微机原理-第5版(周荷琴)-第13章 (4)
微机原理及应用第五版
微机在控制系统中的应用实例分析
工业自动化控制
微机作为控制器，通过采集传感器信号和执行器控制指令，实现 对生产过程的自动化控制。
智能家居系统
微机作为家庭控制中心，通过接收各种传感器的信号和用户的操作 指令，控制家居设备的运行。
交通信号控制
微机作为交通信号控制器，根据交通流量和路况信息，实时调整交 通信号灯的配时方案。
利用微机实现自动化生 产线的控制、监测和管
理。
信息技术
利用微机进行信息处理 、信息存储和信息传输
等。
人工智能
利用微机实现机器学习 、自然语言处理、图像 识别等人工智能技术。
02
微处理器结构与工作原理
典型微处理器结构
寄存器组：包括通用寄存 器、专用寄存器和控制寄 存器，用于暂存数据和指 令。
控制单元：负责指令的取 指、译码和执行控制。
USB总线
USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种串行数据传输的总线标准，具有即插即用、热插拔 等特点，被广泛应用于计算机外部设备连接。
通信接口电路及数据传输方式
通信接口电路
通信接口电路是实现计算机与外部设 备之间数据传输的硬件电路，包括并 行接口电路和串行接口电路两种类型 。
06
总线与通信接口技术
总线概述及分类
01
总线定义
总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线。
02
总线分类
根据总线所处位置的不同，总线可分为内部总线和外部总线；根据总线
上传输信息类型的不同，总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。
03
总线标准
为了解决不同设备之间的兼容性问题，计算机中采用了标准化的总线，
微型计算机原理与接口技术第五版课后答案
微型计算机原理与接口技术第五版课后答案【篇一：《微型计算机原理与接口技术》(第三版)习题答案】（1）用二进制数表示数据和指令；（2）指令和数据存储在内部存储器中，按顺序自动依次执行指令；（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成基本硬件系统；（4）由控制器来控制程序和数据的存取及程序的执行；（5）以运算器为核心。
1.3 微型计算机的特点和主要性能指标有那些?【解答】除具有运算速度快、计算精度高、有记忆能力和逻辑判断能力、可自动连续工作等基本特点以外，还具有功能强、可靠性高、价格低廉、结构灵活、适应性强、体积小、重量轻、功耗低、使用和维护方便等。
微型计算机的性能指标与系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配备等有关。
常用的微型计算机性能指标主要有：字长、主频、内存容量、指令数、基本指令执行时间、可靠性、兼容性、性能价格比等。
1. 微机系统的硬件由哪几部分组成？答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，i/0接口，系统总线），外围设备，电源。
2. 什么是微机的总线，分为哪三组？答：是传递信息的一组公用导线。
分三组：地址总线，数据总线，控制总线。
3. 什么是总线，微机中的总线通常分为哪几类？答：是一组信号线的集合，是一种在各模块间传送信息的公共通路；有四类，片内总线，微处理器总线，系统总线，外总线。
4. 8086/8088cpu的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什么？答：总线接口部件（biu）功能：根据执行单元eu的请求完成cpu与存储器或io设备之间的数据传送。
执行部件（eu），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。
5. 8086指令队列的作用是什么？答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让cpu轮番进行取指和执行的工作，从而提高cpu的利用率。
微机原理第5版周荷琴
采样脉冲S(t)是周期Δ、宽度t0的矩形脉冲序列。 采样脉冲出现时, S接通t0秒, 其余时间断开。 结果, 输出宽度t0、周期Δ的脉冲序列x(nΔ), 序列幅
度被x(t)所调制, 这个过程就是采样。
x(nΔ)序列即为采样所得的离散模拟量。
➢量化单位q：每个 分层包含的电压 范围;
➢q越小, 采样精度 越高。
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10.1 概述
第10章 A/D和D/A
