微型计算机原理及应用技术(第二版)朱金钧课后作业答案

微型计算机原理及应用技术(第二版)朱金钧课后作业答案内容摘要：

始地址。 数据段寄存器 DS：数据段是存放程序中所使用的数据的存储区域，数据段寄存器用来存放程序的数据存储区的起始地址。 堆栈段寄存器 SS：堆栈段寄存器用来存放堆栈存储区的起始地址。 由堆栈段寄存器 SS与堆栈指针寄存器 SP 来确定当前堆栈指令的操作地址。 附加段寄存器 ES：附加段是为某些字符串操作指令存放目的操作数而设置的一个附加的数据段，附加段寄存器用来存放该附加数据段存储区域的起始地址。 指令指针寄存器（ IP）。 又称程序计数器，是 16 位寄存器。 IP 中存放当前将要执行的指令的有效地址，每取出一条指令 IP 自动增量，即指向了下一条指令。 指令队列缓冲器：是一个与 CPU 速度相匹配的高速缓冲寄存器。 在 EU 执行指令的同时，BIU 可以从内存 中取出下一条或下几条指令放到指令缓冲器中， EU 执行完一条指令后，可以立即从指令缓冲器中执行下一条指令。 4. 状态标志与控制标志有何不同，程序中是怎样利用这两类标志的。 标志寄存器有哪些标志位，各在什么情况下置位 ? 【解】状态标志根据算术逻辑运算结果由硬件自动设定，它们反映运算结果的某些特征或状态，可作为后继操作（如条件转移）的判断依据。 控制标志由用户通过指令来设定，它们可控制机器或程序的某些运行过程。 标志寄存器的内容如下： 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF CF（ Carry Flag）进位标志，反映在运算结果的最高位有无进位或借位。 如果运算结果的最高位产生了进位（加法）或借位（减法）则 CF=1，否则 CF=0。 PF（ Parity Flag）奇偶标志，反映运算结果中“ 1”的个数的奇偶性，主要用于判断数据传送过程中是否出错。 若结果的低 8 位中有偶数个“ 1”则 PF=1，否则 PF=0。 AF（ Auxiliary Carry Flag）辅助进位标志，又称半进位标志。 加减运算时，若 D3向 D4产生了进位或借位则 AF=1，否则 AF=0。 在 BCD 码运算时，该标志用于十进制调整。 ZF（ Zero Flag）零标志，反映运算结果是否为 0。 若结果为零则 ZF=1，否则 ZF=0。 SF（ Sign Flag）符号标志，反映运算结果最高位即符号位的状态。 如果运算结果的最高位为１则 SF=1（对带符号数即为负数），否则 SF=0（对带符号数即为正数）。 OF（ Overflow Flag）溢出标志，反映运算结果是否超出了带符号数的表数范围。 若超出了机器的表数的范围，即为产生溢出，则 OF=1，否则 OF=0。 DF（ Direction Flag）方向标志，用于串处理指令中控制串处理的方向。 当 DF=1 时，每微型计算机原理及应用技术 11 次操作后变址寄存器 SI、 DI自动减量，因此处理方向是由高地址向低地址方向进行。 当 DF=0，则 SI、 DI 自动增量，处理方向由低地址向高地址方向进行。 该标志由方向控制指令 STD 或CLD 设置或清除。 IF（ Interrupt Flag）中断允许标志，用于控制 CPU 是否允许响应可屏蔽中断请求。 IF=1为允许响应可屏蔽中断请求， IF=0 则禁止响应可屏蔽中断请求。 该标志可由中断控制指令 STI或 CLI 设置或清除。 TF（ Trap Flag）陷阱标志，用于单步操作。 TF=1 时，每执行一条用户程序指令后自动产生陷阱，进入系统的单步中断处理程序。 TF=0 时，用户程序会连续不断地执行，不会产生单步中断。 5. 求出下列运算后各个标志的状态，并说明进位标志和溢出标志的区别。 (1) 1278H + 3469H (2) 54E3H 27A0H (3) 3881H + 3597H (4) 01E3H 01E3H 【解】 CF 进位标志，反映在运算结果的最高位有无进位或借位。 OF 溢出标志，反映运 算结果是否超出了带符号数的表数范围。 机器实际处理时判断是否溢出的方法是根据最高位的进位（ CF）与次高位的进位是否相同来确定，若两者不相同则 OF=1（表示有溢出），否则 OF=0（表示无溢出）。 (1) 0001 0010 0111 1000 ＋ 0011 0100 0110 1001 0100 0110 1110 0001 运算后各个标志的状态： OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 0 0 0 1 1 0 (2) 0101 0100 1110 0011 － 0010 0111 1010 0000 0010 1100 0100 0011 运算后各个标志的状态： OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 0 0 0 0 0 0 (3) 0011 1000 1000 0001 ＋ 0011 0101 1001 0111 0110 1110 0001 1000 运算后各个标志的状态： OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 0 0 0 0 1 0 (4) 微型计算机原理及应用技术 12 0000 0001 1110 0011 － 0000 0001 1110 0011 0000 0000 0000 0000 运算后各个标志的状态： OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 0 0 1 0 1 0 6. 8086 CPU 中存储器的逻辑地址和物理地址之间有什么关系，各有多少值 ? 【解】物理地址为某一个存储单元的实际地址，对于 8086 它是一个 20 位的地址。 物理地址从 00000H～ FFFFFH 变化，对应 1MB 的空间。 逻辑地址，又称偏移地址或有效地址，即对段首的偏移量。 偏移地址从 0000H～ FFFFH变化，对应 64KB 的空间。 物理地址的获得方法是：将段寄存器的内容左移 4 位（即 16），与逻辑地址相加，得到20 位物理地址。 根据寻址方式的不同，偏移地址可以来自程序计数器（ IP）或其它寄存器。 7. 8086CPU 使用的存储器为什么要分段，怎样分段。 为什么要设置段寄存器，有几个段寄存器 ?各段寄存器有什么意义。 【解】 8086 CPU 内部数据结构是 16 位的，即所有的寄存器都是 16 位的，而外部寻址空间为1MB，即需要 20 位地 址线。 为了能用内部寄存器中的 16 位地址来寻址 1MB 空间， 8086将 1MB空间以 16 字节为一个内存节，共分成 64K 个节。 节的起始地址分别为 00000H、 00010H、00020H、„、 FFFF0H，称为段基址。 节的起始地址的后 4 位二进制数为全 0，称为节的段地址。 用于存放段地址的寄存器称为段寄存器，根据其主要用途，分为代码段寄存器 CS、数据段寄存器 DS、堆栈段寄存器 SS、附加段寄存器 ES。 代码段寄存器 CS：用来存放代码段存储区域的起始地址。 数据段寄存器 DS：数存放程序的数据存储区的起始地址。 堆栈段寄存器 SS：用来存放堆栈存储区的起始地址。 由堆栈段寄存器 SS 与堆栈指针寄存器 SP 来确定当前堆栈指令的操作地址。 附加段寄存器 ES：附加段是为某些字符串操作指令存放目的操作数而设置的一个附加的数据段，附加段寄存器用来存放该附加数据段存储区域的起始地址。 8. 简述 A0与 BHE 在 8086 系统中的应用。 【解】 8086 系统中将 1MB 存储空间分成两个 512KB 的物理存储体。 一个存储体由偶数地址组成，另一个存储体由奇数地址组成。 用 A0 位来区分两个存储体。 用 BHE 和 A0的组合来选择存储体，其组合关系及操作情况如下： (1) 从偶地址读写一个字节（ BHE A0＝ 10）。 AD15～ AD8 上的数据被忽略，字节内容通过AD7～ AD0传送。 (2) 从奇地址读写一个字节（ BHE A0＝ 01）。 在 AD15～ AD8 上传送的数据有效， AD7～ AD0上数据被忽略。 (3) 从偶地址开始读写一个字（ BHE A0＝ 00）。 在 AD15～ AD0上传送的数据同时有效。 (4) 从奇地址开始读写一个字。 第一个总线周期 BHE A0＝ 01，从奇地址读写低字节，在微型计算机原理及应用技术 13 AD15～ AD8 上传送的数据有效。 第二个总线周期 BHE A0＝ 10，从偶地址读写高字节，在 AD7～AD0上传送的数据有效。 9. 8086 系统中为什么要采用地址锁存器 8282。 采用什么方法从分时复用地址 /数据线中将数据和地址信号分离出来 ? 