CH01 微型电脑概述
1. 微型电脑由哪些部件组成?各部件的主要功能是什么?
解答:
微机系统
微型电脑
系统软件
外围设备:打印机、键盘、CRT、磁盘控制器等
微处理器
〔CPU〕
系统总线:AB、CB、DB
〔功能:为CPU和其他部件之间提供数据、地址
和控制信息的传输通道〕
存储器:只读存储器〔ROM〕、随机存储器〔RAM〕
〔功能:用来存储信息〕
输入/输出〔I/O〕接口:串/并行接口等
解答:
微机系统
微型电脑
系统软件
外围设备:打印机、键盘、CRT、磁盘控制器等
微处理器
〔CPU〕
系统总线:AB、CB、DB
〔功能:为CPU和其他部件之间提供数据、地址
和控制信息的传输通道〕
存储器:只读存储器〔ROM〕、随机存储器〔RAM〕
〔功能:用来存储信息〕
输入/输出〔I/O〕接口:串/并行接口等
〔功能:使外部设备和微型机相连〕
算术逻辑部件(ALU〕
累加器、寄存器
控制器
操作系统〔OS〕
系统实用程序:汇编、编译、编辑、调试程序等
〔注:CPU的功能--①可以进行算术和逻辑运算;
②可保存少量数据;
③能对指令进行译码并执行规定的动作;
④能和存储器、外设交换数据;
⑤提供整修系统所需要的定时和控制;
⑥可以响应其他部件发来的中断请示。〕
算术逻辑部件(ALU〕
累加器、寄存器
控制器
操作系统〔OS〕
系统实用程序:汇编、编译、编辑、调试程序等
〔注:CPU的功能--①可以进行算术和逻辑运算;
②可保存少量数据;
③能对指令进行译码并执行规定的动作;
④能和存储器、外设交换数据;
⑤提供整修系统所需要的定时和控制;
⑥可以响应其他部件发来的中断请示。〕
2. 8086/8088 CPU 由哪两部分组成?它们的主要功能各是什么?是如何协调工作的?
解答:
微处理器〔CPU〕: 总线接口部件(BIU〕:负责与存储器、I/O端口传送数据
解答:
微处理器〔CPU〕: 总线接口部件(BIU〕:负责与存储器、I/O端口传送数据
执行部件〔EU〕:负责指令的执行
协调工作过程:
总线接口部件和执行部件并不是同步工作的,它们按以下流水线技术原则来协调管理:
① 每当8086 的指令队列中有两个空字节,或者8088 的指令队列中有一个空字节时,总线接口部件就会自动把指令取到指令队列中。
② 每当执行部件准备执行一条指令时,它会从总线接口部件的指令队列前部取出指令
的代码,然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中,如果必须访问存储器或者
输入/输出设备,那么,执行部件就会请求总线接口部件进入总线周期,完成访问内存或者
输入/输出端口的操作;如果此时总线接口部件正好处于空闲状态,那么,会立即响应执行
部件的总线请求。但有时会遇到这样的情况,执行部件请求总线接口部件访问总线时,总线
接口部件正在将某个指令字节取到指令队列中,此时总线接口部件将首先完成这个取指令的
操作,然后再去响应执行部件发出的访问总线的请求。
③ 当指令队列已满,而且执行部件又没有总线访问请求时,总线接口部件便进入空闲状态。④ 在执行转移指令、调用指令和返回指令时,由于程序执行的顺序发生了改变,不再是顺序执行下面一条指令,这时,指令队列中已经按顺序装入的字节就没用了。遇到这种情况,指
协调工作过程:
总线接口部件和执行部件并不是同步工作的,它们按以下流水线技术原则来协调管理:
① 每当8086 的指令队列中有两个空字节,或者8088 的指令队列中有一个空字节时,总线接口部件就会自动把指令取到指令队列中。
② 每当执行部件准备执行一条指令时,它会从总线接口部件的指令队列前部取出指令
的代码,然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中,如果必须访问存储器或者
输入/输出设备,那么,执行部件就会请求总线接口部件进入总线周期,完成访问内存或者
输入/输出端口的操作;如果此时总线接口部件正好处于空闲状态,那么,会立即响应执行
部件的总线请求。但有时会遇到这样的情况,执行部件请求总线接口部件访问总线时,总线
接口部件正在将某个指令字节取到指令队列中,此时总线接口部件将首先完成这个取指令的
操作,然后再去响应执行部件发出的访问总线的请求。
③ 当指令队列已满,而且执行部件又没有总线访问请求时,总线接口部件便进入空闲状态。④ 在执行转移指令、调用指令和返回指令时,由于程序执行的顺序发生了改变,不再是顺序执行下面一条指令,这时,指令队列中已经按顺序装入的字节就没用了。遇到这种情况,指
令队列中的原有内容将被自动消除,总线接口部件会按转移位置往指令队列装入另一个程序段中的指令。
3. 8086/8088 CPU 中有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器F 有哪些标志位?各在什么情况下置位?
