微型计算机课件.docx
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1、CH01微型计算机概述习题与思考题1.微型计算机由哪些部件组成?各部件的主要功能是什么?解答:微机系统微型计算机系统软件外围设备:打印机、键盘、CRT、磁盘控制器等微处理器(CPU)系统总线:AB、CB、DB(功能:为CPU和其他部件之间提供数据、地址和控制信息的传输通道)存储器:只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)(功能:用来存储信息)输入/输出(I/O)接口:串/并行接口等(功能:使外部设备和微型机相连)算术逻辑部件(ALU)累加器、寄存器控制器操作系统(OS)系统实用程序:汇编、编译、编辑、调试程序等(注:CPU的功能一一可以进行算术和逻辑运算;可保存少量数据;能对指令进行译码并执
2、行规定的动作;能和存储器、外设交换数据:提供整修系统所需要的定时和控制;可以响应其他部件发来的中断请示。)2. 8086/8088 CPU由哪两部分组成?它们的主要功能各是什么?是如何协调工作的?解答:微处理器(CPU)总线接口部件(BlU):负责与存储器、I/O端口传送数据执行部件(EU):负责指令的执行协调工作过程:总线接口部件和执行部件并不是同步工作的,它们按以下流水线技术原则来协调管理:每当8086的指令队列中有两个空字节,或者8088的指令队列中有一个空字节时,总线接口部件就会自动把指令取到指令队列中。每当执行部件准备执行一条指令时,它会从总线接口部件的指令队列前部取出指令的代码,然
3、后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中,如果必须访问存储器或者输入/输出设备,那么,执行部件就会请求总线接口部件进入总线周期,完成访问内存或者输入/输出端口的操作;如果此时总线接口部件正好处于空闲状态,那么,会立即响应执行部件的总线请求。但有时会遇到这样的情况,执行部件请求总线接口部件访问总线时,总线接口部件正在将某个指令字节取到指令队列中,此时总线接口部件将苜先完成这个取指令的操作,然后再去响应执行部件发出的访问总线的请求。当指令队列已满,而且执行部件又没有总线访问请求时,总线接口部件便进入空闲状态。在执行转移指令、调用指令和返回指令时,由于程序执行的顺序发生了改变,不再是顺序执行下
4、面条指令,这时,指令队列中已经按顺序装入的字节就没用了。遇到这种情况,指令队列中的原有内容将被自动消除,总线接口部件会按转移位置往指令队列装入另一个程序段中的指令。3. 8086/8088 CPU中有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器F有哪些标志位?各在什么情况下置位?解答:寄存器功能数据寄存器AX字乘法,字除法,字I/OBX查表转换CX串操作,循环次数DX字节相乘,字节相除,间接I/O变址寄存器SI源变址寄存器,用于指令的变址寻址DI目的变址寄存器,用于指令的变址寻址指针寄存器SP堆栈指针寄存器,与SS 一起来确定堆栈在内存中的位置BP基数指针寄存器,用于存放基地址,以使8086/8088
5、寻址更加灵活控制寄存器IP控制CPU的指令执行顺序PSW用来存放8086/8088CPU住工作过程中的状态段寄存器CS控制程序区DS控制数据区SS控制堆栈区ES控制数据区标志寄存器F的标志位:控制标志:OF、DF、IF、TF;状态标志:SF、ZF、AF、PF、CFo标志寄存器F的各标志位置位情况:- CF:进位标志位。做加法时出现进位或做减法时出现借位,该标志位置1;否则清0。- PF:奇偶标志位。当结果的低8位中I的个数为偶数时,该标志位置1:否则清0。- AF:半进位标志位。在加法时,当位3需向位4进位,或在减法时位3需向位4借位时,该标志位就置1;否则清0。该标志位通常用于对B8算术运算
