【正文】 微微 型型 計計 算算 機(jī)機(jī) 及及 其其 接接 口口 技技 術(shù)術(shù) 習(xí)習(xí) 題題 解解 答答 第 1 章 微型計算機(jī)概論 1．解釋題： (1)微處理器 解：指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器。 (2)微型計算機(jī) 解：指以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲器以及輸入輸出接口電路和相應(yīng)的輔助電路構(gòu)成的裸機(jī)。 (3)微型計算機(jī)系統(tǒng) 解：指由微處理器配以相應(yīng)的外圍設(shè)備及其它專用電路、電源、面板、機(jī)架以及足夠的軟件而構(gòu)成的系統(tǒng)。 (4)單片機(jī) 解：把構(gòu)成一個微型計算機(jī)的一些功能部件集成在一塊芯片之中的計算機(jī)。 (5)單板機(jī) ： 解：把微處理器、 RAM、 ROM 以 及一些接口電路，加上相應(yīng)的外設(shè) (如鍵盤、 7 段顯示器等 )以及監(jiān)控程序固件等安裝在一塊印刷電路板上所構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)。 2．請簡述微機(jī)系統(tǒng)中三種總線的區(qū)別及聯(lián)系 解：對 —個具有一定規(guī)模的微型計算機(jī)系統(tǒng)而言，有三類總線，一種是微型計算機(jī)中 CPU芯片與內(nèi)存儲器和 I／ O 接口電路之間信息傳輸?shù)墓餐?，這是片總線； 一種是構(gòu)成 微型計算機(jī)系統(tǒng)的各模塊之間信息傳輸?shù)墓餐?，這是內(nèi)總線．又稱系統(tǒng)總線、微機(jī)總線和板級總線； 第三種是一個微型計算機(jī)系統(tǒng)同另一個微型計算機(jī)系統(tǒng)之間，或者一個微型計 算機(jī)系統(tǒng)同儀器、儀表之間信息 傳輸?shù)墓餐?，這是外總線，又稱通信總線。通常內(nèi)總線 是芯片總線經(jīng)緩沖后映射而得。 第 2 章 80X86 微處理器 1．解釋題： (1)執(zhí)行部件 EU 解： 8086 微處理器內(nèi)部的一個功能部件，由通用寄存器、標(biāo)志寄存器、運(yùn)算器和 EU 控制系統(tǒng)等組成，負(fù)責(zé)全部指令的執(zhí)行，向 BIU提供數(shù)據(jù)和所需訪問的內(nèi)容和 I／ O 端口的 地址，并對通用寄存器、標(biāo)志寄存器和指令操作數(shù)進(jìn)行管理。 (2)總線接口部件 BIU 解： 8086 微處理器內(nèi)部的另一個功能部件，由段寄存器、指令指針、地址形成邏輯、 總線控制邏輯和指令隊列等組成， BIU同外部總線連接為 EU完成所有的總線操作，并計算形成20 位的內(nèi)存物理地址： 3)最小方式 解： 8086 微處理器的 —種工作方式，在該方式下，由 8086 提供系統(tǒng)所需要的全部控制 信號，用以構(gòu)成一個單處理器系統(tǒng)。此時 MN／ MX*線接 VCC(高電平 )。 (4)最大方式 解： 8086 微處理器的另一種工作方式，在該方式下，系統(tǒng)的總線控制信號由專用的總 線控制器 8288 提供，構(gòu)成一個多處理機(jī)或協(xié)處理機(jī)系統(tǒng)。此時 MN／ MX*線接地。 (5)指令周期 解：執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期包括取指令、譯碼和執(zhí) 行等操作所需的 時間。(6)總線周期 解： CPU通過總線操作完成同內(nèi)存儲器或 I/O 接口之間一次數(shù)據(jù)傳送所需要的叫間。 (7)時鐘周期 解： CPUJ 時鐘脈沖的重復(fù)周期稱為時鐘周期，時鐘周期是 CPU的時間基準(zhǔn)． (8)等待周期 解：在 CPU對內(nèi)存或外設(shè)接口進(jìn)行讀寫操作時，當(dāng)被選中進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的內(nèi)存或外設(shè) 接口無法在 3 個 T(時鐘周期 )內(nèi)完成數(shù)據(jù)讀寫時，就由該內(nèi)存或外設(shè)接口發(fā)出一個請求延 長總線周期的信號， CPU在接收到該請求情號后，就在 T3 與 T4 之間插入 —個時鐘周期 一稱為等待周期 Tw，在 Tw 期間， 總線信號保持不變。 (9)指令的尋址方式 解：所謂指令的尋址方式是指 “指令中操作數(shù)的表示形式 ”，操作數(shù)用一個數(shù)據(jù)直接給出的稱為 “立即尋址 ”，例如 MOV AL,80H 中的 80H。操作數(shù)是一個寄存器的符號，例如上條指令中的 AL，稱為寄存器尋址。操作數(shù)是一個內(nèi)存地址，則稱為 “存儲器尋址 ”，存儲器尋址中，根據(jù)內(nèi)存地址給出的方式又分為直接尋址、寄存器間接尋址、基址 尋址和變址尋址等。(10)MMX 解： MMX—Multi Media Extension，多媒體擴(kuò)展。這是為提高 PC 機(jī)處理多媒體信息和增強(qiáng)通信能力而 推出的新一代處理器技術(shù)，通過增加 4 種新的數(shù)據(jù)類型， 8 個 64 位寄存 器和 57條新指令來實現(xiàn)的。 (11)SEC 解： SEC———Single Edge Contact，單邊接觸。這是 Pmntiium II 微處理器所采用的新的封 裝技術(shù)。先將芯片固定在基板上，然后用塑料和金屬將其完全封裝起來，形成一個 SEC 插 盒封裝的處理器，這一 SEC 插盒通過 Slot1 插槽同主板相連。 (12)SSE 解： SSE——Streaming SIMD Extensions，數(shù)據(jù)流單指令多數(shù)據(jù)擴(kuò)展技術(shù)。采用 SSE 技 術(shù)的指令集 稱為 SSE 指令集， Pentium III 微處理器增加了 70 條 SSE 指令，使 Pentium III 微處理器在音頻、視頻和 3D 圖形領(lǐng)域的處理能力大為增強(qiáng)。 (13)亂序執(zhí)行 解：指不完全按程序規(guī)定的指令順序依次執(zhí)行，它同推測執(zhí)行結(jié)合，使指令流能最有效 地利用內(nèi)部資源。這是 Pentium Pro 微處理器為進(jìn)一步提高性能而采用的新技術(shù)。 (14)推測執(zhí)行 解：是指遇到轉(zhuǎn)移指令時，不等結(jié)果出來便先推測可能往哪里轉(zhuǎn)移而提前執(zhí)行。 由于推測不一定全對，帶有一定的風(fēng)險，又稱為 “風(fēng)險執(zhí)行 ”。 8086 中邏輯 地址與物理地址的關(guān)系。 解；邏輯地址是允許在程序中編排的地址， 8086的邏輯地址有段基值和段內(nèi)偏移量兩 部分。段基值存放在對應(yīng)的段寄存器中，段內(nèi)偏移量由指令給出。物理地址是信息在存儲器 中實際存放的地址。在 8086 系統(tǒng)中，物理地址形成過程為：將段寄存器中存放的段基值 (16 位 )左移 4 次再加偏移量，得 20 位的物理地址。 3．簡述 80386 中邏輯地址、線性地址與物理地址的關(guān)系。 解： 80386 系統(tǒng)中有 3 種存儲器地址空間 ——邏輯地址、線性地址和物理地址。 80386 芯片內(nèi)的分段部件將邏輯地址空間轉(zhuǎn)換為 32 位的線 性地址空間， 80386 芯片內(nèi)的 分頁部件將線性地址空間轉(zhuǎn)換為物理地址空間。若不允許分頁部件操作，則經(jīng)分段部件操作 后即為物理地址 4．說明標(biāo)志位中溢出位與進(jìn)位位的區(qū)別。 解：進(jìn)位位 CF 是指兩個操作數(shù)在進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算后，最高位 (8 位操作為D7 位， 16 位操作為 D15 位 )是否出現(xiàn)進(jìn)位或借位的情況，有進(jìn)位或借位， CF 置 “1”，否則置 “0”。 