000000

0011100010000001

+001(010110010111

0110111000011000

運算后各個標(biāo)志的狀態(tài)：

0DITSZ-A-P-C

FFFFFF-F-F-F

000010

(4)

0000000111100011

一0000000111100011

0000000000000000

運算后各個標(biāo)志的狀態(tài)：

0DITSZ-A-P-C

FFFFFF-F-F-F

001010

6.8086CPU中存儲器的邏輯地址和物理地址之間有什么關(guān)系，各有

多少值？

【解】物理地址為某一個存儲單元的實際地址，對于8086它是一個

20位的地址。物理地址從00000H?FFFFFH變化，對應(yīng)1MB的空間。

邏輯地址，又稱偏移地址或有效地址，即對段首的偏移量。偏移

地址從0000H?FFFFH變化，對應(yīng)64KB的空間。

物理地址的獲得方法是：將段寄存器的內(nèi)容左移4位4^X16),

與邏輯地址相加，得到20位物理地址。根據(jù)尋址方式的不同，偏移地

址可以來自程序計數(shù)器(IP)或其它寄存器。

7.8086CPU使用的存儲器為什么要分段，怎樣分段？為什么要設(shè)置

段寄存器，有幾個段寄存器?各段寄存器有什么意義？

【解】8086CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是16位的，即所有的寄存器都是16位

的，而外部尋址空間為1MB,即需要20位地址線。為了能用內(nèi)部寄存

器中的16位地址來尋址1MB空間，8086將1MB空間以16字節(jié)為一個

內(nèi)存節(jié)，共分成64K個節(jié)。節(jié)的起始地址分別為00000H、00010H.

00020H、…、FFFF0H,稱為段基址。節(jié)的起始地址的后4位二進(jìn)制數(shù)

為全0,稱為節(jié)的段地址。

用于存放段地址的寄存器稱為段寄存器，根據(jù)其主要用途，分為

代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS、附加段寄存

器ES。

代碼段寄存器CS：用來存放代碼段存儲區(qū)域的起始地址。

數(shù)據(jù)段寄存器DS：數(shù)存放程序的數(shù)據(jù)存儲區(qū)的起始地址。

堆棧段寄存器SS：用來存放堆棧存儲區(qū)的起始地址。由堆棧段寄

存器SS與堆棧指針寄存器SP來確定當(dāng)前堆棧指令的操作地址。

附加段寄存器ES：附加段是為某些字符串操作指令存放目的操作

數(shù)而設(shè)置的一個附加的數(shù)據(jù)段，附加段寄存器用來存放該附加數(shù)據(jù)段

存儲區(qū)域的起始地址。

8.簡述A。與麗在8086系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【解】8086系統(tǒng)中將1MB存儲空間分成兩個512KB的物理存儲體。

個存儲體由偶數(shù)地址組成，另一個存儲體由奇數(shù)地址組成。用A0位來

區(qū)分兩個存儲體。

用標(biāo)和A。的組合來選擇存儲體，其組合關(guān)系及操作情況如下：

(1)從偶地址讀寫一個字節(jié)(而A°=10)。Ag?ADg上的數(shù)據(jù)被

忽略，字節(jié)內(nèi)容通過AD7?AD。傳送。

(2)從奇地址讀寫一個字節(jié)(而Ao=01)0在ADis?AD8上傳送

的數(shù)據(jù)有效，AD,?AD。上數(shù)據(jù)被忽略。

(3)從偶地址開始讀寫一個字(觥A°=00)。在AM?AD。上傳送

的數(shù)據(jù)同時有效。

(4)從奇地址開始讀寫一個字。第一個總線周期而Ao-01,從

奇地址讀寫低字節(jié)，在AM?AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效。第二個總線周期

BHEA°=10,從偶地址讀寫高字節(jié)，在AD,?AD。上傳送的數(shù)據(jù)有效。

9.8086系統(tǒng)中為什么要采用地址鎖存器8282?采用什么方法從分

時復(fù)用地址/數(shù)據(jù)線中將數(shù)據(jù)和地址信號分離出來？

【解】8086地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時復(fù)用的，高8位數(shù)據(jù)有效信號

