微机原理第2章
微机原理第2章课后答案
第2章8086微处理器及其系统教材习题解答1. 8086 CPU 由哪两部分构成，它们的主要功能是什么?在执行指令期间,EU 能直接访问存储器吗，为什么?【解】8086CPU由执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两部分组成。
执行部件由内部寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）与标志寄存器（FR）及内部控制逻辑等三部分组成。
寄存器用于存储操作数和中间结果；算术逻辑单元完成16位或8位算术逻辑运算，运算结果送上ALU内部数据总线，同时在标志寄存器中建立相应的标志；内部控制逻辑电路的主要功能是从指令队列缓冲器中取出指令，对指令进行译码，并产生各种控制信号，控制各部件的协同工作以完成指令的执行过程。
总线接口部件（BIU）负责CPU与存储器、I/O设备之间传送数据、地址、状态及控制信息。
每当EU部件要执行一条指令时，它就从指令队列头部取出指令，后续指令自动向前推进。
EU要花几个时钟周期执行指令，指令执行中若需要访问内存或I/O设备，EU就向BIU 申请总线周期，若BIU总线空闲，则立即响应，若BIU正在取一条指令，则待取指令操作完成后再响应EU的总线请求。
2. 8086CPU与传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同？这样的设计思想有什么优点？【解】8086 CPU与传统的计算机相比增加了指令队列缓冲器，从而实现了执行部件（EU）与总线接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了8086系统的效率。
3. 8086 CPU 中有哪些寄存器，各有什么用途？【解】8086共有8个16位的内部寄存器，分为两组：①通用数据寄存器。
四个通用数据寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8位寄存器。
用作8位寄存器时分别记为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。
AX（AH、AL）累加器。
有些指令约定以AX（或AL）为源或目的寄存器。
实际上大多数情况下，8086的所有通用寄存器均可充当累加器。
BX（BH、BL）基址寄存器。
微机原理第2章作业及答案
第2章8086微处理器及其系统习题解答1. 8086 CPU 由哪两部分构成，它们的主要功能是什么在执行指令期间,EU 能直接访问存储器吗，为什么【解】8086CPU由执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两部分组成。
执行部件由内部寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）与标志寄存器（FR）及内部控制逻辑等三部分组成。
寄存器用于存储操作数和中间结果；算术逻辑单元完成16位或8位算术逻辑运算，运算结果送上ALU内部数据总线，同时在标志寄存器中建立相应的标志；内部控制逻辑电路的主要功能是从指令队列缓冲器中取出指令，对指令进行译码，并产生各种控制信号，控制各部件的协同工作以完成指令的执行过程。
总线接口部件（BIU）负责CPU与存储器、I/O设备之间传送数据、地址、状态及控制信息。
每当EU部件要执行一条指令时，它就从指令队列头部取出指令，后续指令自动向前推进。
EU要花几个时钟周期执行指令，指令执行中若需要访问内存或I/O设备，EU就向BIU 申请总线周期，若BIU总线空闲，则立即响应，若BIU正在取一条指令，则待取指令操作完成后再响应EU的总线请求。
2. 8086CPU与传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同这样的设计思想有什么优点【解】8086 CPU与传统的计算机相比增加了指令队列缓冲器，从而实现了执行部件（EU）与总线接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了8086系统的效率。
3. 8086 CPU 中有哪些寄存器，各有什么用途【解】8086共有8个16位的内部寄存器，分为两组：①通用数据寄存器。
四个通用数据寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8位寄存器。
用作8位寄存器时分别记为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。
AX（AH、AL）累加器。
有些指令约定以AX（或AL）为源或目的寄存器。
实际上大多数情况下，8086的所有通用寄存器均可充当累加器。
BX（BH、BL）基址寄存器。
微机原理第二章习题参考答案