数字量编码：数字量可用若干种代码来编码。 图中为3位二进制编码，即用000~111表示数字 量0~7。
采样率fS：采样间隔t的倒数，t越小，fS越高， 即每秒采集的点数越多，数字信号越接近于原 信号。
N=d12-1+d22-2+…+dn2-n ➢ 系数di=0或1，是二进制小数中第i位上的数码。 ➢ 2-n是小数各位上的加权。第1位加权最大为1/2（最高
有效位MSB）；最右边第n位加权最小为1/2n（最小 有效位LSB），等于量化单位q。
➢ 自然二进制编码的小数点不表示出来。
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10.1 概述
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10.1 概述
2. 编码
第10章 A/D和D/A
数字量编码：经采样和量化后，模拟量数 字量，数字量要用代码表示。
编码的形式：如，二进制码、BCD码、ASCII 码等。
常用编码形式：自然二进制编码，双极性二 进制编码。
选定编码方式：特定器件中编码方式是固定 的，有些器件可通过外部连线来选择几种编 码方式。
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10.1 概述
自然二进制码
第10章 A/D和D/A
量化过程将参考电压VR设定的满量程（FSR）电压 值分成2n等分，然后看采样值落在哪个分层内，便量 化成相应的数字量。因此输入模拟量与满量程的比值 是小于1的小数。用二进制小数形式表示数字量，即 自然二进制码。
微机原理与接口技术周荷琴第5版课件
内容结构
课件特点：介绍课件的特色 和亮点
适用对象：说明课件适用于 哪些学生或人群
课件概述：介绍课件的基本 内容和结构
学习目标：明确通过学习该课 件，学生能来自达到的学习目标和能力提升
微机原理部分
微机基本结构
微处理器：计 算机的“大
脑”，负责执 行指令
存储器：存储 程序和数据， 分为内存和外
存
输入/输出接口： 实现微机与外 部设备之间的
指令系统与汇编语言的优缺点：指令系统效率高，但可读性差；汇编语言可读性强，但效率低
接口技术部分
I/O接口基本概念
I/O接口定义： 输入/输出接口是 计算机与外部设 备之间的连接器， 实现数据传输和 控制信号的传递。
I/O接口功能： 缓冲、转换、隔 离和编址等功能， 确保计算机与外 部设备之间的正
实验操作规范：按照实验指导书的要求进行操作，确保实验结果的准确性和可靠性
实验后整理：清理实验现场，关闭实验设备，整理实验数据和报告
实验报告撰写要求
实验目的和要求： 明确实验目的和 要求，确保实验 内容与课程目标
一致。
实验原理和步骤： 详细阐述实验原 理和步骤，包括 实验设备、操作
流程等。
实验数据记录和 分析：记录实验 数据，并对数据 进行整理、分析 和解释，以得出
实验结论。
实验结果讨论和 总结：对实验结 果进行讨论和总 结，指出实验的 优缺点，并提出
改进意见。
实验报告格式和规 范：遵循实验报告 的格式和规范，包 括标题、摘要、目 录、正文等部分， 确保报告清晰、整
洁、易于理解。
习题与答案解析
习题集锦
习题1：微机原理 与接口技术基础题
习题2：微机原理 与接口技术应用题
《微机原理与接口》习题及参考答案 周明德第五版
《微机原理与接口》课程习题及参考答案2012年秋季第一章习题（教材P29）作业11.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？【解】把CPU（运算器和控制器）集成在一个芯片上，即为微处理器。
微处理器加上部分存储器和外设（或外设接口）就构成了微型计算机。
微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成微型计算机系统。
1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应该具备哪些主要功能？【解】CPU主要由算术逻辑单元、指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列、寄存器组、标志寄存器等组成。
CPU主要功能是进行算术逻辑运算，以及控制计算机按照程序的规定自动运行。
1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点？【解】采用总线结构，扩大了数据传送的灵活性，减少了连线；而且总线可以标准化，易于兼容和工业化生产。