而也是復(fù)用信號。在3狀態(tài)，總線上輸出20位地址信號及靛信號，

而在Tz?1狀態(tài)，總線用于數(shù)據(jù)傳送，麗信號也失效。為了正確地交

換數(shù)據(jù)，地址信號及麗信號在T2?T,期間必須保持，所以需要設(shè)一組

地址鎖存器(3片8282),用于鎖存地址及麗信號。

在「狀態(tài)，CPU送出地址鎖存允許信號ALE,將ALE接向8282的

選通輸入端STBo當(dāng)ALE=1時，8282輸出跟隨輸入變化，用ALE的下

降沿將總線上已經(jīng)穩(wěn)定的地址信號鎖入8282O

10.8086和8088CPU的主要區(qū)別是什么？

【解】8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令功能與8086完全相同，只是為了和原

有的8位微處理器外圍芯片兼容，其外部數(shù)據(jù)總線是8位的。

11.8086系統(tǒng)中的存儲器采用什么結(jié)構(gòu)？如何與地址、數(shù)據(jù)線連

接？

【解】8086系統(tǒng)中將?1MB存儲空間分成兩個512KB的物理存儲體。一

個存儲體由偶數(shù)地址組成，另一個存儲體由奇數(shù)地址組成。用A0位來

區(qū)分兩個存儲體。

12.8086的I/O端口尋址范圍是多少？什么是I/O端口與內(nèi)存分別

獨立編址？

【解】8086的I/O端口使用16位地址A15?A0,I/O端口地址范圍為

0000H-FFFFH,可尋址空間為64KB。

I/O端口與內(nèi)存分別獨立編址時，指令訪問的是I/O端口還是內(nèi)

