微型計算機原理及應用技術楊素行第二版課后答案

1、第1章 計算機基礎知識教材習題解答1. 計算機中為什么都采用二進制數(shù)而不采用十進制數(shù)？【解】計算機的基本功能是對數(shù)的運算和處理。計算機中，通過數(shù)字化編碼技術，對所表示的數(shù)值、文字、符號及控制信息等進行數(shù)字編碼，這種數(shù)字化表示方法不僅要適合于人的自然習慣，同時要滿足機器中所用器件、線路的工作狀態(tài)以及數(shù)據(jù)可靠傳輸與易于校驗糾錯等方面的要求。一個具有兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)且能相互轉換的器件，就可以用來表示一位二進制數(shù)，所以表示二進制的器件易于制造且工作可靠，并且二進制數(shù)的運算規(guī)則也最簡單，因此目前計算機中均采用二進制數(shù)來表示各種信息及進行信息處理。2. 寫出下列用原碼或補碼表示的機器數(shù)的真值：(1)01

2、101101 (2)10001101 (3)01011001 (4)11001110【解】(1) X原01101101109X補01101101109(2) X原1000110113X補10001101115(3) X原0101100189X補0101100189(4) X原1100111078X補11001110503. 填空：(1) (1234)10( )2( )16(2) (34.6875)10( )2( )16(3) (271.33)10( )2( )162( )10( )16(5) (1AB.E)16( )10( )2(6) (10101010.0111)2( )10( )16【解】

3、(1) (1234)102( 4D2 )16(2) (34.6875)10( 100010.1011 )2( 22.B )16(3) (271.33)10( 100001111.010101 )2( 10F.54 )162( 2761 )10( AC9 )16(5) (1AB.E)16( 427.875 )10(110101011.111 )2(6) (10101010.0111)2( 170.4375 )10( AA.7 )164. 已知X=36，Y=136，Z=1250，請寫出X、Y、Z的16位原碼、反碼和補碼?！窘狻縓原0000 0000 0010 0100Y原1000 0000 100

4、0 1000Z原1000 0100 1110 0010X反0000 0000 0010 0100Y反1111 1111 0111 0111Z反1111 1011 0001 1101X補0000 0000 0010 0100Y補1111 1111 0111 1000Z補1111 1011 0001 11105. 已知X補=01010101B，Y補=10101010B，Z補【解】YZ運算時Y需要擴展符號位X85Y86Z28673XY01010101B10101010B11111111B1YZ11111111 10101010B10001111 11111111B11111111 10101010B

5、01110000 00000001B0110 1111 1010 1011B285876. 用8位補碼進行下列運算,并說明運算結果的進位和溢出：(1) 33114 (2) 33114 (3) (-33)114 (4) (-33)-114【解】33補00100001114補011100100 0 1 0 0 0 0 10 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1正確的運算結果147127，出現(xiàn)溢出，使符號位發(fā)生變化，出現(xiàn)結果：10933補00100001114補100011100 0 1 0 0 0 0 11 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1運算結果：

6、81-33補11011111 114補011100101 1 0 1 1 1 1 10 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1最高位進位，自然丟失，運算結果：81-33補11011111 -114補100011101 1 0 1 1 1 1 11 0 0 0 1 1 1 0 10 1 1 0 1 1 0 1正確的運算結果147127，出現(xiàn)溢出，使符號位發(fā)生變化，出現(xiàn)運算結果：1097. 將下列十進制數(shù)表示為8421BCD碼：(1) 8609 (2) 5254 (3) 2730 (4) 2998【解】1000 0110 0000 10010101 0010 0101 01

7、000010 0111 0011 00000010 1001 1001 10008. 將下列8421BCD碼表示為十進制數(shù)和二進制數(shù)：【解】79， 1001111B285， 100011101B607， 1001011111B590，1001001110B9. 將下列數(shù)值或字符串表示為相應的ASCII碼：(1) 51 (2) 7FH (3) C6H (4) Computer (5) how are you?【解】0110101 01100010110111 1100110 11010001100011 0110110 11010001100011 1101111 1101101 1110000

8、 1110101 1110100 1100101 11100101101000 1101111 1110111 0100000 1100001 1110010 1100101 0100000 1111001 1101111 1110101 011111110. 定點數(shù)和浮點數(shù)表示方法各有什么特點？【解】用浮點表示法比定點表示法表示數(shù)的范圍大，浮點數(shù)的運算比定點數(shù)的運算復雜11. 微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)三者之間有什么不同？【解】微處理器（CPU），由運算器和控制器組成。運算器完成算術運算和邏輯運算，控制器分析命令并指揮協(xié)調各部件統(tǒng)一行動完成命令規(guī)定的各種動作或操作。微型計算機由運算

9、器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部分組成。微型計算機系統(tǒng)包括微型計算機硬件和軟件。12. 微型計算機由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？【解】微型計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部分組成。運算器完成算術運算和邏輯運算；控制器分析命令并指揮協(xié)調各部件統(tǒng)一行動完成命令規(guī)定的各種動作或操作；存儲器存放原始數(shù)據(jù)、中間結果和最終結果以及程序；輸入設備、輸出設備與外界交換信息。13. CPU在內部結構上由哪幾部分組成，CPU應具備什么功能？【解】微處理器（CPU）由運算器和控制器組成。CPU應具備的功能：對數(shù)據(jù)進行處理并對處理過程進行控制。14. 簡述計算機執(zhí)行指令和執(zhí)行程

10、序的過程。以書中的例子為例，說明在此三條指令執(zhí)行中，哪些信號屬于數(shù)據(jù)流，哪些信號屬于控制流？【解】計算機執(zhí)行指令和執(zhí)行程序的過程分為：(1) 取指階段，從存儲器中取出指令；(2) 分析執(zhí)行階段，由控制器進行分析譯碼、發(fā)出一系列控制信號完成該指令的執(zhí)行。以書中的例子為例，在此三條指令執(zhí)行中，以下信號屬于數(shù)據(jù)流： = 1 * GB3 IPM； = 2 * GB3 IP+1IP； = 3 * GB3 MIR； = 4 * GB3 IRID；addrM；MACC ALU結果ACC。以下信號屬于控制流： = 1 * GB3 控制上述操作過程的信號流； = 2 * GB3 控制IP自動加1 = 3 * G

