微机原理第2章微处理器与指令系统
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 指令系统)
2.3 数据传送指令
数据传送类分为四类： 1. 通用传送： ①基本传送指令 MOV ②堆栈操作 ③交换指令 PUSH XCHG POP
2. 累加器专用传送： ①输入/ 输出 ②换码 3. 地址传送 4. 标志传送
2012-8-9
IN XLAT LEA LAHF
OUT
LDS SAHF
LES PUSHF POPF
19
7000 0
2000 1500 73500
CS段
2012-8-9
④ 变址寻址(相对寻址) 变址寻址适用于对一维数组的元素进行操作 ⑴无比例因子 EA=变址寄存器+位移量 16位寻址：SI,DI为基址寄存器, DS为默认段寄存器
32位寻址：除ESP外其余7个32位通用寄存器均可 作为变址寄存器，EBP默认SS为段寄存器，其余均 默认段寄存器为DS
执行后 AL=35H
完成什么功能？
2012-8-9
27
2. 堆栈操作指令 •PUSH 源操作数 进栈指令，先调整堆栈指针（－2）， 再把源操作数压栈 PUSH AX PUSH [SI+5] POP 目标操作数 出栈指令，先将栈顶2字节送目标操作数，再调整 堆栈指针（＋2） POP [SI+5] POP AX 注： 只能有16位通用寄存器进栈/出栈指令 •PUSHF POPF 16位标志寄存器进栈/出栈指令
2012-8-9 31
2. 减法指令 •SUB 目标操作数， 源操作数 目标操作数－源操作数——>目标操作数 •SBB 目标操作数， 源操作数 目标操作数－源操作数－CF——>目标操作数 •DEC 目标操作数 目标操作数－1——>目标操作数 •NEG 目标操作数 0－目标操作数——>目标操作数 影响A,C,O,P,S,Z 6个标志位 •CMP 目标操作数， 源操作数 只影响标志位，不改变目标操作数
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。
微机原理课后习题解答
微机原理习题第一章绪论习题与答案1. 把下列二进制数转换成十进制数、十六进制数及BCD码形式。
（1）10110010B =（2）01011101.101B =解：（1）10110010B = 178D = B2H = （0001 0111 1000）BCD （2）01011101.101B = 93.625D = 5D.AH= （1001 0011.0110 0010 0101）BCD2. 把下列十进制数转换成二进制数。
（1）100D =（2）1000D =（3）67.21D =解：（1） 100D = 01100100B（2） 1000D = 1111101000B（3）67.21D = 1000011.0011B3. 把下列十六进制数转换成十进制数、二进制数。
(1) 2B5H =(2) 4CD.A5H =解：（1）2B5H = 693D = 0010 1011 0101B（2）4CD.A5H = 1229.6445D = 0100 1100 1101.1010 0101 B4. 计算下列各式。
（1）A7H+B8H =（2）E4H-A6H =解：（1）A7H+B8H = 15FH（2）E4H-A6H = 3EH5. 写出下列十进制数的原码、反码和补码。
（1）+89（2）-37解：（1）[+89 ] 原码、反码和补码为: 01011001B（2）[-37] 原码= 10100101 B[-37] 反码= 11011010 B[-37] 补码= 11011011 B6．求下列用二进制补码表示的十进制数（1）（01001101）补=（2）（10110101）补=解：（1）（01001101）补= 77D（2）（10110101）补= -75D7．请用8位二进制数写出下列字符带奇校验的ASCII码。
（1）C：1000011 （2）O：1001111（3）M：1001101 （4）P：1010000解：（1）C：0 1000011 （2）O：0 1001111（3）M：1 1001101 （4）P：1 10100008．请用8位二进制数写出下列字符带偶校验的ASCII码。
微机原理、汇编语言及接口技术教程课后习题答案
!《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术教程》部分习题参考解答第1章微型计算机系统概述〔习题〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、DSP芯片、嵌入式系统〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在PC机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。
单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。
~DSP芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。
嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统，其典型的特点是把计算机直接嵌入到应用系统之中。
〔习题〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。
〔解答〕CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。
它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。
处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。
存储器：存储器是存放程序和数据的部件。
（外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。
I/O设备通过I/O接口与主机连接。
总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。
〔习题〕什么是总线微机总线通常有哪3组信号各组信号的作用是什么〔解答〕总线：传递信息的共用通道，物理上是一组公用导线。
3组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。
（1）地址总线：传输将要访问的主存单元或I/O端口的地址信息。
#（2）数据总线：传输读写操作的数据信息。
（3）控制总线：协调系统中各部件的操作。
