《微机原理与接口技术》第二版习题解析和实验指导.docx

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《微机原理与接口技术》第二版习题解析和实验指导

就2.28086微处理器由哪几部分组成?

各部分的功能是什么?

【解】:

按功能可分为两部分:

总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）和执行单元EU（ExecutionUnit）。

总线接口单元BIU是8086CPU在存储器和I/O设备之间的接口部件,负责对全部引脚的操作,即8086对存储器和I/O设备的所有操作都是由BIU完成的。

所有对外部总线的操作都必须有正确的地址和适当的控制信号,BIU中的各部件主要是围绕这个目标设计的。

它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若干条控制总线。

其具体任务是:

负责从内存单元中预取指令,并将它们送到指令队列缓冲器暂存。

CPU执行指令时,总线接口单元要配合执行单元,从指定的内存单元或I/O端口中取出数据传送给执行单元,或者把执行单元的处理结果传送到指定的内存单元或I/O端口中。

执行单元EU中包含1个16位的运算器ALU、8个16位的寄存器、1个16位标志寄存器FR、1个运算暂存器和执行单元的控制电路。

这个单元进行所有指令的解释和执行,同时管理上述有关的寄存器。

EU对指令的执行是从取指令操作码开始的,它从总线接口单元的指令队列缓冲器中每次取一个字节。

如果指令队列缓冲器中是空的,那么EU就要等待BIU通过外部总线从存储器中取得指令并送到EU,通过译码电路分析,发出相应控制命令,控制ALU数据总线中数据的流向。

2.3简述8086CPU的寄存器组织。

【解】:

（1）通用寄存器:

通用寄存器又称数据寄存器,既可作为16位数据寄存器使用,也可作为两个8位数据寄存器使用。

当用作16位时,称为AX、BX、CX、DX。

当用作8位时,AH、BH、CH、DH存放高字节,AL、BL、CL、DL存放低字节,并且可独立寻址。

这样,4个16位寄存器就可当作8个8位寄存器来使用。

（2）段寄存器:

段寄存器共有4个CS、DS、SS、ES。

代码段寄存器CS表示当前使用的指令代码可以从该段寄存器指定的存储器段中取得,相应的偏移值则由IP提供;堆栈段寄存器SS指定当前堆栈的起始地址;数据段寄存器DS指示当前程序使用的数据所存放段的起始地址;附加段寄存器ES则指出当前程序使用附加段地址的起始位置,该段一般用来存放原始数据或运算结果。

（3）指针和变址寄存器:

堆栈指针SP用以指出在堆栈段中当前栈顶的地址。

入栈（PUSH）和出栈（POP）指令由SP给出栈顶的偏移地址。

基址指针BP指出要处理的数据在堆栈段中的基地址,故称为基址指针寄存器。

变址寄存器SI和DI用来存放当前数据段中某个单元的偏移量。

（4）指令指针与标志寄存器:

指令指针IP的功能跟Z80CPU中的程序计数器PC的功能类似。

正常运行时,IP中存放的是BIU要取的下一条指令的偏移地址。

它具有自动加1功能,每当执行一次取指令操作时,它将自动加1,使它指向要取的下一内存单元,每取一个字节后IP内容加1,而取一个字后IP内容则加2。

某些指令可使IP值改变,某些指令还可使IP值压入堆栈或从堆栈中弹出。

标志寄存器FLAGS是16位的寄存器,8086共使用了9个有效位,标志寄存器格式如图2.5所示。

其中的6位是状态标志位,3位为控制标志位。

状态标志位是当一些指令执行后,表征所产生数据的一些特征。

而控制标志位则可以由程序写入,以达到控制处理机状态或程序执行方式的表征。

2.4试述8086CPU标志寄存器各位的含义与作用。

【解】:

（1）6个状态标志位的功能分别叙述如下:

CF（CarryFlag）——进位标志位。

当执行一个加法（或减法）运算,使最高位产生进位（或借位）时,CF为1;否则为0。

PF（ParityFlag）——奇偶标志位。

该标志位反映运算结果中1的个数是偶数还是奇数。

当指令执行结果的低8位中含有偶数个1时,PF=1;否则PF=0。

AF（AuxiliarycarryFlag）——辅助进位标志位。

当执行一个加法（或减法）运算,使结果的低4位向高4位有进位（或借位）时,AF=1;否则AF=0。

ZF（ZeroFlag）——零标志位。

若当前的运算结果为零,ZF=1;否则ZF=0。

SF（SignFlag）——符号标志位。

它和运算结果的最高位相同。

OF（OverflowFlag）——溢出标志位。

当补码运算有溢出时,OF=1;否则OF=0。

（2）3个控制标志位用来控制CPU的操作,由指令进行置位和复位。

DF（DirectionFlag）——方向标志位。

它用以指定字符串处理时的方向,当该位置“1”时,字符串以递减顺序处理,即地址以从高到低顺序递减。

反之,则以递增顺序处理。

IF（InterruptenableFlag）——中断允许标志位。

它用来控制8086是否允许接收外部中断请求。

若IF=1,8086能响应外部中断,反之则不响应外部中断。

注意:

IF的状态不影响非屏蔽中断请求（NMI）和CPU内部中断请求。

TF（TrapFlag）——跟踪标志位。

它是为调试程序而设定的陷阱控制位。

当该位置“1”时,8086CPU处于单步状态,此时CPU每执行完一条指令就自动产生一次内部中断。

当该位复位后,CPU恢复正常工作。

2.58086中,存储器为什么采用分段管理?

【解】:

8086/8088的地址总线宽度为20位,其最大寻址空间是1MB。

而其他微处理器则在实模式下只能访问前1MB的存储器地址。

实际上,实模式就是为8086/8088而设计的工作方式,它要解决在16位字长的机器里怎么提供20位地址的问题,而解决的办法是采用存储器地址分段的方法。

程序员在编制程序时要把存储器划分成段,在每个段内地址空间是线性增长的。

每个段的大小可达64KB,这样段内地址可以用16位表示。

存储器分段的方法虽然给程序设计带来一定的麻烦,但这种方法可以扩大存储空间,而且对于程序的再定位也是很方便的。

2.6什么是逻辑地址?

什么是物理地址?

如何由逻辑地址计算物理地址?

【解】:

物理地址:

完成存储器单元或I/O端口寻址的实际地址成为物理地址,CPU型号不同其物理地址也不同。

物理地址是指CPU和存储器进行数据交换时实际所使用的地址,而逻辑地址是程序使用的地址。

物理地址由两部分组成:

段基址（段起始地址高16位）和偏移地址。

前者由段寄存器给出,后者是指存储单元所在的位置离段起始地址的偏移距离。

当CPU寻址某个存储单元时,先将段寄存器的内容左移4位,然后加上指令中提供的16位偏移地址而形成20位物理地址。

在取指令时,CPU自动选择代码段寄存器CS,左移4位后,加上指令提供的16位偏移地址,计算出要取指令的物理地址。

堆栈操作时,CPU自动选择堆栈段寄存器SS,将其内容左移4位后,加上指令提供的16位偏移地址,计算出栈顶单元的物理地址。

每当存取操作数时,CPU会自动选择数据段寄存器（或附加段寄存器ES）,将段基值左移4位后加上16位偏移地址,得到操作数在内存的物理地址。

2.9在80x86微机的输入/输出指令中,I/O端号通常是由DX寄存器提供的,但有时也可以在指令中直接指定00H~0FFH的端口号。

试问可直接由指令指定的I/O端口数是多少?

【解】:

由于在80x86的输入/输出指令中,可以直接在00H~0FFH指定,所以直接由指令指定的I/O端口数是256。

3.1指令分成几部分?

每部分的作用是什么?