6、结果的调整。- ZF:零标志位。运算结果各位都为0时,该标志位置1,否则清0。- SF:符号标志位。当运算结果的最高位为1时,该标志位置1,否则清0。-TF:陷阱标志位(单步标志位)。当该位置1时,将使8086/8088进入单步指令工作方式。在每条指令开始执行以前,CPU总是先测试TF位是否为1,如果为1,则在本指令执行后将产生陷阱中断,从而执行陷阱中断处理程序。该程序的首地址由内存的00004H00007H4个单元提供。该标志通常用于程序的调试。例如,在系统调试软件 DEBUG中的T命令,就是利用它来进行程序的单步跟踪的。 IF:中断允许标志位。如果该位置1,则处理器可以响应可屏蔽中断,否则
7、就不能响应可屏蔽中断。 DF:方向标志位。当该位置1时,串操作指令为自动减量指令,即从高地址到低地址处理字符串;否则串操作指令为自动增量指令。 OF:溢出标志位。在算术运算中,带符号的数的运算结果超出了8位或16位带符号数所能表达的范围时,即字节运算大于十127或小于一128时,字运算大于十32767或小于一32768时,该标志位置位。4.8086/8088系统中存储器的逻辑地址和物理地址之间有什么关系?表示的范围各为多少?解答:逻辑地址:段地址:偏移地址物理地址:也称为绝对地址,由段基址和偏移量两部分构成。物理地址与系统中的存储空间是一一对应的。逻辑地址与物理地址两者之间的关系为:物理地址=
8、段地址x16+偏移地址每个逻辑段的地址范围:0000:0000H-FFFFH:0001:0000H-FFFFH:.; FFFF:0000H-FFFFH;共有232个地址,但其中有许多地址是重叠的(体现出逻辑地址的优势,可根据需要方便地写出逻辑地址,又不影响其准确的物理地址,逻辑地址物理地址的关系为多对一的关系)。物理地址的地址范围:00000HFFFFFH。5 .已知当前数据段位于存储器的A1000H到B0FFFH范围内,问DS=?解答:A1000HA100:0000以A100H为段地址的64K物理地址的范围是:偏移地址为0000HFFFFH,即 A100:0000H-A100: FFFFH-
9、A1000H+0000H-A1OOOH+OITFFH = A1000HBOFFFH, A DS=A100H6 .某程序数据段中存有两个字数据1234H和5A6BH,若已知DS=5AA0H,它们的偏移地址分别为245AH和3245H,试画出它们在存储器中的存放情况解答:存放情况如图所示(左右两侧的写法均可):5AA0:0000H5AA0:245AH5AA0:245BH5AA0:3245H5AA0:3246H34H12H6BH5AH5AA00H5CE5AH5CE5BH5DC45H5DC46H7 .8086/8088CPU有哪两种工作模式,它们各有什么特点?解答:为了适应各种不同的应用场合,8086
10、/8088CPU芯片可工作在两种不同的工作模式下,即最小模式与最大模式。所谓最小模式,就是系统中只有一个8086/8088微处理器,在这种情况下,所有的总线控制信号,都是直接由这片8()86/8088皿产生的,系统中的总线控制逻辑电路被减到最少。该模式适用于规模较小的微机应用系统。最大模式是相对于最小模式而言的,最大模式用在中、大规模的微机应用系统中。在最大模式下,系统中至少包含两个微处理器,其中一个为主处理器,BP8086/8088CPU,其它的微处理器称之为协处理器,它们是协助主处理器工作的。8 .若8086CPU工作于最小模式,试指出当CPU完成将AH的内容送到物理地址为91001H 的
11、存储单元操作时,以下哪些信号应为低电平:IW I。、RD、WR、BHE/S7. DT/ R。若CPU完成的是将物理地址91000H单元的内容送到AL中,则上述哪些信号应为低电平。若CPU为8088呢?解答:8086CPU存储器写(AH-9100H0001H)时为低电平的信号:WR、7/S BHE ,存储器读(9100H0000HtAL)时为低电平的信号:RD、R/DT。8088CPU存储器写(AHt9100H0001H)时为低电平的信号:WR、)/SBHE( SS70、MHO。存储器读(9100H0000HtAL)时为低电平的信号:IW IO、RD、R/DT。9 .什么是指令周期?什么是总线周