〔习题〕简答如下概念：（1）计算机字长（2）取指－译码－执行周期（3）ROM-BIOS（4）中断（（5）ISA总线〔解答〕（1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
《微机原理及接口技术》课后习题详细解答（期末复习）
《微机原理及接⼝技术》课后习题详细解答（期末复习）第1章微型计算机系统概述〔习题1.3〕微型计算机主要由哪些基本部件组成？各部件的主要功能是什么？〔解答〕微机主要有存储器、I/O设备和I/O接⼝、CPU、系统总线、操作系统和应⽤软件组成，各部分功能如下：CPU：统⼀协调和控制系统中的各个部件系统总线：传送信息存储器：存放程序和数据I/O设备：实现微机的输⼊输出功能I/O接⼝：I/O设备与CPU的桥梁操作系统：管理系统所有的软硬件资源〔习题1.10〕简述计算机中“数”和“码”的区别，计算机中常⽤的数制和码制各有哪些？〔解答〕（1）数—⽤来直接表征量的⼤⼩，包括：定点数、浮点数。
（2）码—⽤来指代某个事物或事物的某种状态属性，包括：⼆进制、⼋进制、⼗进制，⼗六进制区别：使⽤场合不同，详见P16.〔习题1.12〕请写出与数据＋37和－37对应的8位机器数原码、反码、补码和移码，并分别⽤⼆进制和⼗六进制表⽰出来。
〔解答〕原码反码补码+37 00100101/25H 00100101/25H 00100101/25H-37 10100101/A5H 11011010/DAH 11011011/DBH〔习题1.13〕请将上题中＋37和－37的8位补码机器数分别扩充为16位和32位的形式，⽤⼗六进制表⽰出来。
〔解答〕+37 -3716位 32位 16位 32位00 25H 00 00 00 25H FF 5BH FF FF FF 5BH第2章微处理器指令系统〔习题2.1〕微处理器内部具有哪3个基本部分？8088分为哪两⼤功能部件？其各⾃的主要功能是什么？〔解答〕算术逻辑单元ALU、寄存器组和控制器；总线接⼝单元BIU：管理8088与系统总线的接⼝负责cpu对接⼝和外设进⾏访问执⾏单元EU：负责指令译码、执⾏和数据运算；8位CPU在指令译码前必须等待取指令操作的完成，8088中需要译码的指令已经取到了指令队列，不需要等待取指令。
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
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2.1.4 Pentium Pro微处理器
简称P6，中文名为“高能 奔腾”。在体系结构中采用 了许多新的思想和新的技术：
• 精简指令集技术。 • 二级缓冲结构。 • 乱序执行和预测执行技术。 • 三级超标量和14级超流水线结构。 • 寄存器重命名技术
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2.1.5 Pentium Ⅱ微处理器
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2.2 8086/8088微处理器
8086是全16位微处理器，8088是准16位微处理器。二 者除了外数据总线位数及与此相关的部分逻辑稍有差别外， 内部结构和基本性能相同，指令系统完全兼容。
➢ 内部结构 ➢ 指令流水线 ➢ 存储器分段
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2.2 8086/8088微处理器
1.内部结构
通用寄存器
AX AH AL 累加器 BX BH BL 基址寄存器 CX CH CL 计数寄存器 DX DH DL 数据寄存器
指针寄存器
SP
堆栈指针
BP
基址指针
变址寄存器
DI
目的变址
SI
源变址
ALU DB
16位
20位 AB
地址加法器 ∑
DB
指令指针
CS DS SS ES IP
内部暂存器
8088:8位 8086:16位
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2.1.6 Pentium Ⅲ微处理器
Pentium Ⅲ是第三代P6级微处 理器产品。与PentiumⅡ相比,有 如下改进：
• 前端总线的时钟频率为 100MHz (采用0.18μm新工艺 的Pentium Ⅲ，其前端总线达
到将123536M KBH的z)L。2 Cache集成到了芯片内。 增加了 70条流式单指令多数据扩展SSE指令。 首次设置了处理器序列号PSN。
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2.1 Intel系列微处理器概述
2.1.1 8086/8088 微处理器 2.1.2 80486 微处理器 2.1.3 Pentium 微处理器(80586) 2.1.4 Pentium Pro 微处理器 2.1.5 Pentium Ⅱ 微处理器 2.1.6 Pentium Ⅲ 微处理器 2.1.7 Pentium 4 微处理器
2020/2/15
2.1.3 Pentium微处理器（80586）
5.采用64位外部数据总线。 6.引入了大型机中采用的 内部错误检测、功能冗余检验 和错误报告等自诊断功能。 7.进行了更多的可测性设计。 8.提供了独特的性能监察功能， 以利于软、硬件产品的优化和升级。 9.提供了灵活的存储器页面管 理。
EU 等待 译码1 执行1 译码2 执行2 译码3 …
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8086/8088的指令“流水”操作
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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2.2 8086/8088微处理器
3.存储器分段
P6级微处理器的第二代产品，从系 统结构角度看，主要采用了以下几种 先进技术：
■ 多媒体增强技术（MMX技术） • 采用单指令流多数据流SIMD技术 • 新增加了57条功能强大的MMX指令
• 采用了由三种创新处理技巧结合的动态执行技术， 即：多分支预测、数据流分析和推测执行。
• 双重独立总线技术（DIB, Dual Independent Bus ）
变址寄存器：SI，DI
② 算术逻辑运算部件ALU
16 位加法器，用于对寄存器和指令操作数进行算术或逻辑运算.
③ 标志寄存器PSW
（2）功能
9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态.