1.4 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果一个系统的数据和地址合用一组总线或者合用部分总线，那么要靠什么来区分地址和数据？【解】数据总线是双向的，地址总线是单向的。
采用数据和地址线复用，主要靠信号的时序来区分。
通常在读写数据时，在复用的总线上先输出地址信息，然后再传送数据。
第二章习题（教材P43）作业22.9 8086的基本程序执行寄存器是由哪些寄存器组成的？【解】8086的基本程序执行寄存器组成如下：⑴ 8个通用寄存器：可用于存放操作数和指针。
⑵ 4个段寄存器：保存段基值（或段选择子）。
⑶ 1个标志寄存器：保存状态位和控制标志位。
⑷ 1个指令指针寄存器：存放下一条要执行的指令的指针。
2.13 如何形成指令中的各种条件码？【解】指令中的条件码，即标志寄存器中的状态标志。
它们主要由算术和逻辑运算指令设置或清除。
也有设置和清除某些状态标志位的专用指令。
2.16 段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP＝FF00H，此时，指令的物理地址为多少？【解】指令的物理地址 = 1200H×16 + FF00H = 21F00H2.17 8086微处理器的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？【解】8086微处理器的执行部件负责指令的执行。
微机原理及应用(第五版)PPT课件
7位不用
最高位是符号位
2021
微机原理及应26用
1.2.3 实型数
任何一个二进制数可以表示成: N=+Y×2J 称为浮点表示法
80387规定： 指数采用移码表示。短型实数阶码占8位;长型实数
• 80386对字符串的操作有:移动;传送; 比较;查找等.
• 分类:字节串;字串;双字串.
2021
微机原理及应22用
1.1.5 位及位串
• 80x86CPU都支持位操作.80386/80486有位串操 作.位串最长是232个位.
• 位偏移量:一个位在位串中的地址.由字节地址 和位余数组成.
设位串是从ｍ地址开始存储的,位偏移量分别为23 和-18的位在什么地方?
例
11110010B
左移一位 11100100B
右移一位 11111001B
[-14]补 [-28]补 [-7]补
2021
微机原理及应19用
3).反码表示的负数
左移和右移空位全补1.
例
11110001B
左移一位 11100011B
右移一位 11111000B
7.有关0的问题
[-14]补 [-28]补 [-7]补
• 二进制:数的后面加后缀B. • 十进制:数的后面加后缀D或不加. • 十六进制:数的后面加后缀H.
2021
微机原理及应5用
1.1.3 整数
1.无符号数
8、16、32位全部用来表示数值本身。
最低位LSB是0位，最高位MSB是7、15、31。
2.带符号整数
《微机原理与接口》习题及参考答案周明德第五版
《微机原理与接口》习题及参考答案周明德第五版2022年秋季第一章习题（教材P29）作业11.1微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？【解】把CPU（运算器和控制器）集成在一个芯片上，即为微处理器。
微处理器加上部分存储器和外设（或外设接口）就构成了微型计算机。
微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成微型计算机系统。
1.2CPU在内部结构上由哪几部分组成？CPU应该具备哪些主要功能？【解】CPU主要由算术逻辑单元、指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列、寄存器组、标志寄存器等组成。
CPU主要功能是进行算术逻辑运算，以及控制计算机按照程序的规定自动运行。
1.3微型计算机采用总线结构有什么优点？【解】采用总线结构，扩大了数据传送的灵活性，减少了连线；而且总线可以标准化，易于兼容和工业化生产。
1.4数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处？如果一个系统的数据和地址合用一组总线或者合用部分总线，那么要靠什么来区分地址和数据？【解】数据总线是双向的，地址总线是单向的。
采用数据和地址线复用，主要靠信号的时序来区分。
通常在读写数据时，在复用的总线上先输出地址信息，然后再传送数据。
第二章习题（教材P43）作业22.98086的基本程序执行寄存器是由哪些寄存器组成的？【解】8086的基本程序执行寄存器组成如下：⑴8个通用寄存器：可用于存放操作数和指针。
⑵4个段寄存器：保存段基值（或段选择子）。
⑶1个标志寄存器：保存状态位和控制标志位。
⑷1个指令指针寄存器：存放下一条要执行的指令的指针。