【解】 8086 地址总线与数据总线是分时复用的，高 8 位数据有效信号 BHE 也是复用信号。 在T1状态，总线上输出 20 位地址信号及 BHE 信号，而在 T2～ T4状态，总线用于数据传送， BHE 信号也失效。 为了正确地交换数据，地址信号及 BHE 信号在 T2～ T4 期间必须保持，所以需要设一组地址锁存器（ 3 片 8282），用于锁存地址及 BHE 信号。 在 T1状态， CPU 送出地址锁存允许信号 ALE，将 ALE 接向 8282 的选通输入端 STB。 当 ALE＝ 1 时， 8282 输出跟随输入变化，用 ALE 的下降沿将总线上已经稳定的地址信号锁入 8282。 10. 8086 和 8088 CPU 的主要区别是什么 ? 【解】 8088 的内部结构和指令功能与 8086 完全相同，只是为了和原有的 8 位微处理器外围芯片兼容，其外部数据总线是 8 位的。 11. 8086 系统中的存储器采用什么结构。 如何与地址、数据线连接。 【解】 8086 系统中将 1MB 存储空间分成两个 512KB 的物理存储体。 一个存储体由偶数地址组成，另一个存储体由奇数地址组成。 用 A0 位来区分两个存储体。 12. 8086 的 I/O 端口寻址范围是多少。 什么是 I/O 端口与内存分别独立编址。 【解】 8086 的 I/O 端口使用 16 位地址 A15～ A0， I/O 端口地址范围为 0000H～ FFFFH，可寻址空间为 64KB。 I/O 端口与内存分别独立编址时，指令访问的是 I/O 端口还是内存，由地址信息无法区分，由 M/IO 信号区分是 I/O 端口的寻址与内存寻址。 13. 在对存储器和 I/O 设备读写时，要用到 IOR（ IO 读）、 IOW（ IO 写）、 MR （存储器读）、MW（存储器写）信号，这些信号的作用是什么。 它们在最小模式时可用怎样的电路得到。 请画出示意图。 【解】 IOR：该信号有效时，对 IO 端口执行读操作 IOW：该信号有效时，对 IO 端口执行写操作 MR ：该信号有效时，对存储器执行读操作 MW ：该信号有效时，对存储器执行写操作 在最小模式时可分别用以下电路得到上述信号： 14. 什么是基地址和位移量，它们之间有何联系。 【解】 8086 CPU 内部数据结构是 16 位的，而外部寻址空间为 1MB。 为了能用内部寄存器中的16 位地址来寻址 1MB 空间， 8086 将 1MB 空间以 16 字节为一个内存节（ Paragraph），共分成64K 个节。 节的起始地址称为段基址。 偏移地址是存储地址对段首的偏移量。 偏移地址从≥ 1 M/ ≥ 1 M/ ≥ 1 M/ ≥ 1 M/ 微型计算机原理及应用技术 14 0000H～ FFFFH 变化，对应 64KB 的空间。 它们之间有何联系：物理地址＝基地址 16＋位移量。 15. 设 CS=1200H， IP=0FF00H，此时指令的物理地址是多少。 指向这一物理地址的 CS和 IP的值是惟一的吗。 【解】指令的物理地址： 12020H＋ 0FF00H＝ 21F00H 指向这一物理地址的 CS 和 IP 的值不是惟一的。 16. 若 CS=1000H，指出当前代码段可寻址的存储空间的大小和地址范围。 【解】当前代码段可寻址的存储空间的大小： 64KB 当前代码段可寻址的存储空间的地址范围： 10000H～ 1FFFFH 17. 简述 8086 单 CPU 和多 CPU 系统各自主要特点，并说明有何差别。 【解】单 CPU 系统中只有一个微处理器 8086，所有总线控制信号由它产生，系统中总线控制逻辑信号可减少到最小。 多 CPU 系统中包括两个以上处理器，其中一个为 8086 作为主处理器，其它处理器作为协处理器，一般多用于复杂的大中型系统。 与 8086 协同工作的协处理器有 808 8089 两种，分别为数学协处理器和输入 /输出协处理器。 配置协处理器的系统，主处理器不用处理费时的复杂运算和 I/O 操作，因此可大大提高主处理器的运行效率。 18. 时钟周期、 T 状态、总线周期、指令周期的定义是什么，什么情况下会出现空闲周期。 【解】计算机是由一串脉冲控制进行工作的。 这一串脉冲称为计算机的时钟，每个脉冲的时间称为一个时钟周期，每个脉冲称为 一个时钟脉冲或一个 T 状态。 若干个时钟脉冲完成一个基本操作。