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微型计算机原理作业第二章 习题与思考题


第二章 习题与思考题
一、填空题: 1. 8086 CPU 内部数据总线宽度为______位,外部数据总线宽度为______位。 2. 8088 CPU 内部数据总线宽度为______位,外部数据总线宽度为______位。 3. 8086 CPU 地址总有____位,寻址范围是______________。 4. 8086 CPU 的编程结构一般为________ ____和______ ______两部分. _______________。 ___________。 ________________。 __________ 。

5. SP 常称为____________,其位数为___位,作用是____ 6. CS 常称为____________,其位数为___位,作用是________ 7. IP 常称为____________,其位数为___位,作用是___ 8. FLAGS 常称____________,其位数为___位,作用是_______ 9. 段基值是________________,存放在__________ 10. 偏(位)移量是指_______________

__________。 。

11. 若访问存储器取指令, 段基值一般来源于_______寄存器, 偏移量来源于________寄存器。 12. 若访问存储器对堆栈进行操作,段基值一般来源于 ____ ____寄存器。 13. 总线周期是指____ 14. 总线操作一般为____ 和___ __ 。 。 个时钟周期组成。 _ 秒。 。 。 寄存器,偏移量来源于

15. 内存单元的逻辑地址一般表示为______ 16. 8086 系统中一个基本的总线周期由

17. 8086 系统中,主频若为 10MHz,一个基本的总线周期为___

18. 已知某存储单元的段基值为 2500H, 偏移地址为 3600H, 该单元的物理地址是 19. 若代码段位于内存的 45000H 到 54FFFH 的 64KB 范围内,那么 CS=____ 。

20. 时钟周期是指________________________________________________________。 21. 指令周期是指________________________________________________________。

22. DS 常称为____________,其位数为___位,作用是___________________。 二、选择题: 1. ?微处理器主要包括( ? ? ) 。 B.控制器和寄存器组 D.运算器、控制器、寄存器组、总线接口 )条。

A.运算器和总线接口 C.运算器和寄存器组

2. ?某微机有 16MB 内存空间,其 CPU 的地址总线应有( ? A. 16 B. 28 C. 20 D. 24

3. ?当 RESET 信号进高电平状态时,将使 8086/8088 CPU 的( )寄存器初 始化为 0FFFFH。 ? A. ss B. DS C. ES D. CS

三、判断题: 1. 逻辑地址由段基值和偏移地址两个部分组成,逻辑地址是无符号的16位 二进制数。 ( )

2. 物理地址由段基值和偏移地址两个部分组成,物理地址是无符号的16位 二进制数。 ( ) )

3. 偏移地址是指要寻址的内存单元距本逻辑段段基值的偏移距离。 ( 4. 任何一个存储单元只对应一个逻辑地址。 ( )

5. 总线接口部件 BIU 的功能是负责与存储器、 I/O 端口传送数据。 ( 6. 8086/8088 CPU 的编程结构可分为运算器和控制器。 ( 7. 指令队列是内存中用于存储予取指令的存储空间。 ( 8. SS 是用于存放堆栈段首址高 16 位地址的段寄存器。 ( ) ) )



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四、问答题: 1. 试述 8086CPU 的编程结构及各部分的作用? 2. 何谓总线周期?8086/8088 的基本总线周期由几个时钟周期组成?若 CPU 的主时钟频率为 10MHz,则一个时钟周期为多少?一个基本总线周期为多 少? 3. 什么叫指令队列?长度为多少?试述 8086 和 8088CPU 指令队列的作用? 4. 试说明指令周期、总线周期、时钟周期三者的关系。 5. 何谓堆栈和堆栈指针?试述其作用与特点? 6. 试述物理地址和逻辑地址的特点与区别? 7. 什么是段基值和偏移量?它们之间有何联系? 8. 8086CPU 使用的存储器为什么要分段?如何分段? 9. 何谓状态标志,何谓控制标志,二者有何区别? 10. 复位信号 RESET 到来后,8086/8088CPU 的内部状态有何特征?系统从何处开始执行指 令? 11. 8086/8088 系统中为何要配置地址锁存器 8282 和总线收发器 8286?可不用吗? 12. 8086/8088R 的最大模式系统配置与最小模式系统配置在结构上有何区别?总线控制器 8288 的作用是什么? 五、其它题 1. 已知两个 16 位数据 3E50H 和 2F80H 存放在数据段中偏移地址分别为 6501H 和 5410H,当 前 DS=2340H,画图说明这两个字数据在内存的存放情况,若要读出这两个字,需要对存 储器进行几次读操作? 2. 设当前 SS=B000H,SP=1000H,AX=3355H,BX=1122H,CX=7788H,则当前栈顶的 物理地址是多少?若连续执行指令 PUSH AX,PUSH BX,POP CX 三条指令后,堆栈内
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容发生什么变化?AX,BX,CX 中的内容是什么?用图示说明。