微机原理第二章习题参考答案微机原理第二章作业参考答案：1．（2字节）a.指由8个二进制位组成的通用基本单元（6时钟周期）b.是cpu指令执行时间的刻度（10软件配置管理空间）c.cpu所要出访的存储单元数，与cpu地址总线条数有关（11实际地址）d.唯一能代表存储空间每个字节单元的地址，用5位16进制数表示（7总线周期）e.cpu执行访问存储器或i/o操作所花时间（12逻辑地址）f.由段基址和段偏转地址共同组成，均用4十一位16十进制则表示（4基本指令继续执行时间）g.指寄存器乘法指令继续执行所花掉时间（3指令）h.顺利完成操作方式的命令（1字长）i.指cpu在交换、加工、存放信息时信息位的基本长度（5指令执行时间）j.各条指令执行所花时间，不同指令值不一（8cache）k.为减轻cpu与主存储器间互换数据的速度瓶颈而建立的高速缓冲存储器（9虚拟存储器）l.cpu执行程序时看见的一个速度吻合内存却具有外存容量的假想存储器2．（1）mhz频率单位，可以用来表示cpu的主频1mhz＝1000000hz（2）ghz频率单位，可以用来表示cpu的主频1ghz＝1000000000hz（3）μs时间单位，可以用来表示基本指令执行时间1μs＝10s（4）mips每秒百万条指令，用来表示基本指令执行速度（5）kb用以则表示存储器容量、软件配置管理空间或者存储空间的一种单位1kb＝2bytes（6）mb用以则表示存储器容量、软件配置管理空间或者存储空间的一种单位1mb＝2bytes（7）gb用以则表示存储器容量、软件配置管理空间或者存储空间的一种单位1gb＝2bytes（8）tb用以则表示存储器容量、软件配置管理空间或者存储空间的一种单位1tb＝2bytes3.eu的共同组成部件：（3）alu（7）状态标志寄存器（9）掌控单元（12）通用寄存器组与biu的共同组成部件：(1)地址部件au(2)段界检查器（4）20十一位地址产生器（5）20十一位物理地址加法器（6）指令队列（8）总线掌控逻辑（10）段寄存器组（11）指令指针4．标志sf（b符号标志）cf（d位次标志）af（h辅助位次标志）df（i方向标志）tf（a陷阱标志）of（c外溢标志）pf（f奇偶标志）if（g中断容许标志）zf（e零标志）类型sssccsscs为0时则表示的状态两个带符号数运算结果就是正数两个并无符号数经alu运算后并无位次或者借位产生两个数运算时，两个高4十一位运算并无位次或者借位产生数据串成操作方式的增量地址为自动递减正常调试两个带符号数运算后没产生外溢运算结果数据高8位中二进制存有奇数个1中断屏蔽数据运算时结果不为零403020?6107．首地址pa=62d87h末地址pa=62d87h＋28h(则表示40字节)－1h＝62daeh8.实际地址：99a40h9．实际地址：3ba00h10填写下列个状态下的有效信号状态总线操作类型t1t2t3t4最小模式下总线存储器读操作最小模式下总线存储器写操作11.特点方式最小模式最大模式12．00130h:00131h:00135h:00136h:13.0dah31h7fh5ehmn/mx引脚高电平低电平处理器个数12个以上总线控制信号的产生8086828834h00230h:2dh00231h:0abh00232h:00233h:67h14.55h00330h:20h00331h:00332h:45h00333h:20h00334h:53h00335h:20h00336h:54h00337h:20h00338h:43h15．(1)ds:11a7es:11a7ss:21becs:31b8ds,es段顶:11a70hss段顶上:21be0hss段底:22ca8hcs段顶上:31b80hds,es段底:21a6fhcs段底:41b7fh(2)of=0df=0if=1sf=0zf=0zf=0pf=0cf=016.5ch20a28h:00h20a29h:7ah20a2ah:20a2bh:20a2ch:20a2dh:20a2eh:20a2fh:20a30h:20a31h:53h42h0ffh12h00h5bh0ah入栈完毕时，（ss）＝20a0h（ip）＝0028h17．8086系统中：（1）8284a时钟产生器的作用是：为8086cpu提供时钟，产生cpu所需的系统时钟信号（2）8282/8283地址锁存器的作用是：锁存8086地址总线中的信息（3）8286/8287总线收发器的作用是：传送8086数据总线中的信息（4）8288总线控制器的促进作用就是：在最小工作模式下产生8086系统所需的掌控信号18．8086寻址i/o端口时，使用16条地址线，可寻址32k个字端口,或64k个字节端口。
微机原理课件第二章 8086系统结构
但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
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• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。写入的指令 只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。
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•BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所 要求的任务： ①每当8086的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令 队列前部取出指令的代码，然后译码、执行指令。在执 行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口， 那么EU就会请求BIU，完成访问内存或者I／O端口的操 作； ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了 变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会 接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。
微机原理第2章答案
第2章习题参考解答1．8086处理器内部一般包括哪些主要部分?8086处理器与其他处理器一样，其内部有算术逻辑部件、控制与定时部件、总线与总线接口部件、寄存器阵列等。