11、B3 存儲器對地址譯碼，找到100單元； = 4 * GB3 ID對指令譯碼后，由控制信號發(fā)生器產(chǎn)生一系列控制信號來執(zhí)行這條指令 ALU執(zhí)行“ADD”運算；15. 微型計算機外部為什么采用三總線結構？【解】有了總線結構以后，系統(tǒng)中各功能部件之間的相互關系變?yōu)楦鱾€部件面向總線的單一關系。一個部件或設備只要符合總線標準，就可以連接到采用這種總線標準的系統(tǒng)中，使系統(tǒng)功能能很簡便地得到擴展。數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息，控制總線用來傳輸控制信號。16. 數(shù)據(jù)總線和地址總線在結構和作用上有什么不同？ 【解】數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息。從結構上看，數(shù)據(jù)總線是雙

12、向的，即數(shù)據(jù)既可以從CPU送到其它部件，也可以從其它部件傳送到CPU。因地址總是從CPU送出去的，所以地址總線是單向的。地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內存范圍。17. 如果某幾種CPU的地址總線分別有8、16、20、32條，它們各自能尋址的存儲器的容量是多少？【解】地址總線8條： 28256B地址總線16條：21664KB地址總線20條：2201MB地址總線32條：2324GB18. 什么是硬件，什么是軟件，硬件和軟件的關系如何？【解】硬件是指組成計算機的各種電子的、機械的、光磁學的物理器件和設備，它們構成了計算機的物理實體。軟件則是指為了運行、管理和維護計算機而編制的各種程序及其有

13、關的文檔資料的總稱。硬件是基礎，軟件是靈魂，兩者既相互獨立，又相互依存，缺一不可。硬件和軟件合起來才組成一個完整的計算機系統(tǒng)。19. 說明位、字節(jié)、字長的概念及它們之間的關系。【解】(1) 位（bit）。位是計算機所能表示的最基本最小的數(shù)據(jù)單位。它只能有兩種狀態(tài)“0”和“1”，即二進制位。(2) 字（Word）。計算機中作為一個整體參與運算、處理和傳送的一串二進制數(shù)，是計算機中信息的基本單位。(3) 字長(Word Length)。計算機中每個字所包含的二進制位數(shù)稱為字長。它們之間的關系：字由位構成，字長指每個字所包含的位的個數(shù)。20. 計算機的發(fā)展趨勢有哪些？你如何看待馮諾依曼計算機體系結構

14、理論？【解】計算機的發(fā)展趨勢包括：微處理器的位數(shù)增加（4位64位）；采用并行處理技術；集中式主機模式逐漸被客戶/服務器模式所取代；網(wǎng)絡技術的應用和普及；多媒體技術技術應用等。馮諾依曼計算機體系結構理論的核心是“存儲程序”和“程序控制”。馮諾依曼提出的這些基本概念奠定了現(xiàn)代計算機體系結構的基本框架，并由此產(chǎn)生了程序設計思想。盡管從計算機誕生到現(xiàn)在已經(jīng)歷了半個多世紀，計算機的體系結構已發(fā)生了很大變化，計算機的性能也有了巨大提高，但目前大多數(shù)計算機仍遵從馮諾依曼體系結構理論。21. 說出幾種型號的CPU，它們各有什么特點？【解】 (1) 8088，8086Intel公司于1981年推出，16位微處理

15、器，地址線有20條，內存尋址范圍為1M字節(jié)。它們的區(qū)別在于，8086外部的數(shù)據(jù)也是16位，而8088的外部數(shù)據(jù)為8位。(2) 8028680286也是16位處理器，其頻率比8086更高，它有24條地址線，內存尋址范圍是16M字節(jié)。(3) 8038680386屬于32位微處理器，其內部和外部數(shù)據(jù)總線都是32位，地址總線也是32位，可尋址4GB內存。它除具有實模式和保護模式外，還增加了虛擬86的工作方式，可以通過同時模擬多個8086處理器來提供多任務能力。386處理器的主頻有16，20，25，33，40MHz五種。(4) 80486于1989年由Intel公司首先出。其時鐘頻率從25MHz逐步提高

16、到33MHz、50MHz。它也屬于32位處理器。80486是將80386和數(shù)學協(xié)處理器80387以及一個8KB的高速緩存集成在一個芯片內，并且在80X86系列中首次采用了RISC技術，可以在一個時鐘周期內執(zhí)行一條指令。它還采用了突發(fā)總線方式，大大提高了CPU 與內存的數(shù)據(jù)交換速度。(5) Pentium處理器Pentium（奔騰）是Intel公司于1993年推出的新一代微處理器， Pentium微處理器使用更高的時鐘頻率，最初為60MHZ和66MHZ，后提高到200MHZ。64位數(shù)據(jù)總線，16KB的高速緩存。接著Intel推出使用MMX技術的Pentium MMX的多能奔騰。它增加了57條多媒

17、體指令，內部高速緩存增加到32KB。最高頻率是233MHz。MMX是Multimedia Extension的縮寫，意即多媒體擴展，一種基于多媒體計算以及通訊功能的技術，它能生成高質量的圖像、視頻和音頻，加速對聲音圖像的處理。(6) Pentium IIPentiumII與以往的Pentium處理器使用了不同的封裝方式，它將處理器放到了盒中。而且采用SLOT 1模式的插座。該形式的封裝結構為系統(tǒng)總線與L2高級緩存之間的接口提供了獨立的連接電路。然后再將處理器、高速緩存芯片，都放置在一個小型電路板上（SEC卡盒）。(7) 塞揚 塞揚屬于Pentium II的低價位版本，被稱為Celeron。它是

