8086体系结构与8086CPU 简答题

1．8086CPU由哪两部分构成？它们的主要功能是什么？

答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU)和总线接口部件(BIU)

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU 控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？

答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

3．8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？

答：指令执行部件（EU）设有8个16位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI，主要用途是保存数据和地址（包括内存地址和I/O端口地址）。其中AX、BX、CX、DX主要用于保存数据，BX可用于保存地址，DX还用于保存I/O端口地址；BP、SI、DI主要用于保存地址；SP用于保存堆栈指针。

标志寄存器FR用于存放运算结果特征和控制CPU操作。

BIU中的段寄存器包括CS、DS、ES、SS，主要用途是保存段地址，其中CS代码段寄存器中存放程序代码段起始地址的高16位，DS数据段寄存器中存放数据段起始地址的高16位，SS堆栈段寄存器中存放堆栈段起始地址的高16位，ES扩展段寄存器中存放扩展数据段起始地址的高16位。

指令指针寄存器IP始终存有相对于当前指令段起点偏移量的下一条指令，即IP总是指向下一条待执行的指令。

5．简述8086系统中物理地址的形成过程。8086系统中的物理地址最多有多少个？逻辑地址呢？

答：8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。通过一个20位的地址加法器将这两个地址

相加形成物理地址。具体做法是16位的段基址左移4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。逻辑地址由段基址和偏移地址两部分构成，都是无符号的16位二进制数，程序设计时采用逻辑地址，也是1MB。

6．8086系统中的存储器为什么要采用分段结构？有什么好处？

答：8086CPU中的寄存器都是16位的，16位的地址只能访问64KB的内存。086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的，要做到对20位地址空间进行访问，就需要两部分地址，在8086系统中，就是由段基址和偏移地址两部分构成。这两个地址都是16位的，将这两个地址采用相加的方式组成20位地址去访问存储器。

在8086系统的地址形成中，当段地址确定后，该段的寻址范围就已经确定，其容量不大于64KB。同时，通过修改段寄存器内容，可达到逻辑段在整个1MB存储空间中浮动。各个逻辑段之间可以紧密相连，可以中间有间隔，也可以相互重叠（部分重叠，甚至完全重叠）。采用段基址和偏移地址方式组成物理地址的优点是：满足对8086系统的1MB存储空间的访问，同时在大部分指令中只要提供16位的偏移地址即可。

7．8086存储器中存放数据字时有“对准字”和“非对准字”之分，请说明它们的差别。

答：一个16位的数据字是按照低地址存放低位数据、高地址存放高位数据来存放的。若16位数据的低8位存放在偶地址，则该数据字就是“对准字”，否则就是“非对准字”。主要差别是CPU读取和存储数据字时，如果是对准字，只需要一次读写操作即可，而非对准字就需要两次读写操作才能实现一个数据字的存取。

9．在某系统中，已知当前（SS）＝2360H，（SP）＝0800H，那么该堆栈段在存储器中的物理地址范围是什么？若往堆栈中存入20个字节数据，那么SP的内容为什么值？

答：（SS）×10H＋（SP）＝23600H＋0800H＝23E00H，堆栈段在存储器中的物理地址范围是23600H～23E00H。若往堆栈中存入20个字节数据，那么SP的内容为0800H－14H ＝07ECH。（20的十六进制为14H）。

10．已知当前数据段位于存储器的B4000H到C3FFFH范围内，则段寄存器DS的内容为多少？

答：段寄存器DS的内容为B4000H。

11．8086系统中为什么一定要有地址锁存器？需要锁存哪些信息？

答：由于8086CPU受芯片封装的限制，只有40个管脚，所以地址线和数据线只能采用复用的方式共同使用某些管脚。对存储器进行访问时，在读取数据或写入数据时，存储器芯片要求在这个过程中地址信息必须稳定提供给存储器，而由于8086CPU地址线和数据线是复用的，就不可能在同一时刻具有地址和数据的两种功能。这就需要在CPU提供地址信息时，将地址锁存起来，以保证下一个时刻当这些复用的管脚起着数据线的功能时，存储器有正确的地址信息。要锁存的信息包括这些复用管脚的地址和BHE等信号。

12．8086读/写总线周期各包括最少几个时钟周期？什么情况下需要插入等待周期TW？插入多少个TW取决于什么因素？

答：8086读/写总线周期各包括最少四个时钟周期。在系统中增加等待周期TW的一般情况是：当CPU提供了地址后，由于外设或存储器的读出或写入时间较慢，不能与CPU的速度匹配，就需要插入等待周期TW，等待CPU能从外设或存储器将数据正确地读出或写入为止。显然，插入的等待周期TW的个数取决于外设或存储器的取出或写入时间。