微机技术作业第1-2章

1微型计算机概述1．1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？1．2CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应具有哪些主要功能？1．3累加器和其他通用寄存器相比，有何不同？1．4微处理器控制信号有哪两类？1．5微型计算机采用总线结构有什么优点？1．6控制总线传输的信号大致有哪几种？28086微处理器2．1总线接口部件有哪些功能？请逐一说明？2．28086的总线接口部件由哪几部分组成？2．3段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址是多少？指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗？2．48086的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？2．5状态标志和控制标志有何不同？程序中是怎样利用这两类标志的？8086的状态标志和控制标志分别有哪些？2．68086/8088和传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同？这样的设计思想有什么优点？2．7总线周期的含义是什么？8086/8088的基本总线周期由几个时钟组成？如一个CPU的时钟频率为24MHz，那么，它的一个时钟周期为多少？一个基本总线周期为多少？若主频为15MHz呢？2．8在总线周期的T1、T2、T3、T4状态，CPU分别执行什么动作？什么情况下需要插入等待状态Tw？Tw在哪儿插入？怎样插入？2．9从引腿信号上看，8086和8088有什么不同？2．10CPU启动时，有哪些特征？如何寻找8086/8088系统的启动程序？2．11CPU在8086的微机系统中，为什么常用AD0作为低8位数据的选通信号？2．128086和8088在最大模式和最小模式时，引腿信号分别有什么不同？2．13在对存储器和I/O设备读写时,要用到IOR、IOW、MR、MW信号，这些信号在最大模式和最小模式是分别可用怎样的电路得到？请画出示意图。2．148086和8088是怎样解决地址线和数据线的复用问题的？ALE信号何时处于有效电平？2．15BHE信号和A0信号是通过怎样的组合解决存储器和外设端口的读/写操作的？这种组合决定了8086系统中存储器偶地址体及奇地址体之间应该用什么信号区分？怎样区分？2．16RESET信号来到后，CPU的状态有哪些特点？2．17在中断响应过程中，8086向8259A发的两个INTA信号分别起什么作用？2．18总线保持过程是怎样产生和结束的？画出时序图。2．198086系统在最小模式时应该怎样配置？请画出这种配置并标出主要信号的连接关系。2．20时钟发生器的功能是什么？画出它的线路图。2．218086在最大模式下应当怎样配置？最大模式时为什么一定要用总线控制器？总线控制器的输入信号是什么？输出信号是什么？2．22在编写程序时，为什么通常总要用开放中断指令来设置中断允许标志？2．23T1状态下，数据/地址线上是什么信息？用哪个信号将此信息锁存起来？数据信息是在什么时候给出的？用时序图表示出来。2．24画出8086最小模式时的读周期时序。2．258086最多可有多少级中断？按照产生中断的方法分为哪两大类？2．26非屏蔽中断有什么特点？可屏蔽中断有什么特点？分别用在什么场合？2．27什么叫中断向量？它放在哪里？对应于1CH的中断向量存放在哪里？如果1CH的中断处理子程序从5110H：2030H开始，则中断向量应怎样存放？2．28从8086/8088的中断向量表中可以看到，如果一个用户想定义某个中断，应该选择在什么范围？2．29非屏蔽中断处理程序的入口地址怎样寻找？2．30叙述可屏蔽中断的响应过程，一个可屏蔽中断或者非屏蔽中断响应后，堆栈顶部6个单元中是什么内容？2．31一个可屏蔽中断请求来到时，通常只要中断允许标志为1，便可在执行完当前指令响应，在哪些情况下有例外？2．32在对堆栈指针进行修改时，要特别注意什么问题？为什么？2．33在编写中断处理子程序时，为什么要在子程序中保护许多寄存器？有些寄存器即使在中断子程序中并没有用到也需要保护，这又是什么？（联系串操作指令执行时遇到中断这种情况来回答）？2．34一个可屏蔽中断响应时，CPU要执行哪些读/写周期？对一个软件中断又如何？2．35中断处理子程序在结构上一般是怎样一种模式？2．36软件中断有哪些特点？在中断处理子程序和主程序的关系上，软件中断和硬件中断有什么不同之处？2．37系统中有多个总线模块时，在最大模式和最小模式下分别用什么方式来传递总线控制权？2．388086的存储器空间最大可以为多少？怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址？2．39IBMPC/XT系统中，哪个区域为显示缓冲区？哪个区域用来存放中断向量？在FFFF0H到FFFFFH单元中存放什么内容？1．1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？答案：微处理器一般也称为CPU，它本身具有运算能力和控制功能。微处理器是微处理器的核心。微型计算机是由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成的裸机系统。微型计算机系统是以微型计算机为主机，配上系统软件和外设之后而构成的计算机系统。三者之间是有很大不同的，微处理器是微型计算机的一组成部分，而微型计算机又是微型计算机系统的一组成部分。1．2CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应具有哪些主要功能？答：CPU在内部结构上由算术逻辑部件（ALU）；累加器和通用寄存器组；程序计数（指令指针）、指令寄存器和译码器；时序和控制部件几部分组成。不同CPU的性能指标一般不相同，但一般CPU应具有下列功能：可以进行算术和逻辑运算；可保存少量数据；能对指令进行译码并执行规定的动作；能和存储器、外设交换数据；提供整个系统所需要的定时和控制；可以响应其它部件发来的中断请求。1．3累加器和其他通用寄存器相比，有何不同？答：累加器是比较特殊的通用寄存器。它在某些指令执行前，它可以保存一源操作数，还在执行后又用来保存运算结果，另外它一般也用来完成输入/输出指令。