按功能结构可分为两部分，即总线接口单元(BIU)与执行单元(EU)。
BIU主要包括段寄存器、内部通信寄存器、指令指针、6字节指令队列、20位地址加法器和总线控制逻辑电路。
EU主要包括通用寄存器阵列、算术逻辑单元、控制与定时部件等。
2．什么是总线? —般微机中有哪些总线?所谓总线是指电脑中传送信息的一组通信导线，它将各个部件连接成—个整体。
在微处理器内部各单元之间传送信息的总线称为片内总线；在微处理器多个外部部件之间传送信息的总线称为片外总线或外部总线。
外部总线又分为地址总线、数据总线和控制总线。
随着电脑技术的发展，总线的概念越来越重要。
微机中常用的系统总线有PC总线、ISA总线、PCI总线等。
3．什么是堆栈?它有什么用途?堆栈指针的作用是什么?堆栈是一个按照后进先出的原则存取数据的部件，它是由栈区和栈指针组成的。
堆栈的作用是：当主程序调用子程序、子程序调用子程序或中断时转入中断服务程序时，能把断点地址及有关的寄存器、标志位及时正确地保存下来，并能保证逐次正确地返回。
堆栈除了有保存数据的栈区外，还有一个堆栈指针SP，它用来指示栈顶的位置。
假设是“向下生成”的堆栈，随着压入堆栈数据的增加，栈指针SP的值减少。
但SP始终指向栈顶。
4．在8086 CPU中，FR寄存器有哪些标志位?分别说明各位的功能。
8086 CPU中设置了一个16位的标志寄存器FR，其中用了9位，还有7位保留。
9位中有3位作为控制标志，6位作为状态标志。
IF：中断控制标志。
当IF＝1时，允许可屏蔽中断请求；当IF＝0时，禁止可屏蔽中断请求。
TF：单步运行标志。
当TF＝1，单步运行；TF＝0，连续运行程序。
DF：方向标志。
当DF＝0，串操作时地址按增量修改；DF＝1，地址按减量修改。
微机原理第二章习题答案
《微处理器系统原理与嵌入式系统设计》第二章习题解答2.2 选择题(1) 下列无符号数中最小的数是( A )。
A．H(1,1011,0101)(01A5)B．B(3764)C．D(2590)D．O(2) 下列无符号数中最大的数是( B )。
A．B(10010101)B．O(227)C．H(96)D．D(143)(3) 在机器数( A )中，零的表示形式是唯一的。
A．补码B．原码C．补码和反码D．原码和反码(4) 定点8位字长的字，采用2的补码形式时，一个字所能表示的整数范围为( A )。
A．-128~+127 B．-127~+127C．-129~+128 D．-128~+128(5) 若下列字符码(ASCII)中有奇偶校验位，但没有数据错误，那么采用偶校验的字符码是( D )。
A．B．C． D．(6) 单纯从理论出发，计算机的所有功能都可以交给硬件实现。
而事实上，硬件只实现比较简单的功能，复杂的功能则交给软件完成。
这样做的理由是( BCD )。
A．提高解题速度B．降低成本C．增强计算机的适应性，扩大应用面D．易于制造(7) 编译程序和解释程序相比，编译程序的优点是( D )，解释程序的优点是( C )。
A．编译过程(解释并执行过程)花费时间短B．占用内存少C．比较容易发现和排除源程序错误D．编译结果(目标程序)执行速度快(8) 计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是( D )。
A．便于读写数据B．减小机箱的体积C．便于系统升级D．解决存储容量、价格和存取速度之间的矛盾(9) 在多级存储体系中，cache-主存结构的作用是解决( D )问题。
A．主存容量不足B．主存与辅存速度不匹配C．辅存与CPU速度不匹配D．主存与CPU速度不匹配(10) 下列说法中正确的是( CD )。
A．虚拟存储器技术提高了计算机的速度B．cache与主存统一编址，cache的地址空间是主存地址空间的一部分C．主存是由易失性的随机读写存储器构成的D．cache的功能全部由硬件实现(11) 在CPU与外设之间设计接口电路的目的主要有( ABCD )。
微机原理第02章1
第2章： 溢出和进位的对比
例1：3AH＋7CH＝B6H
无符号数运算： 58＋124＝182 范围内，无进位 有符号数运算： 58＋124＝182 范围外，有溢出
例2：AAH＋7CH＝（1）26H
无符号数运算： 170＋124＝294 范围外，有进位 有符号数运算： －86＋124＝28 范围内，无溢出
常用来存放双字长数据的高16位，或存放外设端口地址
第2章：（2）变址寄存器
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中， SI 、 DI 还有较特殊的 用法 现在不必完全理解，以后会详细展开
第2章：溢出和进位的应用场合
处理器对两个操作数进行运算时，按照无 符号数求得结果，并相应设置进位标志 CF； 同时，根据是否超出有符号数的范围设置 溢出标志OF 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。 也就是说，如果将参加运算的操作数认为 是无符号数，就应该关心进位；认为是有 符号数，则要注意是否溢出
第2章：符号标志SF（Sign Flag）
运算结果最高位为1，则SF＝1； 否则SF＝0
有符号数据用最高有效位表示数据的符号 所以，最高有效位就是符号标志的状态
3AH＋7CH＝B6H，最高位D7＝1：SF＝1
84H＋7CH＝（1）00H，最高位D7＝0：SF＝0
第2章：奇偶标志PF（Parity Flag）
第2章：辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）
运算时D3位（低半字节）有进位或