存，由地址信息無法區(qū)分，由M/通信號區(qū)分是I/O端口的尋址與內(nèi)存

尋址。

13.在對存儲器和I/O設(shè)備讀寫時，要用到演（10讀）、麗（10寫）、

MR（存儲器讀）、而（存儲器寫）信號，這些信號的作用是什么？它們

在最小模式時可用怎樣的電路得到？請畫出示意圖。

【解】而：該信號有效時，對10端口執(zhí)行讀操作

而：該信號有效時，對I。端口執(zhí)行寫操作

w：該信號有效時，對存儲器執(zhí)行讀操作

通：該信號有效時，對存儲器執(zhí)行寫操作

在最小模式時可分別用以下電路得到上述信號：

RD一WR-----汩

一

I0R一I0W

M/T0——M/10-----

RD—

-----MR

M/I0----C

14.什么是基地址和位移量，它們之間有何聯(lián)系？

【解】8086CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是16位的，而外部尋址空間為1MB。為

了能用內(nèi)部寄存器中的16位地址來尋址1MB空間，8086將1MB空間

以16字節(jié)為一個內(nèi)存節(jié)（Paragraph）,共分成64K個節(jié)。節(jié)的起始地

址稱為段基址。偏移地址是存儲地址對段首的偏移量。偏移地址從

0000H-FFFFH變化，對應(yīng)64KB的空間。

它們之間有何聯(lián)系：物理地址=基地址X16+位移量。

15.設(shè)CS=1200H,IP=OFFOOH,此時指令的物理地址是多少？指向這

一物理地址的CS和IP的值是惟一的嗎？

【解】指令的物理地址：12000H+0FF00H^21F00H

指向這一物理地址的CS和IP的值不是惟一的。

16.若CS=1000H,指出當(dāng)前代碼段可尋址的存儲空間的大小和地址

范圍。

【解】當(dāng)前代碼段可尋址的存儲空間的大?。?4KB

當(dāng)前代碼段可尋址的存儲空間的地址范圍：10000H?1FFFFH

17.簡述8086單CPU和多CPU系統(tǒng)各自主要特點，并說明有何差別。

【解】單CPU系統(tǒng)中只有一個微處理器8086,所有總線控制信號由它

產(chǎn)生，系統(tǒng)中總線控制邏輯信號可減少到最小。

多CPU系統(tǒng)中包括兩個以上處理器，其中一個為8086作為主處理

器，其它處理器作為協(xié)處理器，一般多用于復(fù)雜的大中型系統(tǒng)。與8086

協(xié)同工作的協(xié)處理器有8087、8089兩種，分別為數(shù)學(xué)協(xié)處理器和輸入

/輸出協(xié)處理器。配置協(xié)處理器的系統(tǒng)，主處理器不用處理費時的復(fù)雜

運算和I/O操作，因此可大大提高主處理器的運行效率。

18.時鐘周期、T狀態(tài)、總線周期、指令周期的定義是什么，什么情

況下會出現(xiàn)空閑周期?

【解】計算機(jī)是由一串脈沖控制進(jìn)行工作的。這一串脈沖稱為計算機(jī)

的時鐘，每個脈沖的時間稱為一個時鐘周期，每個脈沖稱為一個時鐘

脈沖或一個T狀態(tài)。若干個時鐘脈沖完成一個基本操作。一種基本操

作稱為一個總線周期。執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期

19.8086CPU讀/寫總線周期包含兒個時鐘周期，什么情況下需要插

入L等待周期，插入孔的數(shù)量取決于什么因素

【解】8086CPU讀/寫總線周期包含4個時鐘周期。

讀總線周期：在丁3狀態(tài)內(nèi)存或I/O端口將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。CPU

準(zhǔn)備讀入數(shù)據(jù)。在T3的前沿（下降沿），CPU查詢READY弓【腳，若內(nèi)存

或外設(shè)工作速度較慢，來不及在基本總線周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送工作，

則應(yīng)通過邏輯電路在丁3前沿之前產(chǎn)生READY低電平信號，T3前沿若查

至IJREADY為低電平，則在丁3后自動插入一個等待狀態(tài)幾，在Tw前沿繼

續(xù)查詢READY信號，若READY仍為低電平，則繼續(xù)插入T”，直到READY

上升為高電平，則等待狀態(tài)結(jié)束，進(jìn)入北狀態(tài)。

寫總線周期：在丁3狀態(tài)中，丁2狀態(tài)有效的信號繼續(xù)保持有效，繼

續(xù)向外部寫數(shù)據(jù)。在丁3的下降沿查詢READY,若內(nèi)存或I/O端口在標(biāo)

準(zhǔn)總線周期內(nèi)來不及接收數(shù)據(jù)，則應(yīng)通過邏輯電路在丁3前沿之前產(chǎn)生

READY低電平信號。CPU查到READY為低,則在丁3之后插入一個Tw,

并在T*前沿繼續(xù)查詢READY,直到READY上升為高電平，則結(jié)束等待

進(jìn)入Ti狀態(tài)。

20.8086CPU復(fù)位后，有哪些特征？8086系統(tǒng)的起動程序如何去

找？

【解】8086CPU復(fù)位后：所有內(nèi)部寄存器、標(biāo)志寄存器IR及ES、SS、

DS段寄存器清0,指令隊列緩沖器清空，指令指針寄存器(IP)清0,

CS被置為FFFFH；復(fù)位時，所有三態(tài)輸出總線變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，這些三

態(tài)總線包括:Ag?AD。,A19/S6-A16/S3,BHE/S7,甌(M/io),si(DT/R),

(DEN),LOCK,WR,而，麗等。ALE、HLDA、QS0>QS］等信號降為

低電平，麗/所。、而/可等信號上升為高電平。

8086系統(tǒng)的起動程序從CSX16+IP即FFFFOH地址開始執(zhí)行。

21.8086系統(tǒng)在最小模式時應(yīng)該怎樣配置？試畫出這種配置并標(biāo)出主

要信號的連接關(guān)系。

【解】8086系統(tǒng)在最小模式時的典型配置：一片8284A時鐘發(fā)生器產(chǎn)