2.13如何形成指令中的各种条件码？【解】指令中的条件码，即标志寄存器中的状态标志。
它们主要由算术和逻辑运算指令设置或清除。
也有设置和清除某些状态标志位的专用指令。
2.16段寄存器CS＝1200H，指令指针寄存器IP＝FF00H，此时，指令的物理地址为多少？【解】指令的物理地址=1200H某16+FF00H=21F00H2.178086微处理器的执行部件有什么功能？由哪几部分组成？【解】8086微处理器的执行部件负责指令的执行。
微型计算机原理与接口技术（第5版）课后答案及问题墙
微型计算机原理与接口技术（第5版）课后答案及问题墙微型计算机原理与接口技术（第5版）课后答案及问题墙第一章绪论{崔文韬问}：课后习题第一题，二进制数与十进制数转换。
{崔文韬答}:11001010B=202D,00111101B=61D,01001101B=77D,101001 00B=164D。
{崔文韬问}：课后习题第二题，16进制数与十进制数转换。
{崔文韬答}：12CH=300D，0FFH=255,3A8DH=14989D，5BEH=1470D{崔文韬问}：课后习题第三题，十进制数转化为二进制数和16进制数。
{杨艺答}：25D=19H=00011001B，76D=4CH=01001100B，128D=100H=0000000100000000B，134D=106H=0000000100000110B{杨艺答}：128D=80H=10000000B，134D=86H=10000110B {崔文韬问}：课后习题第四题，写出10进制数的BCD码{杨艺答}：327D=（001100100111）BCD，1256D=（0001001101010110）BCD{杨艺答}：1256D=（0001001001010110）BCD{崔文韬问}：英文单词About的ASCII码{沙猛答}：3935H{王金鑫改}:41H，62H，6FH，75H，74H{崔文韬问}：数字95的ASCII码{王金鑫答}:39H，35H{崔文韬问}：课后习题第六题：10进制数的原码、补码、反码{杨艺答}：【+42】原=00101010B=【+42】反=【+42】补【-42】原=10101010B，【-42】反=11010101B，【-42】补=11010110B【+85】原=01010101B=【+85】反=【+85】补【-85】原=11010101B，【-85】反=10101010B，【-85】补=10101011B{崔文韬问}：机器语言或者机器码（Machine Code），汇编语言（Assemble Language），高级语言的定义{沙猛答}：机器码：计算机只认得二进制数码，计算机中的所有指令都必须用二进制表示，这种用二进制表示的指令称为机器码。
chp1微机原理与接口技术-周荷琴第5版ppt课件
例：将(1000110.01)B转换为八进制数和十六进制数。
1 000 110 . 01
001 000 110 . 010
(1 0
第10页，共31页。
6 . 2 )O
二进制数到十六进制数的转换：
（1000110.01）B = 100 0110 . 01
0100 0110 . 0100
八进制数的运算规则为“逢八进一，借一当八”。
八进制表示数值方法如下： n
NO = ± i=-mKi * 8i
其中：K = 0 、1、2、3、4、5、6、7 i
例：（467.6)O=4 * 82 + 6 * 81 + 7 * 80 + 6 * 8-1
第5页，共31页。
5、进制间的转换
1、二进制数和十进制数之间的转换 （1）、二进制数转换为十进制数或十六进制或八进制数 方法：按二进制数的位权进行展开相加即可。
数值部 分按位求反。
X
2n1 X ≥0
X (2n 1) X 0≥ X -2n1
[+0]反=00000000 [-0]反=1111111
[+1100111]反=01100111 [-1100111]反=10011000 8位反码所表示的范围：-127～+127
第17页，共31页。
3、 补码表示法
(4 6 . 4)H
C、八进制、十六进制数到二进制数的转换
方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按顺序写出 每位八进制（十六进制）数对应的二进制数，所得结果即 为相应的二进制数。
例：将(352.6)o转换为二进制数。
3 5 2. 6
011 101 010 110 =(11 101 010 . 11)B
微型计算机原理与接口技术第五版周荷琴课后答案
微型计算机原理与接口技术第五版周荷琴课后答案【篇一：《微型计算机原理与接口技术》周荷琴_吴秀清(第三版)课后习题答案】现在已演化为以存储器为中心的结构。