18、將Pentium II處理器的二級Cache去掉，并簡化了封裝形式，沒有塑料殼，另加一一塊散熱片組成。因為沒有了Cache，其速度明顯下降。(8) 塞揚 300 A Celeron 300A處理器是包含了128K 二級緩存的Pentium II處理器，其緩存是集成在CPU內部的，速度和CPU相同，比 Pentium II/III的Cache速度還要高，這樣CPU從二級緩存中讀寫數(shù)據(jù)時不需等待，可以大大提高計算速度；塞揚 300 A仍沒有塑料外殼，采用了SLOT1的結構，加了一個散熱片和一塊風扇。(9) Pentium III它采用了與Pentium II 相同的SLOT1結構，具有100MHz

19、的外頻，其內部集成了64K的一級緩存，512K的二級緩存仍然安裝在SLOT1的卡盒內，工作頻率是CPU的一半。提供了比PentiumII更強勁的性能，這主要表現(xiàn)在其新增加了KNI指令集。KNI指令集中提供了70條全新的指令，可以大大提高3D運算、動畫片、影像、音效等功能，增強了視頻處理和語音識別的功能。22. 說出目前流行的幾種主機板的類型以及他們的性能特點?！窘狻緼TX是目前市場上最常見的主板結構，擴展插槽較多，PCI插槽數(shù)量在4-6個，大多數(shù)主板都采用此結構；Micro ATX又稱Mini ATX，是ATX結構的簡化版，擴展插槽較少，PCI插槽數(shù)量在3個或3個以下，多用于品牌機并配備小型機

20、箱；BTX是英特爾制定的最新一代主板結構。AT主板的尺寸為1312，板上集成有控制芯片和8個I/0擴充插槽。由于AT主板尺寸較大，因此系統(tǒng)單元（機箱）水平方向增加了2英寸，高度增加了1英寸，這一改變也是為了支持新的較大尺寸的AT格式適配卡。AT主板尺寸較大，板上能放置較多的元件和擴充插槽。Baby/Mini AT主板：隨著電子元件集成化程度的提高，相同功能的主板不再需要全AT的尺寸。因此在1990年推出了規(guī)范，簡稱為Baby AT主板。Baby AT主板是從最早的XT主板繼承來的，它的大小為158.5，比AT主板是略長，而寬度大大窄于AT主板。Baby AT主板沿襲了AT主板的I/0擴展插槽、

21、鍵盤插座等外設接口及元件的擺放位置，而對內存槽等內部元件結構進行了緊縮，再加上大規(guī)模集成電路使內部元件減少，使得Baby AT主板比AT主板布局緊湊而功能不減。Micro ATX主板把擴展插槽減少為3-4只，DIMM插槽為2-3個，從橫向減小了主板寬度，其總面積減小約0.92平方英寸，比ATX標準主板結構更為緊湊。按照Micro ATX標準，板上還應該集成圖形和音頻處理功能。目前很多品牌機主板使用了Micro ATX標準。BTX是英特爾提出的新型主板架構Balanced Technology Extended的簡稱，是ATX結構的替代者。BTX具有如下特點：支持Low-profile，也即窄板

22、設計，系統(tǒng)結構將更加緊湊；針對散熱和氣流的運動，對主板的線路布局進行了優(yōu)化設計；主板的安裝將更加簡便，機械性能也將經(jīng)過最優(yōu)化設計。23 常用的外部設備有哪些，它們各有什么特點？如何衡量它們的性能？【解】常用的外部設備有外存儲器（如CD-ROM、磁帶存儲器、硬盤、軟盤）、鍵盤、鼠標、打印機、顯示器、多媒體設備（如掃描儀、揚聲器）、網(wǎng)絡設備等。CD-ROM的特點是：存儲容量大，只能讀不能寫，讀寫數(shù)據(jù)速度低于硬盤。磁帶存儲器的特點是：存儲容量大，順序存取方式，主要用于在系統(tǒng)中備份數(shù)據(jù)。硬盤的特點是：存儲容量大，讀寫速度高軟盤的特點是：便宜、適宜于由用戶保存數(shù)據(jù)，容易損壞，容量小，速度慢。 鍵盤：鍵盤

23、是最主要的輸入設備。鼠標：鼠標器是控制顯示屏上光標移動位置并向主機輸入用戶所選中的某個操作命令或操作對象的一種常用的輸入設備。打印機：打印機是產(chǎn)生硬拷貝輸出的一種設備，供用戶保存計算機處理的結果。顯示器：是用戶與計算機對話的主要窗口。分辨率、彩色數(shù)目及屏幕尺寸是顯示器的主要指標。 掃描儀：是一種輸入圖片和文字的外部設備。24 計算機軟件包括哪些種類，它們有什么不同？【解】計算機軟件包括系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件指由機器的設計者提供的，使用和管理計算機的軟件。系統(tǒng)軟件包括：各種語言的匯編或解釋、編譯程序。機器的監(jiān)控管理程序、操作系統(tǒng)、調試程序、故障診斷程序。程序庫。應用軟件指用戶用各種語

24、言編制的解決各種問題的軟件，如財務管理軟件、銀行管理軟件、文字處理軟件等。系統(tǒng)軟件和應用軟件的不同：系統(tǒng)軟件指由機器的設計者提供的，其目的是讓用戶更方便地使用和管理計算機，而不必了解具體的計算機硬件，從而使用戶編制各種源程序更為簡單、方便和可靠。應用軟件則是為了解決各種應用問題的軟件，其目的為了擴大計算機的功能和應用領域，方便各應用領域的用戶的使用。25. 你知道或用過哪些系統(tǒng)軟件，它們各有什么功能特點？【解】(1) DOS系統(tǒng)是1981年由微軟公司為IBM個人電腦開發(fā)的，它是一個單用戶單任務的操作系統(tǒng)。在1985年到1995年間DOS占據(jù)操作系統(tǒng)的統(tǒng)治地位。功能特點：小巧靈活、文件管理方便、

