习题及答案

《微机原理与接口技术》练习题

第1章 微型计算机概述

1. CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应具备哪些主要功能？

答：

a) CPU在内部结构上由以下几部分组成：

① 算术逻辑部件(ALU)； ② 累加器和通用寄存器组；

③ 程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器； ④ 时序和控制部件。 b) CPU应具备以下主要功能：

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 提供整个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求。

第2章 16位和32位微处理器

1. 8086从功能上分为哪几个部分？

答：分为执行部件与总线接口部件。

2. 8086的总线接口部件由哪几部分组成？

答：4个段地址寄存器CS、DS、ES、SS；16位的指令指针寄存器IP；20位的地址加法器；6字节的指令队列。 3. 8086的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？

答：

a) 8086的执行部件的功能是负责指令的执行。

b) 4个通用寄存器AX、BX、CX、DX；4个专用寄存器BP、SP、SI、DI；标志寄存器FLAGS和算术逻辑单元ALU。 4. 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？

答：

a) 不同之处在于：状态标志由前面指令执行操作的结果对状态标志产生影响，即前面指令执行操作的结果决定状态标志的值。控制标志是人为设置的。

b) 利用状态标志可进行计算和判断等操作。利用控制标志可对某一种特定功能(如单步操作、可屏蔽中断、串操

作指令运行的方向)起控制作用。

c) 8086的状态标志有：SF、ZF、PF、CF、AF和OF计6个。

d) 8086的控制标志有：DF、IF、TF计3个。

5. 16位的8086系统刚复位时，系统的初始状态是怎样的？复位后，系统从什么位置开始取出并执行第一条指令？ 答：系统复位时，FR、IP、DS、SS、ES及指令队列清零，CS置为0FFFFH。 6. 8086加电后执行的第一条指令的内容及地址是什么？

答：第1条指令是存储于0FFFF:0000的JMP指令。

7. 8086系统中，设段寄存器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和IP值是唯一的吗？

答：

a) 该指令的物理地址=CS×10H+IP=21F00H。

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《微机原理与接口技术》练习题

b) 指向这一物理地址的CS值和IP值不是唯一的

8. 在总线周期的T1、T2、T3、T4状态，8086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：

a) 在总线周期的T1、T2、T3、T4状态，CPU分别执行下列动作：

① T1状态：CPU往多路复用总线上发出地址信息，以指出要寻找的存储单元或外设端口的地址。

② T2状态：CPU从总线上撤销地址，而使总线的低16位浮置成高阻状态，为传输数据做准备。总线的高4位(A19~A16)用来输出本总线周期的状态信息。

③ T3状态：多路总线的高4位继续提供状态信息。低16位(8088为低8位)上出现由CPU写出的数据或者CPU从存储器或端口读入的数据。

④ T4状态：总线周期结束。

b) 当被写入数据或者被读取数据的外设或存储器不能及时地配合CPU传送数据。这时，外设或存储器会通过

“READY”信号线在T3状态启动之前向CPU发一个“数据未准备好的信号”，于是CPU会在T3之后插入一个c)

或多个附加的时钟周期TW。

TW插在T3状态之后，紧挨着T3状态。

d) 插入的TW状态时的总线上的信息情况和T3状态的信息情况一样。当CPU收到存储器或外设完成数据传送时

发出的“准备好”信号时，会自动脱离TW状态而进入T4状态。 9. 8086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？

答：

a) 在总线周期的T1状态，复用总线用来输出要访问的存储器或I/O端口的地址给地址锁存器8282(3片)锁存；

在其他状态为传送数据或作传送准备。地址锁存器8282在收到CPU发出的地址锁存允许信号ALE后，锁存地址。

b) ALE信号在每个总线周期的T1状态为有效高电平。

10. BHE#信号和A0信号是通过怎样的组合解决存储器和端口的读写操作的？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？ 答：

a) 组合情况如下： BHE A0 0 0 1 1 0 操 作 从偶地址开始读/写一个字 从偶地址单元或端口读/写一个字节 从奇地址单元或端口读/写一个字节 所用的数据引腿 AD15~AD0 AD7~AD0 AD15~AD8 0 1 0 0 1 从奇地址开始读/写一个字(在第一个总线周期，AD15~AD8 将低8位数送AD15~AD8， 在第二个总线周期，AD7~AD0 将高8位数送AD7~AD0) b) 用A0信号来区分偶存储体和奇存储体。 c) 当A0=0时选中偶存储体，A0=1时选中奇存储体。

11. 中断向量指什么？放在哪里？对应于8086的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，则中断向量应该怎样存放？

