现代微型计算机与接口教程(杨文显)第一章课后答案

1、习 题 一1. 8086CPU由哪几个部件构成？它们的主要功能各是什么？8086 CPU由指令执行部件EU和总线接口部件BIU两个部份组成。指令执行部件主要功能是执行指令。总线接口部件的主要功能是完成访问存储器或I/O端口的操作： 形成访问存储器的物理地址； 访问存储器取得指令并暂存到指令队列中等待执行； 访问存储器或I/O端口以读取操作数参与EU运算，或存放运算结果。2. 什么是逻辑地址？什么是物理地址？它们各自如何表示？如何转换？程序中使用的存储器地址称为逻辑地址，由16位“段基址”和16位“偏移地址”（段内地址）组成。段基址表示一个段的起始地址的高16位。偏移地址表示段内的一个单元距离段

2、开始位置的距离。访问存储器的实际地址称为物理地址，用20位二进制表示。将两个16位二进制表示的逻辑地址错位相加，可以得到20位的物理地址：物理地址段基址16 + 偏移地址在32位CPU的保护模式下，“逻辑地址”的表示产生了一些变化，请参考第8章的相关内容。3. 什么是“堆栈”？它有什么用处？在使用上有什么特点？堆栈是内存中的一块存储区，用来存放专用数据。例如，调用子程序时的入口参数、返回地址等，这些数据都按照“先进后出”的规则进行存取。SS存放堆栈段的段基址，SP存放当前堆栈栈顶的偏移地址。数据进出堆栈要使用专门的堆栈操作指令，SP的值在执行堆栈操作指令时根据规则自动地进行修改。X=36H=0

3、0110110BY=78H=01111000B (= 10111110BCF=1, SF=1, OF=0, PF=1, ZF=0, AF=14. 设X=36H，Y=78H，进行X+Y和XY运算后FLAGS寄存器各状态标志位各是什么？X=36H=00110110BY=78H=01111000B (+= 10101110BCF=0, SF=1, OF=1, PF=0, ZF=0, AF=05. 按照传输方向和电气特性划分，CPU引脚信号有几种类型？各适用于什么场合？CPU引脚传输的信号按照传输方向划分，有以下几种类型：输出：信号从CPU向外部传送；输入：信号从外部送入CPU；双向：信号有时从外部送

4、入CPU，有时从CPU向外部传送。双向信号主要用于数据信号的传输；输出信号用于传输地址信号和一些控制信号；输入信号主要用于传输外部的状态信号（例如READY）和请求（中断、DMA）信号。按照信号的电器特性划分，有以下几种类型：一般信号：用来传输数据/地址信号时，高电平表示“1”，低电平表示“0”；用来表示正逻辑的控制/状态信号时，“1”表示有效，“0”表示信号无效；用来表示负逻辑的控制/状态信号时，“0”表示有效，“1”表示信号无效。三态信号：除了高电平、低电平两种状态之外，CPU内部还可以通过一个大的电阻阻断内外信号的传送，CPU内部的状态与外部相互隔离，也称为“悬浮态”。CPU放弃总线控制

5、权，允许其他设备使用总线时，将相关信号置为“悬浮态”。6. 8086CPU以最小模式工作，现需要读取内存中首地址为20031H的一个字，如何执行总线读周期？请具体分析。为了读取内存中首地址为20031H的一个字，需要执行二个总线读周期。第一个总线周期读取20031H字节内容，进行的操作如下。T1状态： = 1，指出CPU是从内存读取数据。随后CPU从地址/状态复用线（A19/S6A16/S3）和地址/数据复用线（AD15AD0）上发出读取存储器的20位地址20031H。为了锁存地址，CPU在T1状态从ALE引脚输出一个正脉冲作为地址锁存信号。由于需要读取高8位数据线上的数据（奇地址），= 0。

6、为了控制总线收发器8286接受数据， = 0。T2状态： 地址信息撤消，地址/数据线AD15AD0进入高阻态，读信号开始变为低电平（有效），=0，用来开放总线收发器8286。T3状态: CPU检测READY引脚信号。若READY为高电平（有效）时，表示存储器或I/O端口已经准备好数据，CPU在T3状态结束时读取该数据。若READY为低电平，则表示系统中挂接的存储器或外设不能如期送出数据，要求CPU在T3和T4状态之间插入1个或几个等待状态Tw。TW状态：进入TW状态后，CPU在每个TW状态的前沿（下降沿）采样READY信号，若为低电平，则继续插入等待状态TW 。若READY信号变为高电平，表示