【解】:

每条指令由两部分组成:

操作码字段和地址码字段。

操作码字段:

用来说明该指令所要完成的操作。

地址码字段:

用来描述该指令的操作对象。

一般是直接给出操作数,或者给出操作数存

放的寄存器编号,或者给出操作数存放的存储单元的地址或有关地址的信息。

3.2指出下列MOV指令的源操作数的寻址方式:

MOVAX,1234H

MOVAX,BX

MOVAX,[BX]

MOVAX,TABLE;TABLE;TABLE是一个变量名

MOVAX,[1234H]

MOVAX,[BX+1234H]

MOVAX,[BP][SI]

MOVAX,[BX+SI-1234H]

【解】:

MOVAX,1234H立即寻址

MOVAX,BX寄存器寻址

MOVAX,[BX]寄存器间接寻址

MOVAX,TABLE;TABLE是一个变量名直接寻址方式

MOVAX,[1234H]直接寻址方式

MOVAX,[BX+1234H]寄存器相对寻址

MOVAX,[BP][SI]基址变址寻址

MOVAX,[BX+SI-1234H]相对地址变址寻址

3.3设:

（DS）=2000H,（BX）=0100H,（SS）=1000H,（BP）=0010H,TABLE的物理地址为2000AH,（SI）=0002H。

求下列每条指令源操作数的存储单元地址:

MOVAX,[1234H]

MOVAX,[BX]

MOVAX,TABLE[BX]

MOVAX,[BP]

MOVAX,[BP][SI]

【解】:

存储单元地址:

（DS）×10H+EA=2000H×10H+1234H=21234H

存储单元地址:

（DS）×10H+（BX）=2000H×10H+0100H=20100H

存储单元地址:

（DS）×10H+EA=2000H×10H+0100H+000AH=2010AH

存储单元地址:

（SS）×10H+EA=1000H×10H+0010H=10010H

储单元地址:

（SS）×10H+EA=1000H×10H+0010H+0002H=10012H

3.4设ARRAY是字数组的首地址,写出将第5个字元素取出送AX寄存器的指令,要求使用以下几种寻址方式:

⑴直接寻址⑵寄存器间接寻址⑶寄存器相对寻址⑷基址变址寻址

【解】:

（1）直接寻址

（2）寄存器间接寻址（3）寄存器相对寻址（4）基址变址寻址MOVAX,ARRAY+8MOVBX,ARRAY+8MOVBX,8LEABX,ARRAY

MOVAX,[BX]MOVAX,ARRAY[BX]MOVSI,8

MOVAX,[BX+SI]

3.7设当前（CS）=2000H,（IP）=2000H,标号NEXT定义在当前代码段偏移地址是0100H处,（DS）=1000H,（BX）=1000H,（11000H）=00H,（11001H）=30H,数据段定义的字变量ARRAY的内容为1000H,试写出下列转移指令的目标转移地址

⑴JMPNEARPTR

⑵JMPBX

⑶JMPWORDPTRARRAY

【解】:

⑴JMPNEARPTR此转移指令的目标转移地址为:

20100H

⑵JMPBX此转移指令的目标转移地址为:

21000H⑶JMPWORDPTRARRAY此转移指令的目标转移地址为:

23000H3.8设当前（CS）=2000H,（IP）=2000H,标号NEXT定义在3000H:

1000H处。

当前（DS）=1000H,（BX）=1000H,（11000H）=00H,（11001H）=03H,（11002H）=00H,（11003H）=30H,数据段定义的字变量ARRAY的内容为0300H,（ARRAY+2）=3000H,试写出下列转移指令的目标转移地址:

⑴JMPFARPTRNEXT⑵JMPDWORDARRAY【解】:

⑴JMPFARPTRNEXT此转移指令的目标转移地址为:

31000H

⑵JMPDWORDARRAY此转移指令的目标转移地址为:

30300H3.9下列每组指令有何区别?

（1）MOVAX,1234HMOVAX,[1234H]

（2）MOVAX,TABLEMOVAX,[TABLE]（3）MOVAX,TABLELEAAX,TALBE（4）