借位时，AF＝1；否则AF＝0
这个标志主要由处理器内部使用， 用于十进制算术运算调整指令中， 用户一般不必关心 3AH＋7CH＝B6H，D3有进位：AF＝1
微机原理第二章8086微处理器
▪ 这些引脚就是微处理器级总线。微处理器通过微处理器 级总线沟通与外部部件和设备之间的联系。这些总线及 其信号必须完成以下功能：
▪ （1）和存储器之间交换信息； ▪ （2）和I/O设备之间交换信息； ▪ （3）为了系统工作而接收和输出必要的信号，如输入
▪ 时钟信号输入端。19 CLK（输入） ▪ 8086和8088为5MHz。 ▪ 8086/8088的CLK信号必须由8284A时钟发生器产生。 ▪ 微处理器是在统一的时钟信号CLK控制下，按节拍进行
工作的。
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8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能
▪ 工作方式控制线 33
指令执行示例
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第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器ห้องสมุดไป่ตู้结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
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▪ 存储器分段
▪ 由于CPU内部的寄存器都是16位的，为了
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第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
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8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能
▪ 一、微处理器的外部结构
时钟脉冲、复位信号、电源和接地等。
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主要的控制和状态信号
WR： 写信号； RD： 读信号； IO/M：为“0”表示访问内存，
为“1”表示访问接口； DEN： 低电平有效时，允许进行读/写操
作； RESET：复位信号。
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[例]：
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串行和并行方式的指令流水线：
串行工作方式： 控制器和运算器交替工作，按顺序完成 上述指令执行过程;
并行工作方式： 运算器和控制器可同时工作。
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串行工作方式：
8088以前的CPU采用串行工作方式：
CPU 取指令1 执行1 存结果1 取指令2 取操作数 执行2
BUS 忙碌
忙碌 忙碌 忙碌
（WR/LOCK 等）； 分时复用引脚（AD7---AD0 等） ； 引脚的输入和输出分别传送不同的信息
（RQ/GT等）。
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主要引线（最小模式下）：
8088是工作在最小还是最大模式由MN/MX端 状态决定。MN/MX=0工作于最大模式，反 之工作于最小模式
AD7---AD0：低8位地址和数据信号分时复 用。在传送地址信号时为单 向，传送数据信号时为双向。
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并行工作方式：
8088CPU采用并行工作方式
EU 执行1
执行2
执行3
BIU 取指令2 取操作数 存结果 取指令3 取操作数 取指令4
BUS 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌 忙碌
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8088/8086 CPU的特点
采用并行流水线工作方式： 通过设置指令预取队列实现
对内存空间实行分段管理： 将内存分为4个段并设置地址段寄存
当WR=1，RD=0，IO/M=0时， 表示CPU当前正在进行读存储器操作。
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READY信号：
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中断请求和响应信号
INTR：可屏蔽中断请求输入端 NMI：非屏蔽中断请求输入端 INTA：中断响应输出端
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总线保持信号
HOLD：总线保持请求信号输入端。当CPU 以外的其他设备要求占用总线时， 通过该引脚向CPU发出请求。
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4）总线
基本概念 分类 工作原理 常用系统总线标准及其主要技术指标 （具体内容见后续课程）
19
2. 软件系统
软件：为运行、管理和维护计算机系统 或为实现某一功能而编写的各种程序的 总和及其相关资料。