生系統(tǒng)所需要的時鐘信號CLK,同時對外部READY信號和系統(tǒng)復(fù)位信

號RESET進(jìn)行同步,其輸出送向8086應(yīng)相弓I腳。三片8282(或74LS373)

地址鎖存器用于20位地址和麗信號鎖存，使得整個總線讀寫周期期

間地址信號始終有效，以支持8086CPU地址/數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用的工作

方式。兩片8286總線驅(qū)動器(又稱總線收發(fā)器或總線驅(qū)動器)。當(dāng)系統(tǒng)

所連存儲器和外設(shè)較多時，為了提高數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動能力，可以接入

8286芯片。

該模式的配置圖見教材圖2-8o

22.畫出最小模式時讀存儲器或I/O設(shè)備的總線周期時序。

【解】8086最小模式下的讀周期時序見教材圖2-15。

第3章從8086到Pentium系列微處理器的技術(shù)發(fā)展

教材習(xí)題解答

1.簡述80286的特點和保護(hù)模式的保護(hù)功能。

【解】80286的特點:

①CPU內(nèi)部分為四個處理部件：EU（執(zhí)行部件）、AU（地址部件）、

IU（指令部件）和BU（總線部件）。這四個處理部件可以并行的進(jìn)行

操作，提高了處理速度。

②數(shù)據(jù)線和地址線完全分離。在一個總線周期中，當(dāng)有效數(shù)據(jù)

出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的時候，下一個總線周期的地址已經(jīng)送到地址總線,

形成總線周期的流水作業(yè)。

③具有“實地址模式"（RealAddressMode,簡稱為“實模式”）

和“保護(hù)虛地址模式"（ProtectedVirtualAddressMode,簡稱為“保

護(hù)模式”）”兩種工作模式。

④能運行實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持存儲管理和保護(hù)功能。

⑤實現(xiàn)了虛擬存儲管理。

⑥與80286配合使用的數(shù)學(xué)協(xié)處理器是80287,它基本與8087

相同，但適應(yīng)80286的兩種工作模式。

保護(hù)模式體現(xiàn)了80286的特色，主要是對存儲器管理、虛擬存儲和

對地址空間的保護(hù)。在保護(hù)模式下，可為每個任務(wù)提供多達(dá)1GB的虛

擬存儲空間和保護(hù)機(jī)制，有力地支持了多用戶、多任務(wù)的操作。那些

內(nèi)存裝不下的邏輯段，將以文件形式存在外存儲器中，當(dāng)處理器需要

對它們進(jìn)行存取操作時就會產(chǎn)生中斷，通過中斷服務(wù)程序把有關(guān)的程

序或數(shù)據(jù)從外存儲器調(diào)入到內(nèi)存，從而滿足程序運行的需要。

保護(hù)模式為不同程序設(shè)置了四個特權(quán)級別，可讓不同程序在不同的

特權(quán)級別上運行。依靠這一機(jī)制，可支持系統(tǒng)程序和用戶程序的分離,

并可進(jìn)一步分離不同級別的系統(tǒng)程序，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。

2,簡述80386的特點、80386引腳與8086的區(qū)別。

【解】80386的特點:

80386是全32位結(jié)構(gòu)，它的外部數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部數(shù)據(jù)通道，包括

