微机原理第2章习题答案

第2章 习题参考答案

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8086CPU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

址

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 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 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

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=1，指令执行结果在最高位上产生一个进位或借位；CF 进位标志 CF=0，则无进位或借位产生 PF=1，结果低8位含偶数个1；PF=0，表示结果低8位PF 奇偶标志 含奇数个1 AF=1，运算结果的低4位产生了一个进位或借位；AF=0，AF ZF SF OF 辅助进位标志 则无此进位或借位 零标志 符号标志 溢出标志 ZF=1，运算结果为零；ZF=0，则运算结果不为零 SF=1，运算结果为负数；SF=0，则结果为正数 OF=1，带符号数在进行运算时产生了溢出；OF=0，则无溢出 TF=1，8086CPU处于单步工作方式；TF=0，8086CPU正TF 陷阱标志 常执行程序 IF=1，允许CPU接受外部从INTR引脚上发来的可屏蔽IF 中断允许标志 中断请求信号；IF=0，则禁止接受可屏蔽中断请求 DF=1，字符串操作指令按递减的顺序对字符串进行处DF 方向标志 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 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。

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个字节数据的十六进制为14H。

那么SP的内容为：0800H-14H=07ECH。20

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。

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8086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。