微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)(第三版)習(xí)題答案(編輯修改稿)
2025-07-03 19:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 統(tǒng)一編址方式是將I/O端口與內(nèi)存單元統(tǒng)一起來進(jìn)行編號(hào)，即包括在1MB的存儲(chǔ)器空間中，看作存儲(chǔ)器單元，每個(gè)端口占用一個(gè)存儲(chǔ)單元地址。該方式主要優(yōu)點(diǎn)是不需要專門的I/O指令，對(duì)I/O端口操作的指令類型多；缺點(diǎn)是端口要占用部分存儲(chǔ)器的地址空間，不容易區(qū)分是訪問存儲(chǔ)器還是外部設(shè)備。獨(dú)立編址的端口單獨(dú)構(gòu)成I/O地址空間，不占用存儲(chǔ)器地址。優(yōu)點(diǎn)是地址空間獨(dú)立，控制電路和地址譯碼電路簡單，采用專用的I/O指令，使得端口操作的指令在形式上與存儲(chǔ)器操作指令有明顯區(qū)別，程序容易閱讀；缺點(diǎn)是指令類別少，一般只能進(jìn)行傳送操作。 8086的最大工作模式和最小各種模式的主要區(qū)別是什么？如何進(jìn)行控制？【解答】兩種模式的主要區(qū)別是：8086工作在最小模式時(shí)，系統(tǒng)只有一個(gè)微處理器，且系統(tǒng)所有的控制信號(hào)全部由8086 CPU提供；在最大模式時(shí)，系統(tǒng)由多個(gè)微處理器/協(xié)處理器構(gòu)成的多機(jī)系統(tǒng)，控制信號(hào)通過總線控制器產(chǎn)生，且系統(tǒng)資源由各處理器共享。8086CPU工作在哪種模式下通過CPU的第33條引腳MN/來控制：MN/=1，系統(tǒng)就處于最小工作模式；MN/=0，系統(tǒng)處于最大工作模式。 在內(nèi)存有一個(gè)由20個(gè)字節(jié)組成的數(shù)據(jù)區(qū)，其起始地址為1100H:0020H。計(jì)算出該數(shù)據(jù)區(qū)在內(nèi)存的首末單元的實(shí)際地址。【解答】邏輯地址1100H:0020H對(duì)應(yīng)的物理地址為PA=1100H10H＋0020H= 11020H，即該數(shù)據(jù)區(qū)在內(nèi)存中的首單元的物理地址為11020H；因?yàn)榇鎯?chǔ)空間中每個(gè)字節(jié)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，所以20個(gè)字節(jié)對(duì)應(yīng)20個(gè)地址，則該數(shù)據(jù)區(qū)在內(nèi)存中的末單元的物理地址PA = 11020H＋20D = 11020H＋14H = 11034H。 已知兩個(gè)16位的字?jǐn)?shù)據(jù)268AH和357EH，它們?cè)?086存儲(chǔ)器中的地址分別為00120H和00124H，試畫出它們的存儲(chǔ)示意圖?！窘獯稹看鎯?chǔ)示意圖參見圖22。8AH00120H50H00510H26H00121H65H00511H00122H6EH00512H00123H74H00513H7EH00124H69H00514H35H00125H75H00515H6DH00516H圖22 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)示意 圖23 字符的存儲(chǔ)示意 找出字符串“Pentium”的ASCII碼，將它們依次存入從00510H開始的字節(jié)單元中，畫出它們存放的內(nèi)存單元示意圖。 【解答】存儲(chǔ)示意圖參見圖23。 在內(nèi)存中保存有一個(gè)程序段，其位置為（CS）=33A0H，（IP）=0130H，當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行該程序段指令時(shí)，分析實(shí)際啟動(dòng)的物理地址是多少?！窘獯稹窟壿嫷刂罚–S）：（IP）= 33A0H：0130H，計(jì)算出對(duì)應(yīng)物理地址PA= （CS）10H＋（IP）= 33A0H10H＋0130H = 33B30H 什么是總線周期？8086CPU的讀/寫總線周期各包含多少個(gè)時(shí)鐘周期？什么情況下需要插入等待周期TW，什么情況下會(huì)出現(xiàn)空閑狀態(tài)TI？【解答】8086CPU經(jīng)外部總線對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口進(jìn)行一次信息的輸入或輸出過程所需要的時(shí)間，稱為總線周期。8086CPU的讀/寫總線周期通常包括TTTT4狀態(tài)4個(gè)時(shí)鐘周期。在高速的CPU與慢速的存儲(chǔ)器或I/O接口交換信息時(shí)，為了防止丟失數(shù)據(jù)，會(huì)由存儲(chǔ)器或外設(shè)通過READY信號(hào)線，在總線周期的T3和T4之間插入1個(gè)或多個(gè)必要的等待狀態(tài)TW，用來進(jìn)行必要的時(shí)間補(bǔ)償。在BIU不執(zhí)行任何操作的兩個(gè)總線周期之間會(huì)出現(xiàn)空閑狀態(tài)TI。 80286CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與8086相比，有哪些增加的部件？其主要特點(diǎn)和功能是什么？【解答】80286 CPU的可編程寄存器在8086寄存器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)16位的機(jī)器狀態(tài)字寄存器MSW。