25、外設支持良好、應用程序眾多(2) WindowsWindows是一個為個人電腦和服務器用戶設計的操作系統(tǒng)。它的第一個版本由微軟公司發(fā)行于1985年，并最終獲得了世界個人電腦操作系統(tǒng)軟件的壟斷地位。功能特點：具有友好的圖形用戶界面；具有強大的內存管理功能（可直接管理4GB內存）；允許多任務操作（可同時運行多個程序），且速度較快；具有出色的多媒體功能；支持新硬件，如DVD、數(shù)字相機等；可靠性更強。(3) UnixUnix是一種分時計算機操作系統(tǒng)，1969在AT&TBell實驗室誕生。從此以后其優(yōu)越性不可阻擋的占領網(wǎng)絡。大部分重要網(wǎng)絡環(huán)節(jié)都是Unix構造。功能特點：具有強大的可移植性，適合多種硬件平

26、臺；可操作性很強；具有良好的用戶界面和程序接口；為用戶提供了數(shù)千條系統(tǒng)命令，有助于系統(tǒng)操作和系統(tǒng)管理；管道機制；為用戶提供了良好的開發(fā)環(huán)境；其跨平臺的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡文件系統(tǒng)；具有強大的網(wǎng)絡功能；完善的系統(tǒng)審計；增強的系統(tǒng)安全機制；系統(tǒng)備份功能完善；系統(tǒng)結構清晰，有利于操作系統(tǒng)的教學和實踐；具有強穩(wěn)定性和健壯的系統(tǒng)核心。(4) LinuxLinux是Unix克隆的操作系統(tǒng)，在源代碼上兼容絕大部分Unix標準，是一個支持多用戶、多進程、多線程、實時性較好的且穩(wěn)定的操作系統(tǒng)。功能特點：完全免費；完全兼容POSIX 1.0標準；多用戶、多任務；良好的界面；豐富的網(wǎng)絡功能；多進程、多線程、實時性較好；支

27、持多種平臺26. 說出你用過的一種計算機的主要性能指標。【解】(1) 聯(lián)想天驕e1050 x的主要性能指標：處理器類型 Celeron D 331，處理器主頻2660MHz，處理器的一級緩存128KB，二級緩存256KB，處理器運算位數(shù) 64位 主板的系統(tǒng)總線頻率 533MHz 內存類型DDR，容量 256 MB 外圍設備包括： DVD-ROM (16X)光驅，硬盤(7200rpm，80GB) ，17英寸液晶顯示器，顯卡，聲卡，音響系統(tǒng)， 10/100M網(wǎng)卡，鍵盤，USB光電鼠標(2) 聯(lián)想家悅C 1066E的主要性能指標：處理器類型 SEM 2200+，處理器主頻2200MHz，處理器的一級

28、緩存128KB，二級緩存256KB，處理器運算位數(shù) 64位 主板的系統(tǒng)總線頻率 533MHz 內存類型DDR，容量 256 MB 外圍設備包括： DVD-ROM (16X)光驅，硬盤(7200rpm，80GB) ，17英寸液晶顯示器，顯卡，聲卡，音響系統(tǒng)， 10/100M網(wǎng)卡，鍵盤，USB光電鼠標第2章 8086微處理器及其系統(tǒng) 教材習題解答1. 8086 CPU 由哪兩部分構成，它們的主要功能是什么?在執(zhí)行指令期間,EU 能直接訪問存儲器嗎，為什么?【解】8086CPU由執(zhí)行部件（EU）和總線接口部件（BIU）兩部分組成。執(zhí)行部件由內部寄存器組、算術邏輯運算單元（ALU）與標志寄存器（FR）

29、及內部控制邏輯等三部分組成。寄存器用于存儲操作數(shù)和中間結果；算術邏輯單元完成16位或8位算術邏輯運算，運算結果送上ALU內部數(shù)據(jù)總線，同時在標志寄存器中建立相應的標志；內部控制邏輯電路的主要功能是從指令隊列緩沖器中取出指令，對指令進行譯碼，并產(chǎn)生各種控制信號，控制各部件的協(xié)同工作以完成指令的執(zhí)行過程。總線接口部件（BIU）負責CPU與存儲器、I/O設備之間傳送數(shù)據(jù)、地址、狀態(tài)及控制信息。每當EU部件要執(zhí)行一條指令時，它就從指令隊列頭部取出指令，后續(xù)指令自動向前推進。EU要花幾個時鐘周期執(zhí)行指令，指令執(zhí)行中若需要訪問內存或I/O設備，EU就向BIU申請總線周期，若BIU總線空閑，則立即響應，若B

30、IU正在取一條指令，則待取指令操作完成后再響應EU的總線請求。2. 8086CPU與傳統(tǒng)的計算機相比在執(zhí)行指令方面有什么不同？這樣的設計思想有什么優(yōu)點？【解】8086 CPU與傳統(tǒng)的計算機相比增加了指令隊列緩沖器，從而實現(xiàn)了執(zhí)行部件（EU）與總線接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了8086系統(tǒng)的效率。3. 8086 CPU 中有哪些寄存器，各有什么用途？【解】8086共有8個16位的內部寄存器，分為兩組： 通用數(shù)據(jù)寄存器。四個通用數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8位寄存器。用作8位寄存器時分別記為AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。AX（AH、AL）

31、累加器。有些指令約定以AX（或AL）為源或目的寄存器。實際上大多數(shù)情況下，8086的所有通用寄存器均可充當累加器。BX（BH、BL）基址寄存器。BX可用作間接尋址的地址寄存器和基地址寄存器，BH、BL可用作8位通用數(shù)據(jù)寄存器。CX（CH、CL）計數(shù)寄存器。CX在循環(huán)和串操作中充當計數(shù)器，指令執(zhí)行后CX內容自動修改，因此稱為計數(shù)寄存器。DX（DH、DL）數(shù)據(jù)寄存器。除用作通用寄存器外，在I/O指令中可用作端口地址寄存器，乘除指令中用作輔助累加器。 指針和變址寄存器。BP（Basic Pointer Register）基址指針寄存器。SP（Stack Pointer Register）堆棧指針寄存