答：

a) 中断处理子程序的入口地址就是中断向量。

b) 中断向量放在0段的0~3FFH区域的中断向量表中。

c) 对应于类型号为1CH的中断向量应放在00070~00073H的4个单元中。

d) 若1CH的中断向量为5110H:2030H，则中断向量的存放方法为：00070H存放30H，00071H存放20H (IP)；00072H存放10H，00073H存放51H (CS)。

12. 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？

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《微机原理与接口技术》练习题

答：

a) 对可屏蔽中断响应，CPU要执行的读/写周期如下：

① 执行两个中断响应总线周期。并取得中断类型码。 ② 执行一个总线写周期。标志寄存器FR值入栈。

③ 执行一个总线写周期。CS值入栈。 ④ 执行一个总线写周期。IP值入栈。

⑤ 执行一个总线读周期。读取中断处理子程序入口地址的偏移量→IP。 ⑥ 执行一个总线读周期。读取中断处理子程序入口地址的段地址→CS。 b) 若是一个软件中断，则跳过上述第①步，而执行②~⑥步。

13. 什么叫超标量流水线技术？Pentium有哪两条流水线？两条流水线有什么区别？

答：

a) 超标量流水线就是一个处理器中有多条指令流水线。

b) Pentium中有U和V两条流水线。每条流水线都分5级，包含独立的ALU、寄存器阵列、地址生成电路、数据c)

Cache接口等。

U流水线是主要的流水线，可以执行任何指令。V流水线中只能执行和U流水线当前执行指令“配对”的指

令。

14. 分支预测技术是基于怎样的规律而实施的？叙述分支预测技术的实现原理。

答：通过统计分析各种程序，发现了以下规律：大多数分支指令转向每个分支的机会不均等；大多数分支指令排列在循环程序段中。

15. Pentium有哪几种工作方式？如何在方式间转换？

答：

a) Pentium有4种工作方式：实地址方式、保护方式、虚拟8086方式、系统管理方式。 b) 加电启动后，进入实模式。

c) 通过设置CR0寄存器的PE位进入保护模式；通过清除PE位进入实模式。

d) 通过设置标志寄存器中的VM位进入虚拟86模式；通过清除VM退出虚拟86模式。

e) 外部电路通过SMI#引脚送入有效的系统管理中断请求信号，使CPU进入系统管理模式。执行RSM指令退出

系统管理模式。

16. Pentium的保护方式主要保护什么？

答：主要是对存储器的保护。

17. Pentium的地址线是双向的吗？

答：是双向的。

输出：对外选择存储器或IO设备；输入：对内选择片内Cache。 18. 实地址方式和虚拟8086方式都是类似于8086的方式，从使用场合和工作特点上看，这两种方式有什么主要差别？ 19. 什么叫段基址？它有多少位？什么叫段选择子？段选择子包含哪些内容？

答：

a) 实地址模式中，段在内存中的位置称为段基址，有20位，但因为段基址一定是16的整数倍，即最低4位一

定是0，所以通常只保存段基址的高16位。 b) 保护模式中，段寄存器中存储的是段选择子。通过段选择子，在GDT或LDT中检索相应的段描述符，从段描述符中提供32位的段基址。

20. Pentium的段描述符寄存器中包含哪些内容？

答：Pentium的每个段寄存器都有一个相应的段描述符寄存器，对用户或程序员透明。它们存储着段寄存器中的段选择子对应的段描述符的备份。每当依据段寄存器进行地址转换时，不需要查GDT或LDT得到段描述符，而是直接从相应的段描述符寄存器中得到段描述符的备份，加快了转换速度。

21. Pentium的逻辑地址、线性地址、物理地址分别指什么？它们的寻址能力分别为多少？ 22. Pentium采用哪几种描述符表？这些表的设置带来什么优点？

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《微机原理与接口技术》练习题

答：全局描述符表GDT；局部描述符表LDT；中断描述符表IDT。 23. Pentium的主要信号分为哪几类？P57 24. Pentium的寄存器分为哪几类？P48 25. Pentium的段寄存器中存储的是什么？

答：若工作在实模式，段寄存器中存储的是20位段基址的高16位；如果工作在保护模式，段寄存器中存储的是段选择子。

26. Pentium有哪几种总线状态？分别有什么特点？P61

27. 什么是突发式数据传输？结合主教材中图2.37说明突发式读写周期的时序关系。P64

答：一次总线操作读写连续4个64位数据，加快信息存取。突发式数据传输都跟Cache有关。 28. Pentium的中断机制和16位CPU有什么差别？ 29. 8086与Pentium最多支持几种中断类型？

答：最多支持256种中断类型。 30. Pentium的异常指哪些情况？

答：根据异常中断的报告方式和性质，Pentium将异常分为3类：故障Faults，陷阱Traps，异常终止Aborts。 31. Pentium的保护机制的思想是怎样的？P69