解答:
寄存器功能
3. 8086/8088 CPU 中有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器F 有哪些标志位?各在什么情况下置位?
解答:
寄存器功能
数据寄存器
AX 字乘法,字除法,字I/O
BX 查表转换
CX 串操作,循环次数
DX 字节相乘,字节相除,间接I/O
变址寄存器
SI 源变址寄存器,用于指令的变址寻址
DI 目的变址寄存器,用于指令的变址寻址
指针寄存器
AX 字乘法,字除法,字I/O
BX 查表转换
CX 串操作,循环次数
DX 字节相乘,字节相除,间接I/O
变址寄存器
SI 源变址寄存器,用于指令的变址寻址
DI 目的变址寄存器,用于指令的变址寻址
指针寄存器
SP 堆栈指针寄存器,与SS 一起来确定堆栈在内存中的位置
BP 基数指针寄存器,用于存放基地址,以使8086/8088 寻址更加灵活
控制寄存器
IP 控制CPU 的指令执行顺序
PSW 用来存放8086/8088CPU 在工作过程中的状态
段寄存器CS 控制程序区
DS 控制数据区
SS 控制堆栈区
ES 控制数据区
BP 基数指针寄存器,用于存放基地址,以使8086/8088 寻址更加灵活
控制寄存器
IP 控制CPU 的指令执行顺序
PSW 用来存放8086/8088CPU 在工作过程中的状态
段寄存器CS 控制程序区
DS 控制数据区
SS 控制堆栈区
ES 控制数据区
标志寄存器F 的标志位:①控制标志: DF、IF、TF;②状态标志:SF、ZF、AF、
PF、CF、OF。
标志寄存器F 的各标志位置位情况:
南京有什么大学·CF:进位标志位。做加法时出现进位或做减法时出现借位,该标志位置1;否则清0。
·PF:奇偶标志位。当结果的低8位中l 的个数为偶数时,该标志位置1;否则清0。
·
AF:半进位标志位。在加法时,当位3 需向位4 进位,或在减法时位3 需向位4 借位
时,该标志位就置1;否则清0。该标志位通常用于对BCD 算术运算结果的调整。
·ZF:零标志位。运算结果各位都为0 时,该标志位置1,否则清0。
·SF:符号标志位。当运算结果的最高位为1 时,该标志位置1,否则清0。
·TF:陷阱标志位(单步标志位)。当该位置1 时,将使8086/8088 进入单步指令工作方式。
在每条指令开始执行以前,CPU 总是先测试TF 位是否为1,如果为1,则在本指令执
行后将产生陷阱中断,从而执行陷阱中断处理程序。该程序的首地址由内存的
00004H~00007H 4 个单元提供。该标志通常用于程序的调试。例如,在系统调试软件
DEBUG 中的T 命令,就是利用它来进行程序的单步跟踪的。
·IF:中断允许标志位。如果该位置1,则处理器可以响应可屏蔽中断,否则就不能响应
可屏蔽中断。
·DF:方向标志位。当该位置1 时,串操作指令为自动减量指令,即从高地址到低地址
处理字符串;否则串操作指令为自动增量指令。
·OF:溢出标志位。在算术运算中,带符号的数的运算结果超出了8 位或16 位带符号数
所能表达的范围时,即字节运算大于十127 或小于-128 时,字运算大于十32767 或小于-32768 时,该标志位置位。
时,该标志位就置1;否则清0。该标志位通常用于对BCD 算术运算结果的调整。
·ZF:零标志位。运算结果各位都为0 时,该标志位置1,否则清0。
·SF:符号标志位。当运算结果的最高位为1 时,该标志位置1,否则清0。
·TF:陷阱标志位(单步标志位)。当该位置1 时,将使8086/8088 进入单步指令工作方式。
在每条指令开始执行以前,CPU 总是先测试TF 位是否为1,如果为1,则在本指令执
行后将产生陷阱中断,从而执行陷阱中断处理程序。该程序的首地址由内存的
00004H~00007H 4 个单元提供。该标志通常用于程序的调试。例如,在系统调试软件
DEBUG 中的T 命令,就是利用它来进行程序的单步跟踪的。
·IF:中断允许标志位。如果该位置1,则处理器可以响应可屏蔽中断,否则就不能响应