32、器。SI（Source Index Register）源變址寄存器。DI（Destination Index Register）目的變址寄存器。BP、SP稱為指針寄存器，用來指示相對于段起始地址的偏移量。BP和SP一般用于堆棧段。SI、DI稱為變址寄存器，可用作間接尋址、變址尋址和基址變址尋址的寄存器。SI一般用于數(shù)據(jù)段，DI一般用于數(shù)據(jù)段或附加段。標志寄存器（FR）：是一個16位寄存器，算術邏輯單元進行算術邏輯運算后，在標志寄存器中建立相應的標志。段地址寄存器（CS、DS、SS、ES）。用于存放段地址，根據(jù)其主要用途，分為代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS、附加段寄存器ES

33、。代碼段寄存器CS：代碼段是存放程序代碼的存儲區(qū)域，代碼段寄存器用來存放代碼段存儲區(qū)域的起始地址。數(shù)據(jù)段寄存器DS：數(shù)據(jù)段是存放程序中所使用的數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域，數(shù)據(jù)段寄存器用來存放程序的數(shù)據(jù)存儲區(qū)的起始地址。堆棧段寄存器SS：堆棧段寄存器用來存放堆棧存儲區(qū)的起始地址。由堆棧段寄存器SS與堆棧指針寄存器SP來確定當前堆棧指令的操作地址。附加段寄存器ES：附加段是為某些字符串操作指令存放目的操作數(shù)而設置的一個附加的數(shù)據(jù)段，附加段寄存器用來存放該附加數(shù)據(jù)段存儲區(qū)域的起始地址。指令指針寄存器（IP）。又稱程序計數(shù)器，是16位寄存器。IP中存放當前將要執(zhí)行的指令的有效地址，每取出一條指令IP自動增量，即指

34、向了下一條指令。指令隊列緩沖器：是一個與CPU速度相匹配的高速緩沖寄存器。在EU執(zhí)行指令的同時，BIU可以從內存中取出下一條或下幾條指令放到指令緩沖器中，EU執(zhí)行完一條指令后，可以立即從指令緩沖器中執(zhí)行下一條指令。4. 狀態(tài)標志與控制標志有何不同，程序中是怎樣利用這兩類標志的？標志寄存器有哪些標志位，各在什么情況下置位?【解】狀態(tài)標志根據(jù)算術邏輯運算結果由硬件自動設定，它們反映運算結果的某些特征或狀態(tài)，可作為后繼操作（如條件轉移）的判斷依據(jù)?？刂茦酥居捎脩敉ㄟ^指令來設定，它們可控制機器或程序的某些運行過程。標志寄存器的內容如下：1514131211109876543210OFDFIFTFSFZ

35、F-AF-PF-CFCF（Carry Flag）進位標志，反映在運算結果的最高位有無進位或借位。如果運算結果的最高位產(chǎn)生了進位（加法）或借位（減法）則CF=1，否則CF=0。PF（Parity Flag）奇偶標志，反映運算結果中“1”的個數(shù)的奇偶性，主要用于判斷數(shù)據(jù)傳送過程中是否出錯。若結果的低8位中有偶數(shù)個“1”則PF=1，否則PF=0。AF（Auxiliary Carry Flag）輔助進位標志，又稱半進位標志。加減運算時，若D3向D4產(chǎn)生了進位或借位則AF=1，否則AF=0。在BCD碼運算時，該標志用于十進制調整。ZF（Zero Flag）零標志，反映運算結果是否為0。 若結果為零則ZF

36、=1，否則ZF=0。SF（Sign Flag）符號標志，反映運算結果最高位即符號位的狀態(tài)。如果運算結果的最高位為則SF=1（對帶符號數(shù)即為負數(shù)），否則SF=0（對帶符號數(shù)即為正數(shù)）。OF（Overflow Flag）溢出標志，反映運算結果是否超出了帶符號數(shù)的表數(shù)范圍。若超出了機器的表數(shù)的范圍，即為產(chǎn)生溢出，則OF=1，否則OF=0。DF（Direction Flag）方向標志，用于串處理指令中控制串處理的方向。當DF=1時，每次操作后變址寄存器SI、DI自動減量，因此處理方向是由高地址向低地址方向進行。當DF=0，則SI、DI自動增量，處理方向由低地址向高地址方向進行。該標志由方向控制指令ST

37、D或CLD設置或清除。IF（Interrupt Flag）中斷允許標志，用于控制CPU是否允許響應可屏蔽中斷請求。IF=1為允許響應可屏蔽中斷請求，IF=0則禁止響應可屏蔽中斷請求。該標志可由中斷控制指令STI或CLI設置或清除。TF（Trap Flag）陷阱標志，用于單步操作。TF=1時，每執(zhí)行一條用戶程序指令后自動產(chǎn)生陷阱，進入系統(tǒng)的單步中斷處理程序。TF=0時，用戶程序會連續(xù)不斷地執(zhí)行，不會產(chǎn)生單步中斷。5. 求出下列運算后各個標志的狀態(tài)，并說明進位標志和溢出標志的區(qū)別。 (1) 1278H + 3469H (2) 54E3H - 27A0H (3) 3881H + 3597H (4)

38、01E3H - 01E3H【解】CF進位標志，反映在運算結果的最高位有無進位或借位。OF溢出標志，反映運算結果是否超出了帶符號數(shù)的表數(shù)范圍。機器實際處理時判斷是否溢出的方法是根據(jù)最高位的進位（CF）與次高位的進位是否相同來確定，若兩者不相同則OF=1（表示有溢出），否則OF=0（表示無溢出）。(1)0001 0010 0111 10000011 0100 0110 1001 0100 0110 1110 0001運算后各個標志的狀態(tài)：OFDFIFTFSFZF-AF-PF-CF000110(2) 0101 0100 1110 0011 0010 0111 1010 0000 0010 1100

39、0100 0011運算后各個標志的狀態(tài)：OFDFIFTFSFZF-AF-PF-CF000000(3)0011 1000 1000 0001 0011 0101 1001 0111 0110 1110 0001 1000運算后各個標志的狀態(tài)：OFDFIFTFSFZF-AF-PF-CF000010(4)0000 0001 1110 0011 0000 0001 1110 0011 0000 0000 0000 0000運算后各個標志的狀態(tài)：OFDFIFTFSFZF-AF-PF-CF0010106. 8086 CPU 中存儲器的邏輯地址和物理地址之間有什么關系，各有多少值?【解】物理地址為某一個存儲

