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微机原理第2章-习题答案

第 2 章 习题参考答案 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 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 CF PF AF ZF SF OF TF IF DF 含义 进位标志 奇偶标志 辅助进位标志 零标志 符号标志 溢出标志 陷阱标志 中断允许标志 方向标志 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=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,则无此进位或借位 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 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 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

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