寄存器、ALU和內(nèi)部總線都是32位的。

80386有3種工作模式：實模式、虛擬86模式、386的保護(hù)模式。

80386的硬件結(jié)構(gòu)可分成6個邏輯單元，它們以流水線方式工作，

運行速度可達(dá)4MIPSo其硬件設(shè)計有支持段頁式存儲管理部件，易于

實現(xiàn)虛擬存儲系統(tǒng)。在保護(hù)模式下的分段尋址體系，與操作系統(tǒng)相配

合可以組成虛擬存儲器系統(tǒng)，一個任務(wù)的最大虛擬空間可達(dá)2三64TBo

80386硬件支持多任務(wù)處理，用一條指令就可以實現(xiàn)任務(wù)切換。

80386設(shè)置了4級特權(quán)級，按優(yōu)先順序依次為。級、1級、2級、3

級，前3級用于操作系統(tǒng)程序，后1級用于用戶程序。

80386引腳與8086的區(qū)別見表3-1o

表3-180386引腳與8086的區(qū)別

8086CPU80386CPU

共有40個引腳共有132個引腳

16條地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線34條地址線

4條地址線32條數(shù)據(jù)線

在總線寬度控制信號語的控制下，可

實現(xiàn)16位或32位數(shù)據(jù)傳送。

字節(jié)控制信號麗?麗

協(xié)處理器接口信號

(1)PEREQ：協(xié)處理器向80386發(fā)出的

請求信號，有效時表示協(xié)處理器請求

與存儲器之間傳送數(shù)據(jù)。80386響應(yīng)

該請求后，將按照指令的要求控制對

存儲器的讀寫。

(2)SUSY：協(xié)處理器向80386發(fā)出的

狀態(tài)信號，有效時表示協(xié)處理器正在

執(zhí)行指令，處于忙狀態(tài)，暫時不能接

受新的指令。

(3)ERROR：協(xié)處理器向80386發(fā)出的狀

態(tài)信號，有效時表示協(xié)處理器出錯。

80386在檢測到ERROR信號后，將轉(zhuǎn)到

錯誤處理子程序來處理該類錯誤。

(1)D/C：數(shù)據(jù)/控制信號，輸出，表

示當(dāng)前是數(shù)據(jù)傳送周期還是控制周

期。

(2)麗：“下一個地址”請求信號，輸

入，有效時則允許地址流水線進(jìn)行操

作。

(3)市：地址狀態(tài)信號，三態(tài)輸出，

類似于8086的ALE信號。

3.簡述80386CPU寄存器的組成、特點及作用。

【解】80386共有34個寄存器，按功能可分為：通用寄存器、段寄存

器、狀態(tài)和控制寄存器、系統(tǒng)地址寄存器、調(diào)試寄存器及測試寄存器。

80386的8個通用寄存器和8086通用寄存器相同，只是擴(kuò)展到32

位，分別是：EAX（累加器）、EBX（基址寄存器）、ECX（計數(shù)寄存器）、

EDX（數(shù)據(jù)寄存器，在I/O指令中可用作端口地址寄存器，乘除指令中

用作輔助累加器）、ESI（源變址寄存器）、EDI（目的變址寄存器）、EBP

（基址指針寄存器）、ESP（堆棧指針寄存器）

80386的6個段寄存器分別是：CS代碼段寄存器，DS數(shù)據(jù)段寄存

器，SS堆棧段寄存器，ES、FS、GS為三個附加段寄存器。在實方式下,

段寄存器的用法和8086系統(tǒng)相同，只是增加了兩個附加段寄存器FS、

GSo在保護(hù)方式下，段寄存器稱為段選擇符，與描述符配合實現(xiàn)段尋

址。

64位的段描述符寄存器對程序員是不可見的。為了加快對內(nèi)存中

描述符表的查詢速度，在段選擇符內(nèi)容裝入時，段描述符同時裝入段

描述符寄存器。這樣，只要段選擇符內(nèi)容不變，就不需要到內(nèi)存中查

描述符表，從而加快了段地址尋址的速度。描述符寄存器的內(nèi)容包括

段基地址、段限和段屬性。段限指出本段的實際長度，與段屬性一起

主要用于段保護(hù)，防止不同任務(wù)進(jìn)入不該進(jìn)入的段進(jìn)行操作。

80386的狀態(tài)和控制寄存器由標(biāo)志寄存器EFLAGS、指令指針寄存

器EIP和四個控制寄存器CR0-CR3組成。

80386有四個系統(tǒng)地址寄存器，用來保護(hù)操作系統(tǒng)需要的保護(hù)信

息和地址轉(zhuǎn)換表信息，定義目前正在執(zhí)行任務(wù)的環(huán)境、地址空間和中

斷向量空間。

80386為調(diào)試提供了硬件支持。芯片內(nèi)設(shè)有DR。?DR,八個調(diào)試寄

存器，調(diào)試寄存器主要為系統(tǒng)程序設(shè)計人員準(zhǔn)備。

80386有8個32位的測試寄存器。其中TR0?TR5保留備用。TR6?