40、單元的實際地址，對于8086它是一個20位的地址。物理地址從00000HFFFFFH變化，對應1MB的空間。邏輯地址，又稱偏移地址或有效地址，即對段首的偏移量。偏移地址從0000HFFFFH變化，對應64KB的空間。物理地址的獲得方法是：將段寄存器的內容左移4位（即16），與邏輯地址相加，得到20位物理地址。根據(jù)尋址方式的不同，偏移地址可以來自程序計數(shù)器（IP）或其它寄存器。7. 8086CPU使用的存儲器為什么要分段，怎樣分段？為什么要設置段寄存器，有幾個段寄存器?各段寄存器有什么意義？【解】8086 CPU內部數(shù)據(jù)結構是16位的，即所有的寄存器都是16位的，而外部尋址空間為1MB，即需要2

41、0位地址線。為了能用內部寄存器中的16位地址來尋址1MB空間，8086將1MB空間以16字節(jié)為一個內存節(jié)，共分成64K個節(jié)。節(jié)的起始地址分別為00000H、00010H、00020H、FFFF0H，稱為段基址。節(jié)的起始地址的后4位二進制數(shù)為全0，稱為節(jié)的段地址。用于存放段地址的寄存器稱為段寄存器，根據(jù)其主要用途，分為代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS、附加段寄存器ES。代碼段寄存器CS：用來存放代碼段存儲區(qū)域的起始地址。數(shù)據(jù)段寄存器DS：數(shù)存放程序的數(shù)據(jù)存儲區(qū)的起始地址。堆棧段寄存器SS：用來存放堆棧存儲區(qū)的起始地址。由堆棧段寄存器SS與堆棧指針寄存器SP來確定當前堆棧指令的

42、操作地址。附加段寄存器ES：附加段是為某些字符串操作指令存放目的操作數(shù)而設置的一個附加的數(shù)據(jù)段，附加段寄存器用來存放該附加數(shù)據(jù)段存儲區(qū)域的起始地址。8. 簡述A0與在8086系統(tǒng)中的應用?！窘狻?086系統(tǒng)中將1MB存儲空間分成兩個512KB的物理存儲體。一個存儲體由偶數(shù)地址組成，另一個存儲體由奇數(shù)地址組成。用A0位來區(qū)分兩個存儲體。用和A0的組合來選擇存儲體，其組合關系及操作情況如下： (1) 從偶地址讀寫一個字節(jié)（ A010）。AD15AD8上的數(shù)據(jù)被忽略，字節(jié)內容通過AD7AD0傳送。 (2) 從奇地址讀寫一個字節(jié)（ A001）。在AD15AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效，AD7AD0上數(shù)據(jù)被忽略

43、。 (3) 從偶地址開始讀寫一個字（ A000）。在AD15AD0上傳送的數(shù)據(jù)同時有效。(4) 從奇地址開始讀寫一個字。第一個總線周期 A001，從奇地址讀寫低字節(jié)，在AD15AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效。第二個總線周期 A010，從偶地址讀寫高字節(jié)，在AD7AD0上傳送的數(shù)據(jù)有效。9. 8086系統(tǒng)中為什么要采用地址鎖存器8282？采用什么方法從分時復用地址/數(shù)據(jù)線中將數(shù)據(jù)和地址信號分離出來?【解】8086地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時復用的，高8位數(shù)據(jù)有效信號也是復用信號。在T1狀態(tài)，總線上輸出20位地址信號及信號，而在T2T4狀態(tài)，總線用于數(shù)據(jù)傳送，信號也失效。為了正確地交換數(shù)據(jù)，地址信號及信號在T

44、2T4期間必須保持，所以需要設一組地址鎖存器（3片8282），用于鎖存地址及信號。在T1狀態(tài)，CPU送出地址鎖存允許信號ALE，將ALE接向8282的選通輸入端STB。當ALE1時，8282輸出跟隨輸入變化，用ALE的下降沿將總線上已經(jīng)穩(wěn)定的地址信號鎖入8282。10. 8086和8088 CPU的主要區(qū)別是什么?【解】8088的內部結構和指令功能與8086完全相同，只是為了和原有的8位微處理器外圍芯片兼容，其外部數(shù)據(jù)總線是8位的。11. 8086系統(tǒng)中的存儲器采用什么結構？如何與地址、數(shù)據(jù)線連接？【解】8086系統(tǒng)中將1MB存儲空間分成兩個512KB的物理存儲體。一個存儲體由偶數(shù)地址組成，另

45、一個存儲體由奇數(shù)地址組成。用A0位來區(qū)分兩個存儲體。12. 8086的I/O端口尋址范圍是多少？什么是I/O端口與內存分別獨立編址？【解】8086的I/O端口使用16位地址A15A0，I/O端口地址范圍為0000HFFFFH，可尋址空間為64KB。I/O端口與內存分別獨立編址時，指令訪問的是I/O端口還是內存，由地址信息無法區(qū)分，由M/信號區(qū)分是I/O端口的尋址與內存尋址 。13. 在對存儲器和I/O設備讀寫時，要用到（IO讀）、（IO寫）、（存儲器讀）、（存儲器寫）信號，這些信號的作用是什么？它們在最小模式時可用怎樣的電路得到？請畫出示意圖?！窘狻浚涸撔盘栍行r，對IO端口執(zhí)行讀操作：該信號

46、有效時，對IO端口執(zhí)行寫操作：該信號有效時，對存儲器執(zhí)行讀操作：該信號有效時，對存儲器執(zhí)行寫操作在最小模式時可分別用以下電路得到上述信號：1M/1M/1M/1M/14. 什么是基地址和位移量，它們之間有何聯(lián)系？【解】8086 CPU內部數(shù)據(jù)結構是16位的，而外部尋址空間為1MB。為了能用內部寄存器中的16位地址來尋址1MB空間，8086將1MB空間以16字節(jié)為一個內存節(jié)（Paragraph），共分成64K個節(jié)。節(jié)的起始地址稱為段基址。偏移地址是存儲地址對段首的偏移量。偏移地址從0000HFFFFH變化，對應64KB的空間。它們之間有何聯(lián)系：物理地址基地址16位移量。15. 設CS=1200H，

