《微机系统原理与接口技术》答案

1、第1章习题解答1、冯诺依曼计算机的内涵是什么？这种计算机程序运行是由指令流驱动的还是数据流驱动的？答：冯诺依曼计算机的内涵： 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5大部分组成计算机硬件。 数据和计算机指令采用二进制数形式表示，存储在计算机内部存储器中。 计算机工作原理的核心是“存储程序”和“程序控制”。事先编制好的由计算机指令组成的程序在执行前先装入存储器，控制器依据程序中的指令顺序周而复始地取出指令、分析指令、执行指令，根据指令的功能进行相应的运算，直到完成全部指令操作为止. 程序的运行是通过指令流来驱动的。2、微型计算机系统有哪三个层次？试简述它们的内涵及其联系和区别。答：微型计算机系统的三个层次：微处理器、微型计算机和微型计算机系统。 三者的内涵： 微处理器是利用大规模集成电路技术，将组成计算机的核心部件运算器和控制器集成在一块硅片上的集成电路，简称MPU，习惯上称CPU。 微型计算机则是以微处理器为核心，配以内存储器、输入/输出（I/O）接口电路，通过总线结构连接而构成的裸机。 微型计算机系统是由微型计算机配以相应的外围设备（如键盘、显示器、打印机、外存储器等）、电源和

2、其他辅助设备(如面板、机架等)，以及控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统。 它们三者之间是从局部到全局的关系。单纯的微处理器和单纯的微型计算机都不能独立工作。只有微型计算机系统才是完整的计算系统，才可正常工作。3、为什么把微型计算机的基本结构说成是总线结构？试简述总线结构的优点。答：在微型计算机中，各组成部分之间是通过总线（包括地址总线、数据总线、控制总线）连接在一起而构成一个整体的，它们之间的信息交换也是通过总线进行。CPU通过总线与存储器和I/O接口电路连接，I/O接口和外设也是通过总线连接，即使在CPU内部，它的各功能部件也是通过总线相连的。因此微型计算机的基本结构就是总线结构。 微型计算机采用总线结构后，系统中各功能部件之间的相互关系变为各部件面向总线的单一关系。一个部件只要满足总线标准，就可直接连接到采用这种总线标准的系统中。这使得系统的设计与构造非常方便，同时也便于系统的扩充、升级和维修。4、微型计算机硬件系统由哪些部分组成？各组成部分的功能是什么？答：微型计算机硬件系统主要由CPU、存储器、I/O接口电路、输入/输出设备、总线，以及电源和一些辅助设备构成。 CP

3、U：微机系统的核心部件，是运算和指挥控制中心。 存储器：包括内存和外存，是微机系统的存储和记忆部件，用以存放数据和程序。 I/O接口电路：CPU与输入/输出设备的连接与信息交换不能直接进行，I/O接口电路充当了二者之间的“桥梁”。 输入/输出设备：计算机与外界（人或其他设备，包括另一台计算机）联系和沟通的桥梁，用户通过输入/输出设备与微机系统互相通信。总线：以上各组成部分是通过总线连接在一起构成一个整体的，各部件之间的信息运载和传输由总线承担。5、计算机分那几类？各有什么特点？答：传统上分为三类：大型主机、小型机、微型机。大型主机一般为高性能的并行处理系统， 存储容量大，事物处理能力强，可为众多用户提供服务。小型机具有一定的数据处理能力，提供一定用户规模的信息服务，作为部门的信息服务中心。微型机一般指在办公室或家庭的桌面或可移动的计算系统，体积小、价格低、具有工业化标准体系结构，兼容性好。6、微处理器应包含的最基本功能部件是哪些?答: 算术逻辑单元,寄存器阵列,控制器部件。7、微计算机应包含的最基本功能部件是哪些?答: 微处理器,内存储器, 外围接口电路 , 系统总线。8、微型计算机系

4、统有哪几部分组成，简述各部分功能特点？答：运算器、控制器、存储器、输入输出设备及其接口电路。9、一个完整的计算机系统通常包括系统软件和应用软件、硬件系统和软件系统、计算机及其外部设备、系统硬件和系统软件这四种组合中的哪一种？答：硬件系统和软件系统。10、通常我们所说的32位机，指的是这种计算机CPU是什么样的？答：总线的数据宽度为32位。第2章习题解答1、8086/8088的CPU由哪两部分组成？它们的主要功能各是什么？答：由总线接口部件BIU和执行部件EU组成。 BIU主要负责CPU内部与存储器和I/O接口之间的信息传送，包括取指令、传送EU执行指令过程中需要的操作数和EU的执行结果。 EU则主要负责分析和执行指令，并产生相应的控制信号。 2、8086/8088 CPU中有哪些寄存器？其主要作用是什么？答：1）8个通用寄存器： AX、BX、CX、DX：暂存运算过程中的操作数、计算结果和其他信息。 BP、SP、SI、DI：主要用于访问内存时提供16位偏移地址。BP、SI、DI也可用于暂存运算过程中的操作数。 2）4个段寄存器： CS、DS、SS、ES：专门用于存放段地址。 3）IP：存