可屏蔽中断。
·DF:方向标志位。当该位置1 时,串操作指令为自动减量指令,即从高地址到低地址
处理字符串;否则串操作指令为自动增量指令。
·OF:溢出标志位。在算术运算中,带符号的数的运算结果超出了8 位或16 位带符号数
所能表达的范围时,即字节运算大于十127 或小于-128 时,字运算大于十32767 或小于-32768 时,该标志位置位。
4.8086/8088系统中存储器的逻辑地址和物理地址之间有什么关系?表示的范围各为多少? 解答:
逻辑地址:段地址:偏移地址
物理地址:也称为绝对地址,由段基址和偏移量两部分构成。物理地址与系统中的存储
空间是一一对应的。
逻辑地址与物理地址两者之间的关系为:物理地址=段地址×16+偏移地址
每个逻辑段的地址范围:0000:0000H~FFFFH;0001:0000H~FFFFH;…;FFFF:
0000H~FFFFH;共有232个地址,但其中有许多地址是重叠的〔表达出逻辑地址的优势,
可根据需要方便地写出逻辑地址,又不影响其准确的物理地址,逻辑地址与物理地址的关系
为多对一的关系〕。物理地址的地址范围:00000H~FFFFFH。
逻辑地址:段地址:偏移地址
物理地址:也称为绝对地址,由段基址和偏移量两部分构成。物理地址与系统中的存储
空间是一一对应的。
逻辑地址与物理地址两者之间的关系为:物理地址=段地址×16+偏移地址
每个逻辑段的地址范围:0000:0000H~FFFFH;0001:0000H~FFFFH;…;FFFF:
0000H~FFFFH;共有232个地址,但其中有许多地址是重叠的〔表达出逻辑地址的优势,
可根据需要方便地写出逻辑地址,又不影响其准确的物理地址,逻辑地址与物理地址的关系
为多对一的关系〕。物理地址的地址范围:00000H~FFFFFH。
5. 已知当前数据段位于存储器的A1000H 到B0FFFH 范围内,问DS=?
解答:
A1000H→A100:0000 以A100H 为段地址的64K 物理地址的范围是:偏移地址为
0000H~FFFFH,即A100:0000H~A100:FFFFH→A1000H+0000H~A1000H+0FFFFH
解答:
A1000H→A100:0000 以A100H 为段地址的64K 物理地址的范围是:偏移地址为
0000H~FFFFH,即A100:0000H~A100:FFFFH→A1000H+0000H~A1000H+0FFFFH
=A1000H~B0FFFH,∴DS=A100H。
6. 某程序数据段中存有两个字数据1234H 和5A6BH,假设已知DS=5AA0H,它们的偏移地址分别为245AH 和3245H,试画出它们在存储器中的存放情况
解答:
存放情况如下图(左右两侧的写法均可):
5AA0: 0000H
5AA0: 245AH
5AA0: 245BH
5AA0: 3245H
5AA0: 3246H
··· ···
···
34H
12H
6BH
解答:
存放情况如下图(左右两侧的写法均可):
5AA0: 0000H
5AA0: 245AH
5AA0: 245BH
5AA0: 3245H
5AA0: 3246H
··· ···
···
34H
12H
6BH
5AH
5AA00H
5CE5AH
5CE5BH
5DC45H
5DC46H
···
···
···
7. 8086/8088CPU 有哪两种工作模式,它们各有什么特点?
解答:为了适应各种不同的应用场合,8086/8088CPU 芯片可工作在两种不同的工作模式下,
即最小模式与最大模式。
所谓最小模式,就是系统中只有一个8086/8088 微处理器,在这种情况下,所有的总
线控制信号,都是直接由这片8086/8088CPU 产生的,系统中的总线控制逻辑电路被减到最
5AA00H
5CE5AH
5CE5BH
5DC45H
5DC46H
···
···
···
7. 8086/8088CPU 有哪两种工作模式,它们各有什么特点?