参考答案
一、填空题: 1. 16、16 2. 16、8 3. 20、1MB 4. 执行部件 EU、总线接口部件 BIU 5. 堆栈指针寄存器、16、存放当前栈顶的偏移地址 6. 代码段寄存器、 16、存放代码段的段基值 7. 指令指针寄存器、16、存放待执行指令的偏移地址 8. 标志寄存器、16、存放指令执行后的控制和状态标志 9. 逻辑段首地址的高 16 位、逻辑段段寄存器 10. 存储单元相对逻辑段首地址的偏移距离 11. CS、IP 12. SS、SP 13. 系统存取一个字节的读写操作所需要的时间 14. 读操作、写操作 15. 段基值:偏移量 16. 4 17. 4 ? 10-7 18. 28600H 19. 4500H 20. 时钟周期是指 CPU 主时钟频率一个振荡周期所需要的时间,即为系统主频的倒数 T=

1 f

21. 指令周期是指 CPU 完成一个指令操作所需的时间 22. 数据段寄存器、16、存放数据段首地址的高 16 位地址 二、选择题 1-3 DDD

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三、判断题 1-8 √×××√××√ 四问答题 1. 答:8086CPU 的偏程结构主要由总线接口部件 BIU 和执行部件 EU 组成。 总线接口部件的作用是负责与存储器和 I/O 端口传送数据,总线接口部件主要包括: 4 个段地址寄存器;一个指令指针寄存器 IP;一个 20 位地址加法器;6 字节指令队列; 内部通信寄存器和总线控制逻辑。 执行部件的作用是执行指令,主要包括:4 个 16 位通用寄存器;4 个 16 位专用寄存 器;标志寄存器;算术逻辑单元 ALU 和 EU 控制系统。 2. 答: 总线周期是指系统完成一个字节的读或写操作所需要的时间。8086/8088 的基

本总线周期由 4 个时钟周期组成。若 CPU 的主时钟频率为 10MHz,则一个时钟周期为 T=

1 ? 10?7 s ,一个基本的总线周期为 4 ? 10-7s。 f
答:指令队列是指 CPU 子系统中用于存储予取指令的存储空间。8086 中指令队列

3.

为 6 个字节,8088 中为 4 个字节,指令队列的作用主要是为了提高 CPU 的效率,将待 执行的指令预先取出一部份, 存放在指令队列中, 此项工作由总线接口部件完成, 使 “取 指”工作和执行部件的“指令译码执行”工作可并行进行,提高了工作效率。 4. 答: 时钟周期是指 CPU 主时钟频率一个振荡周期所需要的时间, 即为系统主频的倒

数 T=

1 ;总线周期是指系统完成一个字节的读写操作所需要的时间,总线周期由若干 f

个时钟周期组成,在 8086CPU 中,一个总线周期为 4 个时钟周期;指令周期是指 CPU 完成一个指令操作所需的时间,根据指令复杂程度的不同,指令周期由若干个总线周期 组成。 5. 答:堆栈是存储器(内存)中的一个区域,一般 ? 64 KB ,主要用于存放调用子程

序时保存的入口信息和存放中断时所需保存的断点现场信息,堆栈操作主要是入栈和出 栈二种(字操作) ,采用“先入后出”或“后入先出”和“向下增长” (即向低地址增长) 的原理进行操作。堆栈指针是指 16 位的 SP 寄存器,SP 是用来存放堆栈当前栈顶的偏 移地址的寄存器。当堆栈进行出栈和入栈操作时,SP 依次±2。

5

6.

答:逻辑地址是存储器按照分段所采用的逻辑段标识地址,用于编程时地址的表示

方法,由段基值和偏移地址二部分构成,分别为 16 位二进制数,表示方法为:段基值: 偏移地址。物理地址是唯一标识存储单元的实际地址,在 8086 系统中,用 20 位二进制 数表示,物理地址也由段基值和偏移地址组成,表示方法为:物理地址 PA=段基值 ? 16+ 偏移地址。 7. 答:段基值是存储器中逻辑段首地址的高 16 位(二进制) ,存放在段地址寄存器中;

偏移量是存储单元相对于逻辑段首址的偏移地址(字节数) ,段基值和偏移量可按逻辑 地址表示方法: 段基值: 偏移量表示某一存储单元的地址, 也可按物理地址=段基值 ? 16+ 偏移量的方法表示某一存储单元的地址(20 位) ,20 位地址由 20 位地址加法器形成。 8. 答:8086 系统中,存储器为 1M 空间,要寻址 1M 空间,须用 20 位地址,而系统

中寄存器和数据总线均为 16 位,因此系统中采用了分段的方法,把内存分成了若干个 “逻辑段” ,逻辑段之间可以交错或重迭,每个逻辑段≤64KB。故可采用段基值和偏移 地址二个 16 位数来表示存储单元的确切地址。 9. 答: 8086 的标志寄存器 FR 用于存放 CPU 执行操作以后的状态标志和为系统设置的