溢出位 OF 是反映帶符號數(shù) (以二進(jìn)制補(bǔ)碼表示 )運(yùn)算結(jié)果是否超過機(jī)器所能表示的數(shù)值范圍酌情況。對 8 值運(yùn)算，數(shù)值范圍為 128~+127，對 16 位運(yùn)算，數(shù)值范圍為 32768 ~+32767。若超過上述范圍，稱為 “溢出 ”， OF 置 “1”。 溢出和進(jìn)位是兩個不同的概念，某些運(yùn)算結(jié)果，有 “溢出 ”不一定有 “進(jìn)位 ”，反之，有 “進(jìn)位 ”也不一定有 “溢出 ”。 5．說明 8086 中段寄存器的作用 解： 8086 微處理器中的 16 位寄存器，用來存放對應(yīng)的存儲段的段基值 —段起始地址的高 16 位。通過段寄存器值和指令中給出的 16 位段內(nèi)偏移量可得出存儲器操作數(shù)的物理地址 (20 位 )。 6．寫出寄存器 AX、 BX、 CX、 DX、 SI 和 DI 的隱含用法。 解：上述通用寄存器的隱合用法如下： AX——在字乘 /字除指令中用作累加 器； 在字 I/O 操作時作為數(shù)據(jù)寄存器。 BX—間接尋址時，作為地址寄存器和基址寄存器； 在 XLAT 指令中用作基址寄存器； CX—串操作時的循環(huán)次數(shù)計數(shù)器； 循環(huán)操作時的循環(huán)次數(shù)計數(shù)器； DX——字乘 /字除指令中用作輔助寄存器； I／ O 指令間接尋址時作端口地址寄存器； SI—間接尋址時，作為地址寄存器和變址寄存器； 串操作時的源變址寄存器； DI——間接尋址時，作為地址寄存器和變址寄存器； 串操作時的目的變址寄存器。 7．執(zhí)行如下令后，標(biāo)志寄存器中各狀態(tài)位之值 (1)MOV AX,34C5H ADD AX,546AH (2)MOV AX,E453H ADD AX, 87654321H 在內(nèi)存中的地址為 30101H，畫出其在 8086系統(tǒng)的內(nèi)存中存放的情況。 解：在 8086 系統(tǒng)中，雙字在內(nèi)存中占連續(xù) 4 個字節(jié)，其中低位字節(jié)存于低地址，字節(jié)存于高地址。如圖示。 圖 2—9 8086 引腳信號 AD0~AD15 雙重總線的特點 解： AD0~AD15 這 16 條總線傳送 32 個信號， A0~A15， D0~D15，在一個讀寫總線周期的 4 個 T 周期中， T1 時刻傳送地址信號 A0~A15，T2 以后傳送數(shù)據(jù)信號 D0~D15。 可見這 16 條雙重總線的特點是分時復(fù)用。 10．根據(jù) 8086 存儲器讀寫時序圖，回答如下問題： (1)地址信號在哪段時間內(nèi)有效 ? (2)讀操作與寫操作的區(qū)別 ? (3)存儲器讀寫時序同 I/O 讀寫時序的區(qū)別 ? (4)什么情況下需要插入等待周期 TW?解：時序圖見 節(jié)的圖 21 和 22。 (1)在 T1 周期，雙重總線 AD0~AD15， A16/S3~A19/S6 上輸出要訪問的內(nèi)存單元的地 址信號 A0~A19。 (2)讀操作與寫操作的主要區(qū)別 為： ① DT/R*控制信號在讀周期中為低電平，在寫周期中為高電平； ②在讀周期中， RD*控制信號在 T2～ T3 周期為低電平 (有效電平 )；在寫周期中 WR*控 制信號在 T2~T3 周期為低電平 (有效電平 ) ，而在讀周期 WR*信號始終為高電平 (無效電 平 )，在寫周期 RD*信號始終為高電平 (無效電平 )。 ③在讀周期中，數(shù)據(jù)信息一般出現(xiàn)在 T2 周期以后，雙重總線 AD0～ AD15 上的地址信息有效和數(shù)據(jù)信息有效之間有一段高阻態(tài)，因為 AD0~AD15 上的數(shù)據(jù)必須在存儲芯片 (或 I／ O 接口 )的存取時間后才能山現(xiàn)。