微机原理第2章习题答案

第2章习题参考答案

18086CPU 由哪两部分构成它们的主要功能是什么？

答：

8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成。其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成。其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I/O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？

答：

8086CPU的预取指令队列由6个字节组成。

按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取并送到指令队列。

3. 8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？

答：

CPU有14个内部寄存器，可分为3大类：通用寄存器、控制寄存器和段寄存器。

通用寄存器是一种面向寄存器的体系结构，操作数可以直接存放在这些寄存器中，既可减少访问存储器的次数，又可缩短程序的长度，提高了数据处理速度，占用内存空间少。指令执行部件（EU）设有8个通用寄存器：

AX：累加器，一般用来存放参加运算的数据和结果，在乘、除法运算、I/O操作、BCD数运算中有不可替代的作用

BX：基址寄存器，除可作数据寄存器外，还可放内存的逻辑偏移地址

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CX：计数寄存器，既可作数据寄存器，又可在串指令和移位指令中作计数用

DX：DX除可作通用数据寄存器外，还在乘、除法运算、带符号数的扩展指令中有特殊用途

源变址寄存器SI：多用于存放内存的逻辑偏移地址，隐含的逻辑段地址在DS寄存器中，也可放数据

目标变址寄存器DI：多用于存放内存的逻辑偏移地址，隐含的逻辑段地址在DS寄存器中，也可放数据

基址指针BP：用于存放内存的逻辑偏移地址，隐含的逻辑段地址在SS寄存器中

堆栈指针SP：用于存放栈顶的逻辑偏移地址，隐含的逻辑段地址在SS寄存器中

控制寄存器包括指令指针寄存器IP和标志寄存器FLAG：IP用来指示当前指令在代码段的偏移位置。IP 始终存有相对于当前指令段起点偏移量的下一条指令，即IP总是指向下一条待执行的指令，IP中内容可由BIU自动修改；FLAG 用于反映指令执行结果或控制指令执行的形式：

表标志寄存器FLAG中标志位的含义和作用

标志位含义作用

CF进位标志CF=1，指令执行结果在最高位上产生一个进位或借位；CF=0，则无进位或借位产生

PF奇偶标志PF=1，结果低8位含偶数个1；PF=0，表示结果低8位含奇数个1

AF辅助进位标志AF=1，运算结果的低4位产生了一个进位或借位；AF=0，则无此进位或借位

ZF零标志ZF=1，运算结果为零；ZF=0，则运算结果不为零SF符号标志SF=1，运算结果为负数；SF=0，则结果为正数

OF溢出标志OF=1，带符号数在进行运算时产生了溢出；OF=0，则无溢出

TF陷阱标志TF=1，8086CPU处于单步工作方式；TF=0，8086CPU正常执行程序

IF中断允许标志IF=1，允许CPU接受外部从INTR引脚上发来的可屏蔽中断请求信号；IF=0，则禁止接受可屏蔽中断请求

DF方向标志DF=1，字符串操作指令按递减的顺序对字符串进行处理；DF=0，字符串操作指令按递增的顺序进行处理

为了实现寻址1MB存储器空间，8086CPU将1MB的存储空间分成若干个逻辑段进行管理，4个16位的段寄存器来存放每一个逻辑段的段起始地址。

CPU规定4个段寄存器存放当前可寻址的段基址：

代码段寄存器CS ：存放程序代码段起始地址的高16位

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数据段寄存器DS：存放数据段起始地址的高16位

堆栈段寄存器SS：存放堆栈段起始地址的高16位

扩展段寄存器ES：存放扩展数据段起始地址的高16位

5简述8086系统中物理地址的形成过程。8086系统中的物理地址最多有多少个？逻辑地址呢？

答：

8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。

采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。通过一个20位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。具体做法是16位的段基址左移4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。逻辑地址由段基址和偏移地址两部分构成，都是无符号的16位二进制数。程序设计时采用逻辑地址，也是1MB。

6．8086系统中的存储器为什么要采用分段结构？有什么好处？

答：

8086CPU中的寄存器都是16位的，16位的地址只能访问64KB的内存。8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的，要做到对20位地址空间进行访问，就需要两部分地址。