2. 微处理器，微型计算机，微型计算机系统有什么联系与区别？答：微处理器是微型计算机系统的核心，也称为cpu（中央处理器）。
主要完成：①从存储器中取指令，指令译码；②简单的算术逻辑运算；③在处理器和存储器或者i/o 之间传送数据；④程序流向控制等。
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。
三者关系如下图：3. 微处理器有哪些主要部件组成？其功能是什么？答：微处理器是一个中央处理器，由算术逻辑部件alu、累加器和寄存器组、指令指针寄存器ip、段寄存器、标志寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。
算术逻辑部件alu 主要完成算术运算及逻辑运算。
累加器和寄存器组包括数据寄存器和变址及指针寄存器，用来存放参加运算的数据、中间结果或地址。
指令指针寄存器ip 存放要执行的下一条指令的偏移地址，顺序执行指令时，每取一条指令增加相应计数。
段寄存器存放存储单元的段地址，与偏移地址组成20 位物理地址用来对存储器寻址。
标志寄存器flags 存放算术与逻辑运算结果的状态。
时序和控制逻辑部件负责对整机的控制：包括从存储器中取指令，对指令进行译码和分析，发出相应的控制信号和时序，将控制信号和时序送到微型计算机的相应部件，使cpu内部及外部协调工作。
内部总线用于微处理器内部各部件之间进行数据传输的通道。
4. 画一个计算机系统的方框图，简述各部分主要功能。
答：计算机系统由硬件（hardware）和软件（software）两大部分组成。
硬件是指物理上存在的各种设备，如显示器、机箱、键盘、鼠标、硬盘和打印机等，是计算机进行工作的物质基础。
软件是指在硬件系统上运行的各种程序、数据及有关资料。
微型计算机原理与接口技术(周荷琴着)课后答案
第一章1.什么是冯·诺依曼机？答：冯·诺依曼于1945年提出了存储程序的概念和二进制原理，利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为冯·诺依曼机。
它包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个组成部分。
早期的冯·诺依曼机结构上以运算器和控制器为中心，随着计算机体系结构的发展，现在已演化为以存储器为中心的结构。
2.微处理器，微型计算机，微型计算机系统有什么联系与区别？答：微处理器是微型计算机系统的核心，也称为CPU（中央处理器）。
主要完成：①从存储器中取指令，指令译码；②简单的算术逻辑运算；③在处理器和存储器或者I/O之间传送数据；④程序流向控制等。
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。
三者关系如下图：3.微处理器有哪些主要部件组成？其功能是什么？答：微处理器是一个中央处理器，由算术逻辑部件ALU、累加器和寄存器组、指令指针寄存器IP、段寄存器、标志寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。
算术逻辑部件ALU主要完成算术运算及逻辑运算。
累加器和寄存器组包括数据寄存器和变址及指针寄存器，用来存放参加运算的数据、中间结果或地址。
指令指针寄存器IP存放要执行的下一条指令的偏移地址，顺序执行指令时，每取一条指令增加相应计数。
段寄存器存放存储单元的段地址，与偏移地址组成20位物理地址用来对存储器寻址。
标志寄存器flags存放算术与逻辑运算结果的状态。
时序和控制逻辑部件负责对整机的控制：包括从存储器中取指令，对指令进行译码和分析，发出相应的控制信号和时序，将控制信号和时序送到微型计算机的相应部件，使CPU 内部及外部协调工作。
内部总线用于微处理器内部各部件之间进行数据传输的通道。
4.画一个计算机系统的方框图，简述各部分主要功能。
答：计算机系统由硬件（Hardware）和软件（Software）两大部分组成。
微机原理与接口技术周荷琴课后习题答案
微机原理与接口技术习题参考答案第一章（p20）1、参考答案：冯•诺伊曼计算机的设计思想（EDVAC方案：存储程序通用电子计算机方案）：①计算机分为计算器、控制器、存储器、输入和输出装置五个部分；②计算机内采用二进制；③将程序存储在计算机内，简称“程序存储”。
其中第三点是冯•诺依曼计算机设计的精华，所以人们又把冯•诺依曼原理叫做程序存储原理，即程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器则按程序指定的逻辑顺序把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。