5、放代码段中指令的偏移地址。在程序执行过程中，它始终指向下一条要执行的指令，从而控制着程序的执行流程。 4）标志寄存器FLAGS：记录CPU的工作状态。3、状态标志和控制标志有何不同？8086/8088的状态标志和控制标志有哪些？答：8086/8088的状态标志有6个：CF、AF、SF、PF、OF、ZF，控制标志有3个：TF、DF、IF。 状态标志用于表示执行某种操作后ALU所处的状态，例如运算结果是否有溢出、最高位是否有进位等，这些状态是执行指令操作后自动设置的；而控制标志是人为设置的，每个控制标志将对某种特定的功能起控制作用，例如IF控制着CPU是否响应外设申请的可屏蔽中断请求。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？写出存储器地址：3FB0H：0053H的段地址、偏移地址和物理地址。答：8086系统中，逻辑地址由段地址和段内偏移地址构成，是用户编写程序时所用的地址。物理地址则是CPU与内存交换数据时所使用的地址。CPU在执行存储在内存中的程序时，需要将逻辑地址转换为物理地址：物理地址段地址16段内偏移地址。存储器地址 3FB0H：0053H 段地址：3

6、FB0H 偏移地址：0053H 物理地址：3FB53H5、什么是引脚的分时复用？请说出8086/8088CPU有哪些引脚是分时复用引脚？其要解决的问题是什么？答：引脚的分时复用指的是同一引脚在同一总线周期的不同状态（时钟周期）内功能不同，例如地址/数据引脚在总线周期的T1态作为地址总线使用，而在其他状态则作数据总线使用。 8086CPU的分时复用引脚有： AD0-AD15：地址/数据引脚 A19/S6-A16/S3：地址/状态引脚 BHE/S7：高8位数据总线允许/状态引脚 引脚复用技术主要是解决8086CPU封装芯片引脚数目受限制，引脚比较紧张而采取的措施。6、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的存储单元操作时，以下哪些信号应为低电平：M/ IO、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。答：当CPU完成将AH的内容送到物理地址为91001H的存储单元操作时，CPU执行的是将AH中的一个字节写入内存奇地址单元（91001H）的操作，此时M/IO=1（C

7、PU访问内存），RD=1，WR0 （写操作），BHE/S70（选中奇地址单元，数据通过高8位数据总线传送，BHE=0），DT/R=1（写操作）。 若CPU完成的是将物理地址为91001H的存储单元的内容送到AL中，CPU执行的是从内存偶地址单元（91000H）读取一个字节送入AL的操作，此时M/IO=1（CPU访问内存），RD=0（读操作），WR1，BHE/S71（选中偶地址单元，数据通过低8位数据总线传送，BHE=1，A00），DT/R=0（读操作）。7、什么是指令周期？什么是总线周期？什么是时钟周期？它们之间的关系如何？ 8086/8088 CPU读/写总线周期各包含多少个时钟周期？什么情况下需要插入Tw周期？应插入多少个Tw取决于什么因素？答：指令周期：一条指令从其代码被从内存单元中取出到其所规定的操作执行完毕，所用的时间称为相令的指令周期。 总线周期： CPU通过总线与内存或I/O端口之间，进行一个字节数据交换所进行的操作，称为一次总线操作，相应于某个总线操作的时间即为总线周期。 时钟周期：微机系统工作的最小时间单位，它取决于系统的主频率，系统完成任何操作所需要的时间均是时钟周

8、期的整数倍。 对以上三个概念分析后可知，指令周期应包含若干个总线周期，因为指令周期中进行的取指令、读/写内存或I/O端口操作都需要执行总线周期。而总线周期又包含若干时钟周期。 一个基本的8086读写总线周期通常包含4个时钟周期：T1态、T2态、T3态、T4态。 T1态：CPU输出地址信息，指示所要读写的内存单元或I/O端口的地址。 T2态-T4态：CPU读写内存单元或I/O端口。 如果系统中的内存或I/O端口读写速度较慢，不能及时进行数据传送，CPU将检测到READY引脚为低电平，此时CPU需要在T3态之后插入一个或若干个TW等待周期。插入多少个TW取决于READY引脚何时变为高电平，一旦CPU检测到READY引脚变为高电平，便会马上脱离TW，进入T4态。8、8086在结构上引入的最重要概念是什么？以后从8086到80286，到80386，到80486，直到Pentium4，每更新一代CPU，主要有什么改进？答：8086CPU在结构上引进的两个主要概念是： 指令流水线和存储器分段管理。 从8086到Pentium4，每更新一代CPU，主要的改进有： 80286： 指令流水线级数由808

9、6的两级提高至4级，提高了数据的吞吐率； 引进虚拟存储器概念，把外存当内存用，扩大了软件可使用的存储空间，解决了内存容量不足的问题； CPU的工作方式演变出两种：实方式和保护方式。在保护方式下80286可支持多任务多用户操作。 80386： CPU芯片封装开始采用PGA封装，以适应高频率环境； CPU增加一种新的工作方式：虚拟8086方式。 80486： CPU芯片开始采用通过相应的接口（Socket插座）安装到主板上； 芯片内部集成与CPU速度相当的高速缓冲存储器，提高了系统的运行速度； 首次采用RISC技术，可在一个时钟周期内执行一条指令； 采用突发总线方式提高与内存的数据交换速度； 引入倍频技术。 Pentium： 首次引进超标量结构，可在一个时钟周期内执行两条指令，极大地提高了程序的执行速度； 采用双Cache结构； 工作方式增加系统管理方式； 采用分支预测技术。 Pentium Pro： 超标量结构增加至3级，流水线级数增至14级，为设计和制造更高频率CPU创造了条件； 引进动态执行技术，使程序执行效率更高。 Pentium MMX： 增加MMX（多媒体扩展技术）指令集，增强了Pentium处理器在音像、图形和通信方面的能力。 Pe

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