答：Pentium的保护机制的设计思想是：

a) 对存储器的每次访问进行保护性检查，若不符合，就产生保护性异常中断。保护性检查和内存访问时的地址转换并行进行，不会影响系统的性能。（段页两级存储保护） b) 对程序运行提供保护性措施。（特权级保护） 32. CISC与RISC技术在Pentium中的体现。P39

答：Pentium采用了RISC与CISC的优点。大多数指令是简化指令，仍保留部分复杂指令，用硬件来完成这类指令。

第3章 Pentium的指令系统

1. Pentium的寻址方式有哪几类？哪种方式的指令执行速度最快？

答：Pentium的寻址方式有立即寻址、寄存器寻址、IO端口寻址、存储器寻址。其中前两种速度最快。 2. IO指令有哪两类？使用这两类指令要注意什么？

答：IO指令分IO直接寻址与IO间接寻址指令。

注意寻址范围的不同，及是否使用DX作为间址寄存器。 3. 存储器寻址时，最多可以包含哪些分量？

4. Pentium存储器寻址时的EA表达式是什么？P77

5. 用寄存器间接寻址方式时，BP、SP、ESP、EBP有什么特殊性？

答：使用这四种寄存器作为基址寄存器的操作数的默认段寄存器为SS。 6. 用非默认段进行寻址时，段寄存器怎样指出？ 7. 通用传送指令使用时，要注意什么问题？P80 8. 使用堆栈指令时要注意什么问题？P82

9. Pentium是否有8位源操作数到16位寄存器的数据复制指令？P80

答：MOVSX MOVZX

10. 下面这些指令中哪些是正确的？哪些是错误的？请说明原因。

Xchg cx, ax 对

Mov Xchg Push Pop In

[bx], [1000] bx, ip cs cs bx, dx

错，两个操作数不能均为存储器单元 错，IP不能直接赋值

对

错，CS不能直接赋值

错，IO指令只能使用累加器传输数据

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《微机原理与接口技术》练习题

Mov Mov byte [bx], 1000 cs, [1000]

错，Byte Ptr才对 错，CS不能直接赋值

11. 为什么用增量指令或减量指令设计程序时，在这类指令后面不用进位标志CF作为判断依据？

答：INC或DEC指令不影响CF标志

12. 普通移位指令和循环移位指令在执行时有什么差别？在编制乘除指令时，为什么常用移位指令来代替乘除指令？

答：移位指令可以将一个二进制操作数乘以或除以2n，速度比乘法指令快。

13. 用串指令设计实现如下功能的程序段：首先将100个数从2170H处传输到1000H处，然后，从中检索与AL中字

符相等的单元，并将此单元换成空格符。

14. 使用条件转移指令时，特别要注意它们均为相对转移指令，请解释“相对转移”的含义。如果要往较远的地方进

行条件转移，程序中应如何设置？

答：P108，条件转移的特点

15. 带参数的返回指令用在什么场合？设栈顶地址为3000H，当执行RET 6后，SP的值是多少？ 16. 用循环控制指令设计程序段，从60个元素中寻找最大值，结果放在AL中。

17. 中断指令执行时，堆栈的内容有什么变化？中断处理子程序的入口地址是怎样得到的？ 18. 中断返回指令IRET和普通子程序返回指令RET在执行时有什么不同？

答：IRET除了弹出栈顶的断点地址外，还弹出保存在堆栈中的标志寄存器的值。

19. 以下程序将一个存储块的内容复制到另一个存储块，进入存储段时，SI中为源区起始地址的偏移量，DI中为目的

区起始地址的偏移量，CX中为复制的字节数。阅读此程序段并具体说明REP MOVSB指令使用时与哪些寄存器有关？ Push di Push Push Cmp Jbe Std Add Dec Add Dec Jmp Lower:

Cld Movem:

Rep

Pop Pop Pop Ret

si cx di, si lower si, cx si di, cx di movem

;从第一个字节开始复制

;比较源区与目的区地址的高低 ;若目的区地址较低，则转移

;目的区地址高，则设方向标志为1 ;从最后一个字节开始复制 ;调整源区地址 ;调整目的区地址

movsb cx si di

20. Lock前缀应该使用在什么场合？P166

21. Pentium设置了哪些支持高级语言的指令？P122

第4章 存储器、存储管理和高速缓存技术

1. DRAM根据什么原理进行刷新？DRAM刷新控制器应具备什么功能？P136 2. RAM有哪几种类型？各有什么特点？P136

3. 存储器的片选信号有哪几种构成方法？各有什么优缺点？P140

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