④ 运算寄存器 接收从BIU的指令队列中取来的指令代码， ⑤ EU控制系统 译码并向 EU 内各有关部分发出时序命令信号，
这些功能部件除地址转换与管理单元与80386/80486 保持兼容外，其他都进行了重新设计。
2020/2/15
1)总线接口单元 2.2.1 内部结构和外部引脚
主要用于管理访问外
2) 整数执行单元
控制 64位
逻D辑P部须总读存的线/写储地，数器址完据和、成分等分支缓数预支I总/检冲据取目O验器线标端和指指 指操预 地口控令令 针作取 址必制、。TL指指B6管持部支令令P)完件持理地预译e8高Kn取码全组单4址速BtK单单i指缓兼成元转uB元元令存m7大容。与换令线都生数)的独由小，8P与流结有成据0e地立“的由存n3水 构 自 逻C址的8tU页分储ai1线 ， 己 辑6uc”转指.面段管/hm构 其 的 和8内和换令e外和理0除控RAC成 中“与4OC部，分单a制L继超 每M8acUV存还页元6ch续结标 条、”h保e储e接量 流两构地和口流 水条址。水 线指
第二章 微处理器和指令系统
重点：
1.Intel系列微处理器的演变历史； 2.Pentium的内部基本寄存器功能及应用； 3.操作数寻址方式； 4.通用整数指令
2020/2/15
第二章 微处理器和指令系统
2.1 Intel系列微处理器概述 2.2 8086/8088微处理器 2.3 Pentium微处理器 2.4 Pentium微处理器指令系统
SS=8FF0H，DS段有一操作数，其偏移地址
=0204H，
1)画出各段在内存中的分布
2)指出各段首地址
10550H
3)该操作数的物理地址=？
CS
解：各段在内存中的分布右图所示。 250A0H
操作数的物理地址为：
2EF00H
DS
250AH×10H+0204H = 252A4H
ES
8FF00H
SS
2020/2/15
2020/2/15
2.1.7 Pentium 4微处理器
它是第一个非P6核心结构的全新 32位微处理器，与P6级微处理器相比， 主要结构特点如下：
1.采用了超级管道技术，使用长 达20级的分支预测/恢复管道，而P6 只有10级。
2.它的简单算术逻辑单元(ALU) 采用2倍的处理器 核心频率运行。
3.动态执行技术中的指令池能容下126条指令。 4.内含一个4KB的分支目标缓冲。 5.增加了由144条新指令组成的SSE2。
0A00H
内存
2020/2/15
2.2 8086/8088微处理器
• 逻辑地址与物理地址的变换
逻辑地址与20位物理地址的变换关系： 物理地址=段基址×16+偏移地址
逻辑地址
15
0
15
0
段基址
左移四位
段基址 0000
偏移地址
2020/2/15
地址 加法器
∑
19
0
20位物理地址
例：已知CS=1055H，DS=250AH，ES=2EF0H，
将1MB的物理存储空 间分成若干个逻辑段,每 段大小为64KB。
段的起始单元地址叫 段基址，存放在段寄存 器中。通过4个段寄存 器，CPU每次可同时对 4个段进行寻址。
00000H 00001H 00002H 00003H
内存
30000H (段基址)
64KB
FFFFFH
2020/2/15
2.2 8086/8088微处理器
• 存储器分段
这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。 正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速 度、处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。
2020/2/15
2.1.2 80486微处理器
80486是继80386之后推出的第二代32位高性能微处理器, 它以提高性能和面向多处理器系统为主要目标。80486继承 了80386的各种优点，表现在以下几方面：
协调执行指令规定的操作。
负责全部指令的执行；
向BIU输出（地址及结果）数据；
对Reg及PSW进行管理。
2020/2/15
BIU（Bus Interface Unit）
（1）组成
① 4个：SS 数据段Reg：DS
附加段Reg：ES
② 指令指针寄存器IP（下一条要取的指令在当前
高。
2020/2/15
2.1.2 80486微处理器
除以上80386、80486共有的特点之外，80486也采用 了许多新技术：
1.片内集成了一个浮点运算单元FPU 。 2.内含一个8KB的数据与指令合用的Cache。 3.采用RISC技术。使芯片内的不规则控制部分减少，同时 常用基本指令采用硬件逻辑控制执行，使基本指令可以用一 个时钟周期完成。 4.采用一种突发总线（Burst Bus）的技术。使取得一个 地址后，与该地址相关的一组数据可以连续输入/输出,有效 地解决了微处理器同内存储器之间的数据交换问题。 5.面向多处理器结构，增加了支持多机操作的指令。
运算暂存器
ALU
标志寄存器
EU 控制电路
执行单元(EU)
2020/2/15
指令队列
123456 8位
8088
总线 8086/8088 控制电路
外部总线
8086
总线接口单元(BIU)
EU（ Execution Unit）
（1）组成 ①
数据寄存器：AX，BX，CX，DX (16位)
8个通用寄存器
AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL（8位） 指示器： SP，BP
• 存储器分段结构示例
…
CS 1000H SS 2000H DS 3100H ES 3100H
…
10000H 代码段
（64KB） 1FFFFH 20000H 堆栈段
（64KB） 2FFFFH
……
31000H 数据段与 附加数据 段重叠