操作系统
系统软件
编译系统 网络系统
软件
工具软件
应用软件
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三、微型机的分类
按处理器的位数分 按功能和结构分
将计算过程描述为由许多条指令按一定 顺序组成的程序，并放入存储器保存
指令按其在存储器中存放的顺序执行； 由控制器控制整个程序和数据的存取以
及程序的执行； 以运算器为核心，所有的执行都经过运
算器。
5
冯 • 诺依曼计算机结构
存储器
输入设备
运算器
输出设备
控制器
6
二、系统组成
微机系统
硬件系统
CPU 存储器 主机 输入/输出接口 总线 外设
时钟发 生器
ALE
地址
8088
锁存
CPU
数据 收发
• •
地址总线 数据总线 控制总线
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最大模式下的连接示意图：
时钟发 生器
ALE
8088 CPU
地址 锁存
数据 收发
总线 控制器
地址总线 数据总线 控制总线
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二、8088CPU的引线及功能
引脚定义的方法可大致分为：：
每个引脚只传送一种信息（RD等）； 引脚电平的高低不同的信号（IO/M等）； CPU工作于不同方式有不同的名称和定义
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内存单元的地址和内容
每个单元都对应一个地址，以实现对单 元内容的寻址。
单元内容
38F04H 10110110
内存地址
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内存容量：
内存所含存储单元的个数，以字节 为单位。
内存容量的大小依CPU的寻址范围而 定（即CPU地址信号线的位数）。
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内存操作
读：将内存单元的内容取入CPU， 原单元内容不改变；
系统软件 软件系统
应用软件
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1. 主机硬件系统
微处理器（CPU） 存储器 输入/输出接口 总线
8
1）微处理器
微处理器简称CPU，是计算机的核心， 主要包括：
运算器 控制器 寄存器组
9
2）存储器：
定义： 用于存放计算机工作过程中需
要操作的数据和程序。
10
有关内存储器的几个概念：
内存单元的地址和内容 内存容量 内存的操作 内存的分类
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四、主板的主要硬件构成
CPU插座 芯片组 内存插槽 系统BIOS CMOS 总线扩展槽 串行、并行接口
22
§2.2 8088微处理器
主要内容：
8088CPU外部引线及功能； 8088CPU的内部结构和特点； 各内部寄存器的功能； 8088的工作时序。
23
一、概述
指令的一般执行过程： 取指令 指令译码 读取操作数 执行指令 存放结果
第2章 微型计算机基础
1
主要内容：
微型机的基本结构； 8088（8086）微处理器的工作原理、
引线及结构； 总线的一般概念。
2
§2.1 微型机的基本结构
掌握： 微机系统的基本组成； 微型机的工作原理；
3
一、计算机的工作原理
冯 • 诺依曼的计算机工作原理 存储程序工作原理
4
冯 • 诺依曼机的特点：
写：CPU将信息放入内存单元，单 元中原来的内容被覆盖。
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内存储器的分类
按工作方 式可分为
随机存取存储器（RAM） 只读存储器（ROM）
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3）输入/输出接口
接口是CPU与外部设备间的桥梁
I/O CPU
外设
接口
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接口的分类：
串行接口 并行接口
输入接口 输出接口
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接口的功能：
数据缓冲寄存； 信号电平或类型的转换； 实现主机与外设间的运行匹配。
器，以实现对1MB空间的寻址 支持多处理器系统。
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8088CPU的两种工作模式
8088可工作于两种模式下，即： 最小模式和最大模式。
最小模式为单处理机模式，控制信号较 少，一般可不必接总线控制器。
最大模式为多处理机模式，控制信号较 多，须通过总线控制器与总线相连。
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最小模式下的连接示意图：
HLDA：总线保持响应信号输出端。CPU对 HOLD信号的响应信号。
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三、8088CPU的内部结构
8088内部由两部分组成： 执行单元（EU） 总线接口单元（BIU）
图见教材第25页图2-16
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执行单元
功能 指令的执行
从指令队列