冯•诺伊曼计算机主要以运算器和控制器为中心，结构框图如下图所示。
2、参考答案：微处理器就是中央处理器CPU，是计算机的核心，单独的CPU不能构成计算机系统；微型计算机由微处理器、主存储器、I/O接口（注意：不是I/O设备）组成；而微型计算机系统除了包括微型计算机外，还有系统软件（即操作系统）、应用软件、外存储器和I/O设备等。
微型计算机系统结构如下图所示。
3、答案略，见p6～74、答案略，见图2，或教材图1-35、答案略，见p12~136、参考答案：由于8086微处理器的地址总线的宽度为20位，所以它可寻址220＝1M字节的存储空间；而PentiumII微处理器的地址总线的宽度为36位，所以它可寻址236=64G字节的存储空间。
7、参考答案：①PCI(Peripheral Component Interconnect:外围设备互联)，是Intel公司1992年发布486微处理器时推出的32/64位标准总线，数据传输速率位132MB/s，适用于Pentium微型计算机。
PCI总线是同步且独立于微处理器的具有即插即用(PNP:Plug and play，所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序）的特性.PCI总线允许任何微处理器通过桥接口连接到PCI 总线上。
微型计算机原理与接口技术第五版课后答案
微型计算机原理与接口技术第五版课后答案【篇一：《微型计算机原理与接口技术》(第三版)习题答案】（1）用二进制数表示数据和指令；（2）指令和数据存储在内部存储器中，按顺序自动依次执行指令；（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成基本硬件系统；（4）由控制器来控制程序和数据的存取及程序的执行；（5）以运算器为核心。
1.3 微型计算机的特点和主要性能指标有那些?【解答】除具有运算速度快、计算精度高、有记忆能力和逻辑判断能力、可自动连续工作等基本特点以外，还具有功能强、可靠性高、价格低廉、结构灵活、适应性强、体积小、重量轻、功耗低、使用和维护方便等。
微型计算机的性能指标与系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配备等有关。
常用的微型计算机性能指标主要有：字长、主频、内存容量、指令数、基本指令执行时间、可靠性、兼容性、性能价格比等。
1. 微机系统的硬件由哪几部分组成？答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，i/0接口，系统总线），外围设备，电源。
2. 什么是微机的总线，分为哪三组？答：是传递信息的一组公用导线。
分三组：地址总线，数据总线，控制总线。
3. 什么是总线，微机中的总线通常分为哪几类？答：是一组信号线的集合，是一种在各模块间传送信息的公共通路；有四类，片内总线，微处理器总线，系统总线，外总线。
4. 8086/8088cpu的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什么？答：总线接口部件（biu）功能：根据执行单元eu的请求完成cpu与存储器或io设备之间的数据传送。
执行部件（eu），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。
5. 8086指令队列的作用是什么？答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让cpu轮番进行取指和执行的工作，从而提高cpu的利用率。
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13.4 中断和异常
第13章 32位机
1.中断描述符表IDT和门描述符
1）中断描述符表IDT
IDT表包含一系列8字节的中断描述符。 将中断向量号 N8，便可在 IDT 表中找出中断描述符。 例
如，N=2时，在表中偏移地址 N8=16处，可找到 2号中断 描述符。 每个描述符为 8 字节， IDT表最大长度为 256 项×8字节 / 项 ＝2KB。 IDT表中只能包含中断门、陷阱门或任务门描述符。 IDT 表可位于内存任意位置，中断描述符表寄存器 IDTR 确定其始址和限长。
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第13章 32位机
外部中断源
（1）局部中断 直接从LINT[1,0]引脚引入。 Local APIC模块内部产生，包括 • APIC定时器中断 • 性能监控中断 • 热传感器中断 • APIC内部错中断