控制标志。状态标志记录了算术运算和逻辑运算结果的一些特征,表示 CPU 执行一个 操作后,算术逻辑部件处于怎样一种状态,这种状态会影响后面的操作;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 一特定的功能起控制作用。在 8086 CPU 中,16 位的标志寄存器包括 6 个状态标志和 3 个控制标志,6 个状态标志即 SF、ZF、PF、CF、AF 和 OF;3 个控制标志即 DF、IF 和 TF。 10. 答:8086/8088 CPU 系统的复位和启动操作由 RESET 引脚上的触发信号来执行。当 复位信号 RESET 到来后,8086/8088 CPU 内各寄存器初值如表 2–4 所示。
表 2–4 复位时各寄存器初值
标志寄存器 指令指针(IP) CS 寄存器 DS 寄存器 SS 寄存器 ES 寄存器 指令队列 其他寄存器 清零 0000H FFFFH 0000H 0000H 0000H 空 0000H

由表 2–4 可知,CPU 复位时,代码段寄存器 CS 被置为 FFFFH,指令指示器 IP 被清 0,所

6

以 8086/8088 在复位后重新启动时,系统从内存的 FFFF0H 单元处开始执行指令。 一般在 FFFF0H 单元存放一条无条件转移指令,用以转移到系统程序的入口处,这样,系 统一旦被启动便自动进入系统程序。 11. 答:8086/8088 系统中配置地址锁存器 8282 是由于 8086/8088 CPU 受外部引脚数的 限制,其地址/数据和地址/状态总线是分时复用的, 在一个总线周期中,前部是地址有效, 后部是数据有效。但是,对于 CPU 对外进行存储器访问或 I/O 访问期间时,常要求进行 数据传送。在整个总线周期内保持稳定的地址信息,可以保证准确地寻址某个存储器单 元或 I/O 端口。因而必须在总线的第一个时钟周期内,将地址锁存起来。因此,需要使用 8282 地址锁存器将总线周期前部出现的地址值锁存。因此,系统中必须配置地址锁存器。 8086/8088 系统中当数据总线上连接的设备(如系统外接存储器或 I/O 接口)较多时,为使 系统能稳定地工作, 提高系统数据总线的电流驱动能力和承受容性负载的能力, 这时应在 CPU 和系统数据总线之间配置总线收发器 8286,用于增加数据总线的驱动能力。如果系统中外接 的存储器或 I/O 接口较少时,则可以不用配置总线收发器 8286。 12. 答: 8086/8088 CPU 有两种系统配置模式, 即最小工作模式系统和最大工作模式系统。 最小模式下系统的结构组成(典型配置)为: ①8284 时钟发生器一片 ②8282 地址锁存器三片 ③8286 数据收发器二片 最大模式下系统的结构组成(典型配置)为: ①8284 时钟发生器一片 ②8282 地址锁存器三片 ③8286 数据收发器二片 ④8288 总线控制器一片 两种系统配置的最主要区别是最大模式系统中增加了总线控制器 8288,也因此使总线控 制信号的产生和种类有所不同。 总线控制器 8288 的作用是将 8086 CPU 输出的状态信号 S2 、S1 、S0 转换成系统所需要的 总线和总线控制信号。 五、其它题: 1. 答:已知两个 16 位数据 3E50H 和 2F80H 存放在数据段中偏移地址分别为 6501H 和 5410H,当前 DS=2340H,这两个字数据在内存的存放情况如图 2-12 所示。
7

数据段首址 ? 6501H ? 5410H

80H 2FH ? ?

50H 3EH ? ?

图 2-12 数据在内存中的存放情况

若要读出 3E50H 这个 16 位数据,由于它是一个从奇地址开始的“非对准字” ,因此需要 对存储器进行二次读操作。 若要读出 2F80H 这个 16 位数据,由于它是一个从偶地址开始的“对准字” ,因此只需要 对存储器进行一次读操作即可。

2. 答:已知当前 SS=B000H,SP=1000H,则当前栈顶的物理地址为: PA=SS×16+SP=B000H×16+1000H=B1000H。 已知 AX=3355H, BX=1122H, CX=7788H, 执行指令 PUSH AX 指令后, 堆栈变化如图 2-13 (a)所示。 执行指令 PUSH BX 指令后,堆栈变化如图 2-13(b)所示。 执行指令 POP CX 指令后,堆栈变化如图 2-13(c)所示。

8

堆栈段首地址 ? ?

SP=0FFEH

55H 33H ? ? 栈底 (a) AX=3355H BX=1122H CX=7788H

堆栈段首地址 ? ?

SP=0FFCH

22H 11H 55H 33H ? ? 栈底 (b) AX=3355H BX=1122H CX=7788H

堆栈段首地址

SP=0FFEH

55H 33H ? ? 栈底 (c) 图 2-13 执行指令后堆栈的变化情况 9 AX=3355H BX=1122H CX=1122H


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