大学计算机微机原理--第2章 微处理器与总线
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。
微机原理与接口(科学出版社)第二章微处理器
存储器分段和地址访问
1. 存储器组织： • 按字节编址，可寻址空间1MB(220*8)地址 为20位二进制数，地址范围 00000~FFFFFH。 • 存放顺序：低位字节低地址，高位字节高 地址。 • 高位字节： • 低位字节：
存储器分段和地址访问
存储器与CPU的连接
存储器分段和地址访问
存储器分段和地址访问
AX BX CX DX AH BH CH DH AL BL CL DL 执 行 部 件 EU
SP BP DI SI
总 线 接 口 部 件 BIU
地址加法器
20位地 址总线 16 位 数 据 总 线
总
8086
CS DS SS ES
IP 暂存器
线 控 制 逻 辑
总 线
内部总线16位 E 指令队列 U 控 8位队 1 2 3 4 5 6 制 列总线 8088 8086 器
半 进 借 位 标 志
奇 偶 标 志
进 借 位 标 志
1-有进、借位 0-无进、借位
1-低4位向高4位有进、借位 0-低4位向高4位无进、借位
存储器分段和地址访问
物理地址的生成
物理地址=段基址x16+偏移地址 地址访问 寄存器是16bit的，但物理地址是20bit的，所以对存储 器进行分段管理，类似于班级命名。 例如：一个年级有0401，0402…其中“04”就可以 认为是段基址，01，02可以认为是偏移地址
暂存器
ALU
标志寄存器
执行单元(EU)
4个通用寄存器（AX,BX,CX,DX)
4个专用寄存器(BP,SP,DI,SI)
标志寄存器 状态标志（SF,ZF,PF,CF,AF,OF) 控制标志（DF,IF,TF) 算术逻辑单元(ALU) 功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经
微机原理课件-第2章微处理器
FLAGS标志寄存器
零标志ZF（zero flag）
反映运算结果是否为零。 如结果为0，则ZF置1；否则，ZF清0。
符号标志SF（signal flag）
记录运算结果的符号。 SF为1，运算结果的最高位（即符号位）为1；SF=0，则符号 位为0。
奇偶标志PF（parity flag）
反映运算结果1的个数是偶数还是奇数。 当1的个数为奇数，则PF置1；否则，PF清0。
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FLAGS标志寄存器
溢出标志OF（overflow flag）
反映有符号数运算结果的溢出情况。 如运算结果溢出，则OF置1；否则，OF为0。 溢出是指运算结果超出了有符号数的表示范围。 通常采用双高位判别法来判断运算结果是否溢出，即 OF为最高位进位与次高位进位的异或。 最高两位同时有进位/借位或同时无进/借位，OF为0； 只有一位有进/借位，OF置1。
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FLAGS标志寄存器
例【2-1】 指出执行下列加法操作后各标志位的状态。
0111 0010 0101 1000 + 0101 0011 0110 0110
1100 0101 1011 1110
最高位无进位，CF = 0 偶数个1，PF = 1 第3位向第4位无进位，AF = 0 运算结果不为0，ZF = 0 最高位为1，SF = 1 运算结果溢出，OF = 1。
32位微机原理与接口技术
Theory and Interface Technology of 32-bit Microcomputer
主编 副主编
何苏勤 郭青 马静 冯晓东 韩阳 金翠云
西安电子科技大学出版社 2017年9月
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第2章 微处理器
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第2章 微处理器
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。
微机原理与接口技术第2章微处理器
（1）进行算术和逻辑运算 （2）接受存储器和I/O接口发来的数据及发送数据给存储器和 I/O接口。 （3）可以少量暂存数据。 （4）能对指令系统进行寄存、译码并执行指令所规定的操作。 （5）能提供整个系统所需的定时和控制信号。 （6）可响应I/O设备的中断请求。 程序设计角度，其功能：
（1）赋值和算术表达式。（2）无条件转移。（3）条件转移 以及关系和逻辑表达式。（4）循环。（5）数组和其他数据结 构。（6）子程序。（7）输入、输出。
2、主频
主频即CPU的时钟频率（CPU的工作频率），用来表 示微处理器的运行速度，单位MHZ。
一个时钟周期完成的指令数是固定的，故主频越高， CPU的速度越快。
外频：系统总线的工作频率，外频越高说明微处理 器与系统内存数据交换的速度越快。 倍频是CPU主频和外频之间的比例关系，一般为：
主频=外频*倍频 超频：就是通过人为的方式将CPU、显卡等硬件的工作 频率提高（实际就是提高电压），让它们在高于其额定 的频率状态下稳定工作。以Intel P4C2.4GHz的CPU为例， 它的额定工作频率是2.4GHz，如果将工作频率提高 2.6GHz，系统仍然可以稳定运行，那这次超频就成功了。
2.2 8086CPU的内部结构
8086：16位微处理器 ，16根数据线、20根地址线， 可寻址1M字节；
8088：准16位微处理器 ，其内部寄存器、内部运算部 件以及内部操作均按16位设计，但对外的数据总线只有 8条。
8086CPU内部结构由总线接口部件（BIU，Bus Interface Unit）和执行部件（EU, Execution Unit）组成。
4、iCOMP指数(英特尔微处理器性能比较指数 )
1993年，为评价386、486SX、486DX、486DX2等 各种CPU的性能，Intel公司提出了一种简单、单一的 指标——iCOMP指数，即Intel COMPARATIVE MICROPROCESSOPERMANCE。
Intel微机原理第2章微处理器及其结构1
000H--FFFH
描述符的结构类型表述 DESCRIPTOR STRUC
LIMITL DW 0 BASEL DW 0 BASEM DB 0 ATTRIBUTES DW 0 BASEH DB 0 DESCRIPTOR ENDS
U bit: User (OS) defined bit to indicate the segment is available (U=0) or not available( U=1) D bit: Indicates how the instructions (80386 and up) access register and memory data in protected or real mode.