模块内部设置了局部中断向量表LVT，来管理这5
种局部中断源。
13.4 中断和异常
第13章 32位微型机
《微型计算机原理与接口技术》
第 5版
32位微型机的基本 工作原理
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第13章
13.4 中断和异常
第13章 32位机
13.4 保护模式下的中断和异常
13.4.1 中断和异常
13.4.2 保护模式下中断和异常
的处理
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13.4 中断和异常
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第13章 32位机
3）转移方式比较
使用中断门或陷阱门 , 由当前任务内的一个过程
进行转移, 比较简单，可很快转移到处理程序。 但处理程序要负责保存及恢复处理器的寄存器内 容，以便返回。
通过任务门由另一个任务进行转移 , 优点 : 寄存
器内容都自动保存；允许处理程序使用一个新的 0级堆栈，防止系统崩溃；处理程序可与其它任 务隔离。但任务切换时必须保存所有机器状态， 速度较慢。
第13章 32位机
13.4.1 中断和异常
实模式下，与8086那样，中断可由外部事件引起，从
NMI和INTR脚引入，也可由软中断指令INT n或CPU 运行中发生的意外情况引起。 保护模式下，除了可由外部事件和软中断指令 INT n 引起中断外，还会因CPU执行程序中出现的内部错误 引起中断，这种内部中断称为异常（Exception）。 异常向操作系统报告不正常或不合法的各种事件，使 OS 能对资源进行强制控制。例如，除法指令执行中 除数等于 0，检查到页异常、段不存在等问题，发现 特权级不正常等情况下，指令不能成功执行，就会产 生异常。 软中断指令INT 3和溢出中断指令INTO也属于异常。
中断包括外部中断和软件中断两大类。
1）外部中断
IA-32 处理器用高级可编程中断控制器 (APIC) 处理外部中
断, APIC由Local APIC模块、I/O APIC模块和总线组成。
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(1) Local APIC模块 集成在CPU内，它可接收：
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（2）系统中断 系统中的 PCI 、 IDE 、 ISA 等设备，都可将请求送 I/O APIC 的引脚 INTIN0~15 上，产生系统中断请求。 I/O APIC 模 块 顺 序 查 询 这 16 个 引 脚 ， 确 定 n 并 提 交 给 Local APIC处理。
若指向任务门，便进行任务切换操作，转到中断
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1）通过中断门或陷阱门的转移
转移步骤：
①由N8选中IDT表中的一个中断门或陷阱门描述符。 ②从IDT表中取出门描述符并作相关检查。 ③把代码段描述符装入CS的高速缓存。 ④压栈操作,保护断点和标志寄存器。转移是否改变特权级， 决定压栈步骤。
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当CPU接收到一个中断或检测到一个异常时，就挂起
当前运行的程序或任务，转去执行中断或异常处理程 序。完成后再恢复被中断的程序或任务。只有出现了 不可恢复的异常或中断，当前运行程序才被迫中止。
每种中断和异常对应一个中断向量n，n=0～255。 0～31是异常的向量号，其中20～31保留。
（3）内部处理器间中断IPIs 多处理器系统中，处理器向Local APIC模块中的中断 命令寄存器 ICR写入命令字，即启动内部处理器间中 断IPIs。IPIs也能送到另一个处理器。
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2）软件中断 利用软件中断指令INT n产生的中断，n可 以是0～255。
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2）通过任务门的转移
①由N8选中IDT中的一个任务门描述符。 ②将任务门中的 TSS 段选择子装入任务寄存器 TR ，由 TR 在 GDT 表中选中TSS描述符。 ③将TSS描述符装入TR高速缓存。 ④根据TR高速缓存的内容, 确定TSS的基址、限长等, 再由TSS段 转入相应的中断或异常处理程序。
3种类型:
• 故障 • 陷阱 • 中止