12、期?什么是时钟周期?它们之间的关系如何?解答:指令周期-CPU执行一条指令所需要的时间称为一个指令周期(Instruction Cycle)。总线周期-每当CPU要从存储器或I/O端口存取一个字节称为一次总线操作,相应于某个总线操作的时间即为一个总线周期(BUS Cycle)。时钟周期-时钟周期是CPU处理动作的最小时间单位,其值等于系统时钟频率的倒数,时钟周期又称为T状态。它们之间的关系:若干个总线周期构成一个指令周期,一个基本的总线周期由4个T组成,我们分别称为T1T4,在每个T状态下,CPU完成不同的动作。10 .8086/8088 CPU有哪些基本操作?基本的读/写总线周期各包含多少个
13、时钟周期?什么情况下需要插入T/v周期?应插入多少个加取决于什么因素?解答:8086/8088CPU最小模式下的典型时序有:存储器读写;输入输出;中断响应;系统复位及总线占用操作。一个基本的CPU总线周期一般包含四个状态,即四个时钟周期;4321 TTTT、在存储器和外设速度较慢时,要在之后插入1个或几个等待状态;3TwT应插入多少个取决于READY信号的状态,CPU没有在状态的一开始采样到READY信号为低电平,就会在和之间插入等待状态,直到采样到READY信号为高电平。w T 3 T3 T4 Tw T11 .试说明8086/8088工作在最大和最小模式下系统基本配置的差异。8086/808
14、8微机系统中为什么一定要有地址锁存器?需要锁存哪些信息?解答:最大模式配置和最小模式配置有一个主要的差别:就是在最大模式下,需要用外加电路来对CPU发出的控制信号进行变换和组合,以得到对存储器和I/O端口的读/写信号及对锁存器(8282)和对总线收发器(8286)等等的控制信号。8288总线控制器就是完成上面这些功能的专用芯片。为多中断源的需要,常采用中断优先权控制电路(如I nt el8259A)8086/8088系统一定要有地址锁存器-因为高四位地址和状态信号是从同一组引脚上分时送出的,低16位地址和数据是从同一组引脚上分时传输的,所以必须把地址信息锁存起来。需要锁存的信息:地址信号、7/
15、SBHE和MIO/(8086为IOM/)信号进行锁存。12 .试简述8086/8088微机系统最小模式下从存器储读数据时的时序过程。解答:正常的存储器读总线操作占用4个时钟周期,通常将它们称为4个T状态即T1 T4。T1状态,IO/M=0,指出要访问存储器。送地址信号A19-0,地址锁存信号ALE仃效,用来控制8282锁存地址。DT/ R=0,控制8286/8287工作在接收状态(读T2状态,A19A16送状态S6S3, AD7 ADO浮空,准备接收数据。同时,RD =0,表示要进行读操作,而DEN=O作为8286/8287的选通信号,允许进行数据传输。T3状态,从指定的存储单元将数据读出送A
16、D7 ADO。若存储器速度较慢,不能及时读出数据的话,则通过READ丫引脚通知CPU, CPU在T3的前沿采样READY,如果 READY=O,则在T3结束后自动插入1个或几个等待状态TW,并在每个TW的前沿检测READY,等到READY变高后,就自动脱离TW进入T4.T4状态,CPU采样数据线,获得数据。RD、DEN等信号失效。CH028086/8088指令系统习题与思考题1.假定 DS=2000H, ES=2100H, SS=1500H, SI = OOAOH, BX=0100H, BP=0010H,数据变量VAL的偏移地址为0050H,请指出下列指令源操作数是什么寻址方式?源操作数在哪里