47、IP=0FF00H，此時指令的物理地址是多少？指向這一物理地址的CS和IP的值是惟一的嗎？【解】指令的物理地址：12000H0FF00H21F00H指向這一物理地址的CS和IP的值不是惟一的。16. 若CS=1000H，指出當前代碼段可尋址的存儲空間的大小和地址范圍。【解】當前代碼段可尋址的存儲空間的大?。?4KB當前代碼段可尋址的存儲空間的地址范圍：10000H1FFFFH17. 簡述8086單CPU和多CPU系統(tǒng)各自主要特點，并說明有何差別?！窘狻繂蜟PU系統(tǒng)中只有一個微處理器8086，所有總線控制信號由它產(chǎn)生，系統(tǒng)中總線控制邏輯信號可減少到最小。多CPU系統(tǒng)中包括兩個以上處理器，其中一個

48、為8086作為主處理器，其它處理器作為協(xié)處理器，一般多用于復雜的大中型系統(tǒng)。與8086協(xié)同工作的協(xié)處理器有8087、8089兩種，分別為數(shù)學協(xié)處理器和輸入/輸出協(xié)處理器。配置協(xié)處理器的系統(tǒng)，主處理器不用處理費時的復雜運算和I/O操作，因此可大大提高主處理器的運行效率。18. 時鐘周期、T狀態(tài)、總線周期、指令周期的定義是什么，什么情況下會出現(xiàn)空閑周期？【解】計算機是由一串脈沖控制進行工作的。這一串脈沖稱為計算機的時鐘，每個脈沖的時間稱為一個時鐘周期，每個脈沖稱為一個時鐘脈沖或一個T狀態(tài)。若干個時鐘脈沖完成一個基本操作。一種基本操作稱為一個總線周期。執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期19. 80

49、86 CPU 讀/寫總線周期包含幾個時鐘周期，什么情況下需要插入TW等待周期，插入TW的數(shù)量取決于什么因素 【解】8086 CPU 讀/寫總線周期包含4個時鐘周期。讀總線周期：在T3狀態(tài)內存或I/O端口將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。CPU準備讀入數(shù)據(jù)。在T3的前沿（下降沿），CPU查詢READY引腳，若內存或外設工作速度較慢，來不及在基本總線周期內完成數(shù)據(jù)傳送工作，則應通過邏輯電路在T3前沿之前產(chǎn)生READY低電平信號，T3前沿若查到READY為低電平，則在T3后自動插入一個等待狀態(tài)TW，在TW前沿繼續(xù)查詢READY信號，若READY仍為低電平，則繼續(xù)插入TW，直到READY上升為高電平，則等待狀態(tài)結束

50、，進入T4狀態(tài)。寫總線周期：在T3狀態(tài)中，T2狀態(tài)有效的信號繼續(xù)保持有效，繼續(xù)向外部寫數(shù)據(jù)。在T3的下降沿查詢READY，若內存或I/O端口在標準總線周期內來不及接收數(shù)據(jù)，則應通過邏輯電路在T3前沿之前產(chǎn)生READY低電平信號。CPU查到READY為低，則在T3之后插入一個TW，并在TW前沿繼續(xù)查詢READY，直到READY上升為高電平，則結束等待進入T4狀態(tài)。20. 8086 CPU 復位后，有哪些特征？8086 系統(tǒng)的起動程序如何去找？【解】8086 CPU 復位后：所有內部寄存器、標志寄存器IR及ES、SS、DS段寄存器清0，指令隊列緩沖器清空，指令指針寄存器（IP）清0，CS被置為FF

51、FFH；復位時，所有三態(tài)輸出總線變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，這些三態(tài)總線包括：AD15AD0，A19/S6A16/S3，/S7，（M/），（DT/），（）， 等。ALE、HLDA、QS0、QS1等信號降為低電平， 、等信號上升為高電平。8086 系統(tǒng)的起動程序從CS16+IP即FFFF0H地址開始執(zhí)行。21.8086 系統(tǒng)在最小模式時應該怎樣配置？試畫出這種配置并標出主要信號的連接關系。【解】8086 系統(tǒng)在最小模式時的典型配置：一片8284A時鐘發(fā)生器產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的時鐘信號CLK，同時對外部READY信號和系統(tǒng)復位信號RESET進行同步，其輸出送向8086應相引腳。三片8282（或74LS373）地址鎖

52、存器用于20位地址和信號鎖存，使得整個總線讀寫周期期間地址信號始終有效，以支持8086CPU地址/數(shù)據(jù)總線分時復用的工作方式。兩片8286總線驅動器(又稱總線收發(fā)器或總線驅動器)。當系統(tǒng)所連存儲器和外設較多時，為了提高數(shù)據(jù)總線的驅動能力，可以接入8286芯片。該模式的配置圖見教材圖2-8。22. 畫出最小模式時讀存儲器或I/O設備的總線周期時序。【解】8086 最小模式下的讀周期時序見教材圖2-15。第3章 從8086到Pentium系列微處理器的技術發(fā)展 教材習題解答1. 簡述80286的特點和保護模式的保護功能。【解】80286的特點： CPU內部分為四個處理部件：EU（執(zhí)行部件）、AU（

53、地址部件）、IU（指令部件）和BU（總線部件）。這四個處理部件可以并行的進行操作，提高了處理速度。 數(shù)據(jù)線和地址線完全分離。 在一個總線周期中， 當有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的時候，下一個總線周期的地址已經(jīng)送到地址總線，形成總線周期的流水作業(yè)。 具有“實地址模式”（Real Address Mode，簡稱為“實模式”）和“保護虛地址模式”（Protected Virtual Address Mode，簡稱為“保護模式”）”兩種工作模式。 能運行實時多任務操作系統(tǒng)，支持存儲管理和保護功能。 實現(xiàn)了虛擬存儲管理。 與 80286 配合使用的數(shù)學協(xié)處理器是80287，它基本與8087相同，但適應802