TR7用于控制對轉(zhuǎn)換后備緩沖器（TLB）中RAM和CAM（內(nèi)容可尋址寄

存器）的測試。TR6是測試命令寄存器。TR7為測試數(shù)據(jù)寄存器，其中

保存測試結(jié)果的狀態(tài)。

4.簡述80386的三種工作模式的特點和異同。

【解】80386有3種工作模式：實地址模式（簡稱為實模式），保護(hù)

虛擬地址模式（簡稱為保護(hù)模式），虛擬8086模式（簡稱為虛擬86

模式）。

實模式：

80386加電啟動或復(fù)位后自動進(jìn)入這一模式。實模式主要功能是

初始化80386,為建立保護(hù)模式做準(zhǔn)備。在實模式下，80386的工作方

式與8086相似，可保持80386與8086兼容：地址總線仍為20位,

不用虛擬地址的概念，存儲器最大容量仍為1MB,其尋址機(jī)制、存儲

器管理均與8086相同；數(shù)據(jù)總線為32位，數(shù)據(jù)總線與地址總線是相

互獨立的，內(nèi)部寄存器主要作為16位使用，操作數(shù)默認(rèn)長度是16

位，也可以按32位使用，這時要在指令加上越權(quán)訪問前綴；中斷處

理結(jié)構(gòu)與8086相同；80386具有4級特權(quán)級，程序運行在最高級（0

級）上，除少數(shù)幾條指令外，80386的絕大部分指令均可在實模式下

執(zhí)行。

保護(hù)模式：

保護(hù)模式是80386最常用的工作模式，通常在80386加電啟動或

復(fù)位后首先進(jìn)入實模式，完成初始化工作后立即進(jìn)入保護(hù)模式。所謂

保護(hù)，主要是對存儲器的保護(hù)，即對存儲器中存放的程序和數(shù)據(jù)的保

護(hù)。80386運行在保護(hù)模式下，可實現(xiàn)對多任務(wù)、多道程序的復(fù)雜管

理，也只有在保護(hù)模式下，80386才能夠真正發(fā)揮其強(qiáng)大的功能。

在保護(hù)模式下，采用虛擬存儲器的概念，存儲空間可使用虛擬地

址空間、線性地址空間、物理地址空間。通過存儲器管理部件，操作

系統(tǒng)可以將磁盤等外存設(shè)備映射到內(nèi)存，使程序員可使用的邏輯地址

空間大大超過實際內(nèi)存的物理地址空間。程序指令的操作數(shù)和段內(nèi)的

偏移地址都是32位，地址總線也是32位，物理地址空間為2'2B=4GB,

但對內(nèi)存單元的訪問要通過一種稱為描述符的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)。

80386具有4級特權(quán)級，可實現(xiàn)程序與程序之間、用戶程序與操作系

統(tǒng)之間的隔離和保護(hù)，為多任務(wù)操作系統(tǒng)提供了有效的支持

虛擬86模式：

在虛擬86模式下，不用虛擬地址的概念，存儲器最大容量仍為

1MB,其尋址機(jī)制與8086相同。但存儲管理機(jī)制與8086不同，它把

1MB的存儲空間分為256個頁面，每頁4KBo這時，當(dāng)多道程序同時運

行時，可以使其中的一個或多個任務(wù)使用虛擬86模式，并使某一個任

務(wù)占用存儲器的某些頁面，而另一個任務(wù)占用存儲器的另外一些頁面,

這樣就可將多個任務(wù)分別轉(zhuǎn)換到物理存儲器的不同存儲位置，實現(xiàn)了

多任務(wù)同時運行。在虛擬86模式下，程序運行在最低特權(quán)級（3級）

上，這時80386的一些特權(quán)指令是不能使用的。

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