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（1）故障（Fault） 一种能被修正的异常，故障排除后，程序就可恢复执行。 发现故障后，处理器保存该指令执行前的状态，即把该指 令（而非下条指令）的CS:EIP作为返址存入异常处理程 序的返回堆栈。 （2）陷阱（Trap） 执行陷阱指令后产生的异常。单步和断点指令（INT 3） 就属于陷阱。 所保存的断点CS:EIP指向引起陷阱指令的下一条将要执 行的指令。 （3）中止（Abort） 系统出现严重情况时产生的一种异常，引起中止的指令的 位置无法精确确定。 产生中止时，正在执行的程序不能被恢复执行。处理程序 重建各种表格，可能需要重新启动操作系统。
386定义了14个异常，n=0～16（2，15除外）；
486增加了对界检查错异常（#AC）； P6增加了机器检查错异常（#MC）；
P III增加了SIMD浮点异常（XF#）。
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13.4.2 保护模式下中断和异常
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⑤转入中断处理程序。由 CS中的基址+偏移量（中断门或 陷阱门中）转入中断处理程序。中断门转移中置IF=0， 禁止INTR中断。陷阱门不改变IF位。
⑥执行IRET指令从中断或异常处理程序返回原程序。从栈 中弹出 EIP 和 CS, 再弹出 EFLAGS 和错误代码，恢复特 权级。若改变了大学
13.4 中断和异常
第13章 32位机
中断或异常处理时，要将EFLAGS、CS、EIP等值压
入堆栈，以便正确返回。 有些异常发生时，会产生错误代码，也要将其压入堆 栈，它能帮助异常处理程序确定异常产生的原因。 2）异常类型 保护模式下的异常和中断见表13.4。n=0～255，其中 0～19为异常，32～255中断，20～31保留。
2）中断门、陷阱门和任务门描述符
这些描述符的含义和格式已在前面介绍过。
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13.4 中断和异常
第13章 32位机
2.中断响应和异常处理的步骤
由硬件自动实现的中断响应和异常处理，会进行各种
检查，如检查通过，则执行下一步。
1）超限检查 首先检查中断向量号 N 所索引的门描述符是否超出 IDT 界 限，如超出则引起通用保护故障（#GP）。 2）门描述符检查 从IDT中取出门描述符，分解出段选择子、偏移量和属性 类型，进行相关的检查。 3）特权级检查 如果是由INT n、INT 3或INTO指令引起的中断或异常， 还要进行特权检查。 4）转入中断或异常处理程序 根据门描述符类型转入中断或异常处理程序。对于异常处 理程序，还要根据类型确定返回点；如有错误代码，要在 处理之前，将出错码压入堆栈。 中国科学技术大学
32～255是用户可选的中断向量号。
程序以 n为索引，在 IDT 表中查找出对应的中断 /异常
描述符，再找出其处理程序入口，转去执行。 中断 /异常程序的最后要有 IRET（或 IRETD）指令， 通过它返回被中断的程序。
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13.4 中断和异常
第13章 32位机
1. 中断
的处理
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在实模式下中断转移方法与8086相同：
以中断类型号 4 为偏移量，在中断向量表中 找到入口，读取CS: IP，转中断处理程序。
在保护模式下响应中断和异常时
以中断向量号N为索引，在 IDT表中找出描述 符，根据其内容转中断或异常处理程序。
• 局部中断，可从LINT[1，0]脚引入，也可从模块
内部产生； • 系统中断，由外部引入，经I/O APIC模块产生中 断。 (2) I/O APIC模块 装在系统板上，经系统总线实现 APIC 技术。它可接收外部硬件中断请求，并决 定中断向量号 n，由系统总线送给 Local APIC处 理。 (3) 总线
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第13章 32位机
3. 各种转移方式
处理中断或异常时 , 先用向量号 N 作 Index( 索引 ),
从IDT表中找出相应的描述符。
若指向中断门或陷阱门 ,
便调用中断或异常处理 程序, 类似于用Call指令去调用一个调用门； 或异常处理程序，类似于用call指令去调用一个任 务门。