而且為適應(yīng)80286性能的提高，在8086的狀態(tài)標(biāo)志寄存器F中，又增加使用了3個(gè)位，即IOPL—I/O特權(quán)層標(biāo)志（占用113位）和NT—嵌套任務(wù)標(biāo)志（占用14位）。NT標(biāo)志位表示當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)嵌套于另一任務(wù)中，IOPL用來定義當(dāng)前任務(wù)的I/O特權(quán)層。 簡述Pentium微處理器的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)和主要部件的功能，Pentium微處理器的主要特點(diǎn)有哪些？【解答】Pentium微處理器的主要部件包括總線接口部件、指令高速緩存器、數(shù)據(jù)高速緩存器、指令預(yù)取部件與轉(zhuǎn)移目標(biāo)緩沖器、寄存器組、指令譯碼部件、具有兩條流水線的整數(shù)處理部件（U流水線和V流水線）、以及浮點(diǎn)處理部件FPU等。各主要部件的功能分析如下：（1）整數(shù)處理部件：U流水線和V流水線都可以執(zhí)行整數(shù)指令，U流水線還可執(zhí)行浮點(diǎn)指令。因此能夠在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)執(zhí)行兩條整數(shù)指令。（2）浮點(diǎn)處理部件FPU：高度流水線化的浮點(diǎn)操作與整數(shù)流水線集成在一起。微處理器內(nèi)部流水線進(jìn)一步分割成若干個(gè)小而快的級(jí)段。（3）獨(dú)立的數(shù)據(jù)和指令高速緩存Cache：兩個(gè)獨(dú)立的8KB指令和8KB數(shù)據(jù)Cache可擴(kuò)展到12KB，允許同時(shí)存取，內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸效率更高。兩個(gè)Cache采用雙路相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，每路128個(gè)高速緩存行，每行可存放32B。數(shù)據(jù)高速緩存兩端口對(duì)應(yīng)U、V流水線。（4）指令集與指令預(yù)?。褐噶铑A(yù)取緩沖器順序地處理指令地址，直到它取到一條分支指令，此時(shí)存放有關(guān)分支歷史信息的分支目標(biāo)緩沖器BTB將對(duì)預(yù)取到的分支指令是否導(dǎo)致分支進(jìn)行預(yù)測(cè)。（5）分支預(yù)測(cè)：指令預(yù)取處理中增加了分支預(yù)測(cè)邏輯，提供分支目標(biāo)緩沖器來預(yù)測(cè)程序轉(zhuǎn)移。Pentium微處理器的主要特點(diǎn)如下：（1）采用超標(biāo)量雙流水線結(jié)構(gòu)；（2）采用兩個(gè)彼此獨(dú)立的高速緩沖存儲(chǔ)器；（3）采用全新設(shè)計(jì)的增強(qiáng)型浮點(diǎn)運(yùn)算器（FPU）；（4）可工作在實(shí)地址方式、保護(hù)方式、虛擬8086方式以及SMM系統(tǒng)管理方式；（5）常用指令進(jìn)行了固化及微代碼改進(jìn)，一些常用的指令用硬件實(shí)現(xiàn)。 什么是虛擬存儲(chǔ)技術(shù)？該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有那些？【解答】虛擬存儲(chǔ)技術(shù)是一種存儲(chǔ)管理技術(shù)，采用硬件、軟件相結(jié)合的方法，由系統(tǒng)自動(dòng)分批將程序調(diào)入內(nèi)存，不斷地用新的程序段來覆蓋內(nèi)存中暫時(shí)不用的老程序段。虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）擴(kuò)大了程序可訪問的存儲(chǔ)空間；（2）便于實(shí)施多任務(wù)的保護(hù)和隔離；（3）便于操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存管理。 簡要分析Pentium系列微處理器的4種工作方式具備的特點(diǎn)?！窘獯稹浚?）實(shí)地址方式：系統(tǒng)加電或者復(fù)位時(shí)進(jìn)入實(shí)地址方式，使用16位80X86的尋址方式、存儲(chǔ)器管理和中斷管理；使用20位地址尋址1MB空間，可用32位寄存器執(zhí)行大多數(shù)指令。（2）保護(hù)方式：支持多任務(wù)運(yùn)行環(huán)境，對(duì)任務(wù)進(jìn)行隔離和保護(hù)，進(jìn)行虛擬存儲(chǔ)管理能夠充分發(fā)揮Pentium微處理器的優(yōu)良性能。（3）虛擬8086方式：是保護(hù)模式下某個(gè)任務(wù)的工作方式，允許運(yùn)行多個(gè)8086程序，使用8086的尋址方式，每個(gè)任務(wù)使用1MB的內(nèi)存空間。（4）系統(tǒng)管理方式：主要用于電源管理，可使處理器和外設(shè)部件進(jìn)入“休眠”，在有鍵盤按下或鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)“喚醒”系統(tǒng)使之繼續(xù)工作；利用SMM可以實(shí)現(xiàn)軟件關(guān)機(jī)。習(xí)題3 簡要分析8086的指令格式由
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