而通用寄存器则一般只用来保存参加运算的数据、运算的中间的结果以及用来保存地址。1．4微处理器控制信号有哪两类？答：微处理器的控制信号分为两类：一类是通过对指令的译码，由CPU内部产生的，这些信号由CPU送到存储器、输入/输出接口电路和其它部件；另一类是微型计系统的其它部件送到CPU的，通常用来向CPU发出请求，如中断请求、总线请求等。1．5微型计算机采用总线结构有什么优点？[解答]微型计算机的总线结构是一个独特的结构。有了总线结构以后系统中各功能部件之间的相互关系变为了各功能部件面向总线的单一关系。一个部件只要符合总路线标准，就可以连接到采用这种总路线标准的系统中，使系统功能得到扩展。1．6数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线,那么要靠什么来区分地址和数据?[解答]从结构上看数据总线是双向的，而地址总线从结构上看却是单向的。如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线，一般可靠时钟周期来区分地址和数据，可在总线周期的若干个时钟周期，约定某周期传输地址、在另一周期传输数据。1．7控制总线传输的信号大致有哪几种？[解答]控制总线用来传输控制信号：其中包括CPU送往存储器和输入/输出接口电路的控制信号，如读信号、写信号和中断响应信号等；还包括其它部件送到CPU的信号，比如，时钟信号、中断请求和准备就绪信号。2．1总线接口部件有哪些功能？请逐一说明？[解答]总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O端口传送数据。具体讲，总线接口部件要从内存指令队列；CPU执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件，或者把执行部件的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。2．28086的总线接口部件由哪几部分组成？[解答]8086的总线接口部件有以下4部分组成：（1）4个段地址寄存器，即：CS——16位的代码段寄存器，DS——16位的数据段寄存器，ES——16位的扩展段寄存器，SS——16位的堆栈段寄存器；（2）16位的指令指针寄存器IP；（3）20位的地址加法器；（4）6字节的指令队列。2．3段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址是多少？指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗？[答案]：物理地址：CS的值向左偏移一个16进制位加上IP的值Cs:ip12000H+ff00H21f00H这样表示的地址值并不唯一，如21f00H的物理地址还可以表示为：21f0:0000或21e0:0100等。2．48086的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？[解答]执行部件的功能是负责指令的执行。8086的执行部件有：（1）4个通用寄存器：AX，BX，CX，DX；（2）4个专用寄存器，即基数指针寄存器BP，堆栈指针寄存器SP，源变址寄存器SI，目的变址寄存器DI；（3）标志寄存器；（4）·算术逻辑单元。2．5状态标志和控制标志有何不同？程序中是怎样利用这两类标志的？8086的状态标志和控制标志分别有哪些？[解答]状态标志表示前面的操作执行后，算术逻辑部件处在怎样一种状态，这种状态会像某种先决条件一样影响后面的操作。状态标志有6个，即SF、ZF、PF、CF、AF和OF。控制标志是人为设置的，指令系统中有专门的指令用于控制标志的设置和清除每个控制标志都对某一种特定的功能起控制作用。控制标志有3个，即DF、IF、TF。程序中用专门的指令对它们进行操作。2．68086/8088和传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同？这样的设计思想有什么优点？[解答]传统的计算机在执行指令时，总是相继地进行提取指令和执行指令的动作，也就是说，指令的提取和执行是串行进行的。在8086/8088中，指令的提取和执行是分别有由总线接口部件完成的，总线控制逻辑和指令执行逻辑之间即互相独立又互相配合；使8086/8088可以在执行指令的同时进行提取指令的操作。8086/8088CPU中，总线接口部件和执行部件的这种并行工作方式，有力地提高了工作效率。2．7总线周期的含义是什么？8086/8088的基本总线周期由几个时钟组成？如一个CPU的时钟频率为24MHz，那么，它的一个时钟周期为多少？一个基本总线周期为多少？若主频为15MHz呢？[解答]总线周期的含义是计算机执行一条访问内存或端口的机器指令的时间；8086/8088的基本总线周期由4个时钟周期组成；如果CPU的时钟频率为24MHz，那么它的一个时钟周期为41.67ns，一个基本总线周期为166.67ns；如果CPU的时钟频率为15MHz，那么它的一个时钟周期为66.67ns，一个基本总线周期为266.67ns。2．8在总线周期的T1、T2、T3、T4状态，CPU分别执行什么动作？什么情况下需要插入等待状态Tw？Tw在哪儿插入？怎样插入？[答案]在总线周期的T1、T2、T3、T4状态,CPU分别执行的动作是:(１)在T1状态，CPU往多路复用总线上发出地址信息，以指出要寻址的存储单元或处设端口的地址；(２)在T2状态，CPU从总线上撤消地址，而使总线的低16位浮置成高阻状态，为传输数据作准备。总线的最高４位(A19-A16)用来输出本总线周期状态信息，这些状态信息用来表示中断允许状态、当前正在使用的段寄存器名等；(３)在T3状态，多路总线的高位继续提供状态信息，而多路总线的低16位(8088则为低8位)上出现由CPU的数据或者CPU从存储器或者CPU从存储器或端口读入或端口读入的数据；(４)在T4状态，总线结束。在有些情况下，外设或存储器速度较慢，不能及时地配合CPU传送数据。这时，外设或存储器会通过“Ready”信号在T3状态启动前向CPU发一个“数据未准备好”信号，于是CPU会在T3之后插入１个或多个附加的时钟周期Tw2．9从引腿信号上看，8086和8088有什么不同？[答案](１)由于8088只能传输8位数据，所以8088只有8个地址引腿兼为数据引腿；而8086是按16位传输数据的，所以有16个地址/数据复用引腿；(２)另外8086和8088的控制线引腿定义中第28和34腿也