54、86 的兩種工作模式。保護模式體現(xiàn)了80286的特色，主要是對存儲器管理、虛擬存儲和對地址空間的保護。在保護模式下，可為每個任務提供多達1GB的虛擬存儲空間和保護機制，有力地支持了多用戶、多任務的操作。那些內存裝不下的邏輯段，將以文件形式存在外存儲器中，當處理器需要對它們進行存取操作時就會產(chǎn)生中斷，通過中斷服務程序把有關的程序或數(shù)據(jù)從外存儲器調入到內存，從而滿足程序運行的需要。保護模式為不同程序設置了四個特權級別，可讓不同程序在不同的特權級別上運行。依靠這一機制，可支持系統(tǒng)程序和用戶程序的分離，并可進一步分離不同級別的系統(tǒng)程序，大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性。2. 簡述80386 的特點、8038

55、6引腳與8086的區(qū)別?！窘狻?0386 的特點：80386是全32位結構，它的外部數(shù)據(jù)總線和內部數(shù)據(jù)通道，包括寄存器、ALU和內部總線都是32位的。80386 有 3 種工作模式：實模式、虛擬86模式、386的保護模式。80386的硬件結構可分成6個邏輯單元，它們以流水線方式工作，運行速度可達4MIPS。其硬件設計有支持段頁式存儲管理部件，易于實現(xiàn)虛擬存儲系統(tǒng)。在保護模式下的分段尋址體系，與操作系統(tǒng)相配合可以組成虛擬存儲器系統(tǒng)，一個任務的最大虛擬空間可達246=64 TB。80386硬件支持多任務處理，用一條指令就可以實現(xiàn)任務切換。80386設置了4級特權級，按優(yōu)先順序依次為0級、1級、2級

56、、3級，前3級用于操作系統(tǒng)程序，后1級用于用戶程序。80386引腳與8086的區(qū)別見表3-1。表3-1 80386引腳與8086的區(qū)別8086CPU80386CPU共有40個引腳共有132個引腳16條地址/數(shù)據(jù)復用線4條地址線34條地址線32條數(shù)據(jù)線在總線寬度控制信號的控制下，可實現(xiàn)16位或32位數(shù)據(jù)傳送。字節(jié)控制信號協(xié)處理器接口信號(1) PEREQ：協(xié)處理器向80386發(fā)出的請求信號，有效時表示協(xié)處理器請求與存儲器之間傳送數(shù)據(jù)。80386響應該請求后，將按照指令的要求控制對存儲器的讀寫。(2) ：協(xié)處理器向80386發(fā)出的狀態(tài)信號，有效時表示協(xié)處理器正在執(zhí)行指令，處于忙狀態(tài)，暫時不能接受新

57、的指令。(3)：協(xié)處理器向80386發(fā)出的狀態(tài)信號，有效時表示協(xié)處理器出錯。80386在檢測到信號后，將轉到錯誤處理子程序來處理該類錯誤。(1) ：數(shù)據(jù)/控制信號，輸出，表示當前是數(shù)據(jù)傳送周期還是控制周期。(2) ：“下一個地址”請求信號，輸入，有效時則允許地址流水線進行操作。(3)：地址狀態(tài)信號，三態(tài)輸出，類似于8086的ALE信號。3. 簡述80386 CPU寄存器的組成、特點及作用?！窘狻?0386共有34個寄存器，按功能可分為：通用寄存器、段寄存器、狀態(tài)和控制寄存器、系統(tǒng)地址寄存器、調試寄存器及測試寄存器。80386的8個通用寄存器和8086通用寄存器相同，只是擴展到32位，分別是：E

58、AX（累加器）、EBX（基址寄存器）、ECX（計數(shù)寄存器）、EDX（數(shù)據(jù)寄存器，在I/O指令中可用作端口地址寄存器，乘除指令中用作輔助累加器）、ESI（源變址寄存器）、EDI（目的變址寄存器）、EBP（基址指針寄存器）、ESP（堆棧指針寄存器）80386的6個段寄存器分別是：CS代碼段寄存器，DS數(shù)據(jù)段寄存器，SS堆棧段寄存器，ES、FS、GS為三個附加段寄存器。在實方式下，段寄存器的用法和8086系統(tǒng)相同，只是增加了兩個附加段寄存器FS、GS。在保護方式下，段寄存器稱為段選擇符，與描述符配合實現(xiàn)段尋址。64位的段描述符寄存器對程序員是不可見的。為了加快對內存中描述符表的查詢速度，在段選擇符內

59、容裝入時，段描述符同時裝入段描述符寄存器。這樣，只要段選擇符內容不變，就不需要到內存中查描述符表，從而加快了段地址尋址的速度。描述符寄存器的內容包括段基地址、段限和段屬性。段限指出本段的實際長度，與段屬性一起主要用于段保護，防止不同任務進入不該進入的段進行操作。80386的狀態(tài)和控制寄存器由標志寄存器EFLAGS、指令指針寄存器EIP和四個控制寄存器CR0CR3組成。80386有四個系統(tǒng)地址寄存器，用來保護操作系統(tǒng)需要的保護信息和地址轉換表信息，定義目前正在執(zhí)行任務的環(huán)境、地址空間和中斷向量空間。80386為調試提供了硬件支持。芯片內設有DR0DR7 八個調試寄存器，調試寄存器主要為系統(tǒng)程序設

60、計人員準備。80386有8個32位的測試寄存器。其中TR0TR5保留備用。TR6TR7用于控制對轉換后備緩沖器（TLB）中RAM和CAM（內容可尋址寄存器）的測試。TR6是測試命令寄存器。TR7為測試數(shù)據(jù)寄存器，其中保存測試結果的狀態(tài)。4. 簡述80386的三種工作模式的特點和異同。【解】80386 有 3 種工作模式：實地址模式（簡稱為實模式），保護虛擬地址模式（簡稱為保護模式），虛擬8086模式（簡稱為虛擬86模式）。實模式：80386加電啟動或復位后自動進入這一模式。實模式主要功能是初始化80386，為建立保護模式做準備。在實模式下，80386的工作方式與 8086 相似，可保持8038