7、数据已出现在数据总线上，CPU从AD15AD0读取数据。T4状态：在T3（TW）和T4状态交界的下降沿处，CPU对数据总线上的数据进行采样，完成读取数据的操作。第二个总线周期读取地址为20032H字节的内容。CPU发出的信号与第一个周期类似，区别在于T1状态CPU发出存储器地址为20032H，由于只需要读取低8位数据线上的数据（偶地址），=1。在CPU内部，从20031H读入的低位字节和从20032H读入的高位字节被拼装成一个字。7. 8086CPU有几种工作方式？各有什么特点？8086/8088 CPU有两种工作模式：最大工作模式和最小工作模式。所谓最小工作模式，是指系统中只有一个8086/

8、8088处理器，所有的总线控制信号都由8086/8088 CPU直接产生，构成系统所需的总线控制逻辑部件最少，最小工作模式因此得名。最小模式也称单处理器模式。最大模式下，系统内可以有一个以上的处理器，除了8086/8088作为“中央处理器”之外，还可以配置用于数值计算的8087“数值协处理器”、用于I/O管理的“I/O协处理器”8089。各个处理器发往总线的命令统一送往“总线控制器”，由它“仲裁”后发出。CPU两种工作模式由引脚决定，接高电平，CPU工作在最小模式；将接地，CPU工作在最大模式。8. 分析8086CPU两个中断输入引脚的区别，以及各自的使用场合。INTR用于输入可屏蔽中断请求信

9、号，电平触发，高电平有效。中断允许标志IF= 1时才能响应INTR上的中断请求。NMI用于输入不可屏蔽中断请求信号，上升沿触发，不受中断允许标志的限制。CPU一旦测试到NMI请求有效，当前指令执行完后自动转去执行类型2的中断服务程序。NMI引脚用于连接CPU外部的紧急中断请求，例如内存校验错，电源掉电报警等。INTR引脚用于连接一般外部设备的中断请求。9. 什么是时钟周期、总线周期、指令周期？它们的时间长短取决于哪些因素？时钟周期：CPU连接的系统主时钟CLK一个周期的时间。CLK信号频率越高，时钟周期越短。总线周期：CPU通过外部总线对存储器或I/O端口进行一次读/写操作的过程称为总线周期。

10、8086CPU总线周期一般由四个时钟周期组成，存储器/IO设备（接口）速度不能满足CPU要求时，可以增加一个或多个时钟周期。指令周期： CPU执行一条指令的时间（包括取指令和执行该指令所需的全部时间）称为指令周期。指令周期的时间主要取决于主时钟的频率和指令的复杂程度，它也受到存储器或IO设备接口工作速度的影响。10. 在一次最小模式总线读周期中，8086CPU先后发出了哪些信号？各有什么用处？T1状态： 指出CPU是从内存（1）还是从IO端口（0）读取数据。随后CPU从地址/状态复用线（A19/S6A16/S3）和地址/数据复用线（AD15AD0）上发出读取存储器的20位地址，对IO端口访问时

11、从AD15AD0上发出16位地址。为了锁存地址，CPU在T1状态从ALE引脚输出一个正脉冲作为地址锁存信号。如果需要读取高8位数据线上的数据（奇地址/读取一个字），= 0。为了控制总线收发器8286数据传输方向， = 0。T2状态： 读信号开始变为低电平（有效），=0，用来开放总线收发器8286。T3状态: CPU检测READY引脚信号。若READY为高电平（有效），表示存储器或I/O端口已经准备好数据，进入T4状态；若READY为低电平（无效），表示存储器或I/O端口尚未准备好数据，插入一个或多个TW状态，直到READY变为高电平。T4状态：在T3（TW）和T4状态交界的下降沿处，CPU对数据总线上的数据进行采样，完成读取数据的操作。11. 结合指令“OUT 21H, AL”，具体叙述最大模式“总线写周期”总线上的相关信号。T1状态：地址/数据复用线（AD15AD0）上出现访问IO端口的16位地址21H。由于地址为奇数，需