17、?如在存储器中请写出其物理地址是多少?(1) MOVAX, OABH (2) MOV AX,100H(3) MOV AX, VAL (4) MOV BX,SI(5) MOV AL, VALBX(6) MOV CL,BXSI(7) MOVVALSI, BX (8) MOVBPSI,100解答:(1) MOV AX, OABH寻址方式:立即寻址:源操作数在数据线上;物理地址:无(2) MOVAX,100H寻址方式:直接寻址;源操作数在存储器中;物理地址:DS*16+100H=2000H*16+100H=20100H(3) MOV AX, VAL寻址方式:直接寻址;源操作数在存储器中;物理地址:DS
18、*16+VAL=2000H*16+0050H =20050H(4) MOVBX,SI寻址方式:寄存器间接寻址;源操作数在存储器中;物理地址:DS*16+SI =2000H*16+00A0H=200A0H(5) MOV AL VALBX寻址方式:变址寻址;源操作数在存储器中;物理地址:DS*16+VAL+BX=2000H*16+0050H+0100=20150H(6) MOV CL,BXSI寻址方式:基址加变址寻址;源操作数在存储器中;物理地址:DS*16+BX+SI =2000H*16+0100H+00A0H=201A0H(7) MOVVALSI, BX寻址方式:寄存器寻址;源操作数在寄存器中
19、;物理地址:无(8) MOVBPSI,100寻址方式:立即寻址;源操作数在;物理地址:无2.设有关寄存器及存储单元的内容如下:DS=2000H , BX=0100H , AX=1200H ,SI =0002H ,20100H=12H ,20101H=34H ,20102H=56H ,20103=78H ,21200=2AH ,21201H=4CH ,21202H=0B7H ,21203H=65Ho试说明下列各条指令单独执行后相关寄存器或存储单元的内容。(1) MOVAX,1800H (2) MOV AX, BX(3) MOVBX,1200H(4) MOV DX,1100BXJ(5) MOVBX
20、SI, AL (6) MOV AX,1100BXSI解答:题号指令执行结果(1) MOV AX,1800H AX=1800H(2) MOV AX, BX AX=0100H(3) MOVBX,1200H BX=4C2AH(4) MOV DX,1100BX DX=4C2AH(5) MOVBXSI, AL20102H=00H(6) MOV AX,1100BXSI AX=65B7H3.假定BX=0E3H,变量VALU379H,确定卜列指令执行后的结果(操作数均为无符号数。对3、6,写出相应标志位的状态)。(1) ADD VALUE, BX (2) AND BX, VALUE(3) CMPBX, VAL
21、UE (4) XOR BX, OFFH(5) DECBX (6) TEST BX,01H解答:题号指令执行结果(1) ADD VALUE, BXBX=015CH(2) AND BX, VALUE BX=0061H(3) CMPBX, VALUE BX=00E3H(CF=ZF=OF=SF=0, AF=PF=1)(4) XOR BX, OFFH BX=001CH(5) DECBXBX=00E2H(6) TEST BX,01H BX=00E3H(CF=ZF=OF=SF=AF=PF=0)4.已知SS=0FFA0H, SP=00B0H,先执行两条把8057H和OF79H分别进栈的PUSH指令,再执行一条
22、POP指令,试画出堆栈区和SP内容变化的过程示意图。(标出存储单元的地址)解答:00ADH00AEH00AFHOFFAO:00B0HFFAACHFFAADHFFAAEHFFAAFHFFAB0H00ACHXFFAABH00ADH00AEH00AFHOFFAO:00B0H57H80HFFAACHFFAADHFFAAEHFFAAFHFFABOH00ACHXFFAABH初始状态;SP=00B0H PUSH AX:( AX=8057H) SP= OOAEHOOADHOOAEHOOAFHOFFAO: OOBOH 79HOFH57H80HFFAACHFFAADHFFAAEHFFAAFHFFABOHOOACH
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