PDESC STRUC LIMIT DW 0 BASE DD 0 PDESC ENDS
Intel微机原理第2章微处理器及其结构1
Base address:(基地址）
Intel微机原理第2章微处理器及其结构1
Starting location of the memory segment. Limit: （段长）
Intel微机原理第2章微处理器及其结构1
Intel微机原理第2章微处理器及其结构1
Program –Ivisible Registers
Explanation #GDTR(Global Descriptor Table Register--全局描述符表寄存器）包含描述符表基地址和界限（最大64KB， 16位）。一旦进入保护工作模式时，应装入GDTR（指令LGDT QWORD PTR SRC---48位，高双字为段基 地址，低字为段界限） #IDTR(Interrupt Descriptor Table Register--中断描述符表寄存器），在使用保护工作模式时，应初始化。由 此指向中断描述符表，与GDTR类似。
微机原理第2章8086微处理器
8086与8088CPU引脚
黄玉清制作
2.2.3 8086CPU引脚功能
地址/数据线
非屏蔽中断 可屏蔽中断请求
最小最大模式控制 地址/状态线 MN/MX=1,最小模式 MN/MX=0,最大模式 读信号 总线保持请求信号 总线保持响应信号 存储器/IO控制信号 M/IO=1,选中存储器 写信号 M/IO=0,选中IO接口 数据发送/接收信号 DT/R=1,发送 数据允许信号 DT/R=0,接收 地址允许信号 中断响应信号 准备好信号:表示内存 测试信号:执行WAIT指令， 或I/O设备准备好， CPU处于空转等待; 可以进行数据传输。 TEST有效时,结束等待状态。 复位信号
跟踪标志TF: CPU按跟踪方式执行指令; 中断允许标志IF: IF=1,允许可屏蔽中断; 方向标志DF:
黄玉清制作
2.2.1 8086CPU内部结构
例3：将两数相加，即08H＋FCH, 标志CF、PF、AF、ZF、SF、OF各为何值? 0000 1000（8） 1111 1100（252） 1 0000 0100
黄玉清制作
2.2.1 8086CPU内部结构
二、执行部件EU
四个16位通用寄存器： AX、BX、CX、DX，每个16位寄存器可作8 位寄存器。 16位 8位 8位 AX → AH AL BX → BH BL CX → CH CL DX → DH DL
黄玉清制作
2.2.1 8086CPU内部结构
四个专用寄存器 二个指针寄存器
第二章
8086微处理器与系统结构
主要内容 2.1 微处理器性能指标 2.2 8086微处理器结构 2.3 处理器总线时序 2.4 8086存储器组织 本章小结 本章习题
黄玉清制作
微机原理与接口技术 第2章 微型计算机系统的微处理器
8086／8088 CPU的总线周期概念
TW等待状态：如果存储器或I／O设备不能及时 配合CPU传送数据，这时外设或存储器会通过 “READY”信号线在T3状态启动之前向CPU发 数据“未准备好”信号，迫使CPU在T3状态后 插入等待状态TW。TW状态的总线情况与T3周 期的情况相同。当被选中的存储器或I／O端口 有足够的时间来完成读写操作时，就发出“准备 好”Ready）信号，使CPU脱离TW状态继续 工作。
8086／8088处理器的启动和程序执行过程
2、程序执行过程 设程序指令已在存贮器中，CPU按时钟节拍产生一系列 控制信号，有规则地重复进行以下过程。 （1）BIU从存贮器中取出一条指令存入指令队列。 （2）EU从指令队列取指令并执行指令。BIU利用总线 空闲时间，从内存取第二条指令或取第三条指令存入指令队列。 （3）EU执行下一条指令。如果前面一条指令有写存储 器的要求，则通知BIU把前条指令结果写到存贮器中，然后 再取指令存入指令队列。 （4）如指令执行要求读取操作数，由BIU完成。 （5）EU执行再下一条指令，返回（1）处继续执行。
2.2.2 8086／8088CPU的引脚信号和功能
8086／8088 CPU采用了引脚复用技术。8086／8088的 数据线和地址线是复用的,有些引脚在最大模式和最小模式 有不同的意义。
2.2 8086／8088CPU的引脚信号和工作模式
2.2.2 8086／8088CPU的引脚信号和功能 1、AD15~AD0（Address/Data Bus）地址／数据复用总线
以上信号是8086／8088CPU工作在最小模式和最大模式时都要用到的。 8086／8088的第24~31脚信号在不同模式下有不同的名称和定义。