微机原理答案1

第 1 章微型计算机系统概述

习题参考答案

1-1．微型计算机包括哪几个主要组成部分，各部分的基本功能是什么？

答：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口及系统总线组成。

CPU是微型计算机的核心部件，一般具有下列功能：进行算术和逻辑运算。暂存少量数据。对指令译码并执行指令所规定的操作。与存储器和外设进行数据交换的能力。提供整个系统所需要的定时和控制信号。响应其他部件发出的中断请求；总线是计算机系统各功能模块间传递信息的公共通道，一般由总线控制器、总线发送器、总线接收器以及一组导线组成；存储器是用来存储数据、程序的部件；I/O接口是微型计算机的重要组成部件，在CPU和外设之间起适配作用。1-2．CPU 执行指令的工作过程。

答：指令执行的基本过程：

（1）开始执行程序时，程序计数器中保存第一条指令的地址，指明当前将要执行的指令存放在存储器的哪个单元。

（2）控制器：将程序计数器中的地址送至地址寄存器MAR，并发出读命令。存储器根据此地址取出一条指令，经过数据总线进入指令寄存器IR。

（3）指令译码器译码，控制逻辑阵列发操作命令，执行指令操作码规定的操作。

（4）修改程序计数器的内容。

1-3．果微处理器的地址总线为20 位，它的最大寻址空间为多少？

答：220=1048576=1MB

1-4．处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有什么关系？

答：

微处理器是微型计算机的核心部件。微处理器配上存储器、输入/输出接口及相应的外设构成完整的微型计算机。以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就构成了完整的微型计算机系统。

1-5．下面十进制数分别转换为二进制、八进制和十六进制数：128，65535，1024

答：

128，二进制：10000000B，八进制：200O，十六进制：80H

65535，二进制：1111111111111111B，八进制：177777O，十六进制：FFFFH

1024，二进制：10000000000B，八进制：2000O，十六进制：400H

1-6．下面二进制数分别转换为十进制及十六进制数：1011.1010B，1111101.11 B

答：

1011.1010B，十进制：11.625，十六进制：B.AH

111101.11B，十进制：125.75,十六进制：7D.CH

1-7．(5487)10＝（0101010010000111）BCD＝1010101101111 B

1-8．设字长为8 位，请写出下列数的原码、反码、补码和移码：15，－20，－27/32 答：

[+15]原=00001111，[+15]反=00001111，[+15]补=00001111，[+15]移=10001111 [-20]原=10010100，[-20]反=11101011，[-20]补=11101100，[-20]移=01101100 [-27/32]原=1.1101100，[-27/32]反=1.0010011，[-27/32]补=1.0010100，

[-27/32]移=0.0010100

第 2 章微型计算机系统的微处理器

习题参考答案

2-1．086／8088 CPU 的功能结构由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？

答：8086/8088 CPU 的功能结构由以下两部分组成：总线接口单元BIU（Bus Interface Unit），执行部件EU （Execution Unit）。

总线接口单元BIU的主要功能是：负责与存储器、I/O端口进行数据传送。具体讲：取指令：总线接口部件从内存中取出指令后送到指令队列。预取指令。配合EU执行指令，存取操作数和运算结果。

执行部件EU 主要功能是：负责指令执行。

2-2．086 CPU 指令队列缓冲器的作用是什么？地址加法器的作用是什么？

答：8086/8088的指令队列分别为6/4个字节，存储预取的指令。

地址加法器用来产生20位物理地址。8086/8088可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16 位，因此需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构就是20位的地址加法器。

2-3．据8086 CPU 的结构，简述程序的执行过程。

答：设程序的指令代码已存放在存贮器中。为执行程序，CPU按照时钟节拍，产生一系列控制信号，有规则地重复进行以下过程。

（1）BIU从存贮器中取出一条指令存入指令队列。

（2）EU从指令队列取指令并执行指令。BIU利用总线空闲时间，从内存取第二条指令或取第三条指令存入指令队列。

（3）EU执行下一条指令。如果前面一条指令有写存贮器的要求，则通知BIU把前条指令结果写到存贮器中，然后再取指令存入指令队列。

（4）如指令执行要求读取操作数，由BIU完成。

（5）EU执行再下一条指令，返回（1）处继续执行上述操作过程。所以，程序的执行过程就是CPU取指令、分析指令、执行指令，再取指令这样一个循环重复过程。在指令执行过程中，利用EU分析指令操作码和执行指令时不占用总线操作时间的特点，BIU 自动地通过总线读取存贮器中的指令码存入BIU 指令队列，从而使BIU 与EU 并行工作，提高CPU 执行指令的速度。

2-4．什么是总线周期？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10 MHz，则一个时钟周期为多少？一个基本总线周期为多少？

答：总线周期：BIU通过系统总线对存储器或I／O端口进行一次读／写操作的过程称为一个总线周期。

8086／8088CPU的一个基本总线周期由4个时钟周期（T1~T4）组成，也称4个T状态。

若 CPU 的主时钟频率为0MHz，则一个时钟周期为10-7秒；一个总线周期为4×10-7秒。

2-5．复位信号RESET 到来后，8086／8088 CPU 的内部状态有何特征？系统从何处开始执行指令？

答：8086／8088 系统中，复位信号RESET 到来后，处理器内部的各寄存器和标志寄存器的内容自动设置为：

CS FFFFH DS 0000H

SS 0000H ES 0000H

IP 0000H 指令队列空

FR 0000H （禁止中断）

因CS＝FFFFH，IP＝0000，所以8086／8088 将从地址FFFF0H 开始执行指令。

2-6．在总线周期的T1～T4状态，CPU 分别执行什么操作？在CPU 的读／写总线周期中，数据在哪个状态出现在数据总线上？

答：CPU 在每个时钟周期内完成若干个基本操作，具体是：

T1 状态：CPU 向多路复用总线上发送地址信息指出要寻址的存储单元或外设端口地址。

T2 状态：CPU 从总线上撤消地址，使总线的低16 位置为高阻抗状态，为传输数据作准备。总线的高4 位输出本总线周期状态信息。这些状态信息用来表示中断允许状态、当前正在使用的段寄存器等。

T3 状态：CPU 在总线的高4 位继续输出总线周期状态信号。在总线的低16 位出现由CPU 写出的数据，或者从存储器或I／O 端口读入的数据。

T4 状态：总线周期结束。

在CPU 的读／写总线周期中，数据在T3 状态出现在数据总线上。

2-7．8086/8088读/写总线周期，微处理器是在( B )时刻采样READY信号，以便决定是否插入Tw。

A．T2 B. T3 C. T3下降沿 D. T2上升沿

2-8．8086/8088 系统中为什么要有地址锁存器？需要锁存哪些信息？

答：因8086/8088 系统中地址线、数据线是复用的，所以要有地址锁存器锁存T1 状态输出的地址。8086 系统锁存20 位地址及BHE 信号，8088 系统锁存20 位地址。