而在寫周期中，數(shù) 據(jù)信息在雙重總線上是緊跟在地址總線有 效之后立即由 CPU送上，兩者之間無一段高阻態(tài)。 (3)存儲器操作同 I／ O 操作的區(qū)別是： 在存儲器操作周期中，控制信號 M/IO*始終為高電平；而在 I／ O 操作周期中， M/IO*始終為低電平。 0PF1,OF0,AF0,ZF1,SF0,CF 1 0 1 1 1 11 0 0 0 1 0 0 1 0 01 0 1 0 1 00 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 10 0 1 1 0 1 0 0 1 1???????顯然：解：1PF0,OF0,AF0,ZF1,SF1,CF 100010111010100111100101100010101 0100111110010001???????顯然：解：(4)在讀周期中，如果在 T3 周期內(nèi)，被訪問的內(nèi)存單元或 I／ O 端口還不能把數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，則必須在 T3 之后插入等待周期 Tw，這時 RD*控制信號仍為有效低電平。 在寫周期中，如果在 T3 周期內(nèi)，被訪問的內(nèi)存單元或 I／ O 端口還不能把數(shù)據(jù)總線上的 數(shù)據(jù)取走，則必須在 T3 之后插入等待周期 Tw， 這時 WR*控制信號仍為有效低電平。 11．扼要說明80286同 8086的主要區(qū)別 解： (1)8086只有 20條地址線，可直接尋址的內(nèi)存空間為 220=1MB；而 80286 有 24 條地址線，可直接尋址的內(nèi)存空間為 224＝ 16MB。 (2)8086 只有實地址方式，支持單任務(wù)、單用戶系統(tǒng)； 80286 有實地址方式 (實方式 ) 和保護(hù)方式 (保護(hù)虛地址方式 )兩種，片內(nèi)集成有存儲管理和保護(hù)機(jī)構(gòu)，支持任務(wù)中的程序 和數(shù)據(jù)的保密，能可靠地支持多用戶和多任務(wù)系統(tǒng)。 (3)在保護(hù)方式下，存儲器的分段部件把整 個存儲空間分成可變 長度的各段，段的長度≤64KB。每個任務(wù)的虛擬存儲空間最大由 16K 個 64KB的段組成，即 1024MB＝ 1GB，該虛地址空間被映射到最大容量為 16MB的物理存 儲器中。 (4)在保護(hù)方式下， 80286 采用 “描述子 ”和 “選擇子 ”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)內(nèi)存單元的 尋址。 12．扼要說明 80386 同 80286 的主要區(qū)別。 解： (1)80286 是 16 位微處理器，有 24 條地址線，可直接尋址的內(nèi)存空間為 224＝ 16MB，而 80386 是 32 位微處理器，有 32 條數(shù)據(jù)線，32 條地址線，可直接尋址的內(nèi)存空間 為 232＝ 4GB。 (2)80286 是 16 位微處理器，它的寄存器結(jié)構(gòu)基本上同 8086，也是 16 位的；而 80386 是 32位微處理器，其寄存器結(jié)構(gòu)除段寄存器外都是 32 位寄存器，分別在 16 位寄存器的助 記符前加上 E， 即 EAX、 EBX、 ECX、 EDX、 ESP、 EBP、 ESI、 EDI、 EIP 以及 EFLAG。另外再增加了兩個 16 位段寄存器 FS 和 GS。此 外， 80386 還有系統(tǒng)地址寄存器、控制寄存器、測試寄存器和調(diào)試寄存器： (3)80386 有三種存儲器地址空間 ——邏輯地址、線性地址和物理地址。 80386 的分段 部件將邏輯地址轉(zhuǎn)換 為 32 位的線性地址； 80386 的分頁部件將線性地址轉(zhuǎn)換為物理地址。 (4)80286 有兩種工作方式 ——實方式和保護(hù)方式； 80386 有三種工作方式 ——實方式