采用段基址和偏移地址方式组成物理地址的优点是：满足对8086系统的1MB 存储空间的访问，同时在大部分指令中只要提供16位的偏移地址即可。

8. 8086工作在最小模式和最大模式系统中的主要区别是什么？和有什么主要特点？

【解答】

两种模式的主要区别是：

8086工作在最小模式时，系统只有一个微处理器，且系统所有的控制信号全部由8086 CPU提供；在最大模式时，系统由多个微处理器/协处理器构成的多机系统，控制信号通过总线控制器产生，且系统资源由各处理器共享。

8086CPU工作在哪种模式下通过CPU的第33条引脚MN/MX来控制：MN/MX=1，系统就处于最小工作模式；MN/MX=0，系统处于最大工作模式。

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9在某系统中已知当前SS=2360H，SP=0800H，那么该堆栈段在存储器中的物理地址范围是什么？若往堆栈中存入20个字节数据，那么SP的内容为什么值？

答：

SS×10H+SP=23600H+0800H=23E00H

堆栈段在存储器中的物理地址范围是：23600H~23E00H

若往堆栈中存入20个字节数据那么SP的内容为：0800H-14H=07ECH 。20的十六进制为14H。

10已知当前数据段位于存储器的B4000H到C3FFFH范围内，则段寄存器DS的内容为多少？

答：

段寄存器DS的内容为B400H。

118086系统中为什么一定要有地址锁存器？需要锁存哪些信息？

答：

由于8086CPU受芯片封装的限制，只有40个管脚，所以地址线和数据线只能采用复用的方式共同使用某些管脚。

对存储器进行访问时，在读取数据或写入数据时，存储器芯片要求在这个过程中地址信息必须稳定提供给存储器，而由于8086CPU地址线和数据线是复用的，就不可能在同一时刻具有地址和数据的两种功能。这就需要在CPU提供地址信息时，将地址锁存起来，以保证下一个时刻当这些复用的管脚起着数据线的功能时，存储器有正确的地址信息。

要锁存的信息包括这些复用管脚的地址和BHE等信号。

12. 8086读/写总线周期各包括最少几个时钟周期？什么情况下需要插入等待周期TW？插入多少个TW取决于什么因素？

答：

8086CPU经外部总线对存储器或I/O端口进行一次信息的输入或输出过程所需要的时间，称为总线周期。

8086CPU的读/写总线周期通常包括T1、T2、T3、T4状态4个时钟周期。

在高速的CPU与慢速的存储器或I/O接口交换信息时，为了防止丢失数据，会由存储器或外设通过READY信号线，在总线周期的T3和T4之间插入1个或多个必要的等待状态TW，用来进行必要的时间补偿。

在BIU不执行任何操作的两个总线周期之间会出现空闲状态TI。

显然，插入的等待周期TW的个数取决于外设或存储器的取出或写入时间。

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13若已知当前（DS）=7F06H，在偏移地址为0075H开始的存储器中连续存放6个字节的数据，分别为11H，22H，33H，44H，55H和66H。请指出这些数据在存储器中的物理地址，如果要从存储器中读出这些数据，需要设备访问几次存储器？各读出哪些数据？

答：

物理地址7F06FH×10H+0075H=7F0D5H，故从7F0D5H起6个地址为数据在存储器中的地址。最少要访问四次，第一次11。第二次3322。第三次5544。第四次66。

14. 某程序在当前数据段中存有两个数据字0ABCDH和1234H它们对应的物理地址分别为3FF85H和40AFEH。若已知当前（DS）=3FB0H，请说明这两个数据的偏移地址，并用图说明它们在存储器中的存放格式。

答：

3FF85H偏移地址为：3FF85H -（DS）*10H=3FF85H-3FB00H=0485H

40AFEH偏移地址为：40AFEH -（DS）*10H=40AFE H-3FB00H=0FFEH

3FB0H：0000H

…

3FB0H：0485H0CDH

3FB0H：0486H0ABH

…

3FB0H：0FFEH34H

3FB0H：0FFFH12H

（注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jw3l.html