解答:为了适应各种不同的应用场合,8086/8088CPU 芯片可工作在两种不同的工作模式下,
即最小模式与最大模式。
所谓最小模式,就是系统中只有一个8086/8088 微处理器,在这种情况下,所有的总
线控制信号,都是直接由这片8086/8088CPU 产生的,系统中的总线控制逻辑电路被减到最
少。该模式适用于规模较小的微机应用系统。
最大模式是相对于最小模式而言的,最大模式用在中、大规模的微机应用系统中。在最
大模式下,系统中至少包含两个微处理器,其中一个为主处理器,即8086/8088CPU,其它
的微处理器称之为协处理器,它们是协助主处理器工作的。
最大模式是相对于最小模式而言的,最大模式用在中、大规模的微机应用系统中。在最
大模式下,系统中至少包含两个微处理器,其中一个为主处理器,即8086/8088CPU,其它
的微处理器称之为协处理器,它们是协助主处理器工作的。
8. 假设8086CPU 工作于最小模式,试指出当CPU 完成将AH 的内容送到物理地址为91001H 的存储单元操作时,以下哪些信号应为低电平:M/ IO、RD 、WR 、BHE /S7、DT/ R 。假设CPU 完成的是将物理地址91000H 单元的内容送到AL 中,则上述哪些信号应为低电平。假设CPU 为8088 呢?
解答:8086CPU
①存储器写(AH→9100H[0001H])时为低电平的信号:WR、BHE /S7 。
②存储器读(9100H[0000H]→AL)时为低电平的信号:RD 、DT/ R 。
8088CPU
①存储器写(AH→9100H[0001H])时为低电平的信号:WR、BHE /S7 、M/ IO。
②存储器读(9100H[0000H]→AL)时为低电平的信号:M/ IO、RD 、DT/ R 。
解答:8086CPU
①存储器写(AH→9100H[0001H])时为低电平的信号:WR、BHE /S7 。
②存储器读(9100H[0000H]→AL)时为低电平的信号:RD 、DT/ R 。
8088CPU
①存储器写(AH→9100H[0001H])时为低电平的信号:WR、BHE /S7 、M/ IO。
②存储器读(9100H[0000H]→AL)时为低电平的信号:M/ IO、RD 、DT/ R 。
9. 什么是指令周期?什么是总线周期?什么是时钟周期?它们之间的关系如何?
解答:指令周期----CPU 执行一条指令所需要的时间称为一个指令周期(Instruction Cycle)。
总线周期----每当CPU 要从存储器或I/O 端口存取一个字节称为一次总线操作,相应
于某个总线操作的时间即为一个总线周期(BUS Cycle)。
时钟周期----时钟周期是CPU 处理动作的最小时间单位,其值等于系统时钟频率的倒
数,时钟周期又称为T 状态。
它们之间的关系:假设干个总线周期构成一个指令周期,一个基本的总线周期由4 个T组
成,我们分别称为T1~T4,在每个T状态下,CPU完成不同的动作。
解答:指令周期----CPU 执行一条指令所需要的时间称为一个指令周期(Instruction Cycle)。
总线周期----每当CPU 要从存储器或I/O 端口存取一个字节称为一次总线操作,相应
于某个总线操作的时间即为一个总线周期(BUS Cycle)。
时钟周期----时钟周期是CPU 处理动作的最小时间单位,其值等于系统时钟频率的倒
数,时钟周期又称为T 状态。
它们之间的关系:假设干个总线周期构成一个指令周期,一个基本的总线周期由4 个T组
成,我们分别称为T1~T4,在每个T状态下,CPU完成不同的动作。
10. 8086/8088 CPU 有哪些基本操作?基本的读/写总线周期各包含多少个时钟周期?
什么情况下需要插入Tw 周期?应插入多少个Tw 取决于什么因素?
解答:
什么情况下需要插入Tw 周期?应插入多少个Tw 取决于什么因素?
解答:
①8086/8088CPU最小模式下的典型时序有:存储器读写;输入输出;中断响应;系统复位及总线占用操作。
②一个基本的CPU总线周期一般包含四个状态,即四个时钟周期;
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