微型计算机原理习题及解答.doc
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微机原理习题
1、微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?
答：
微型计算机系统：
包括微型计算机的硬件系统和必要的系统软件。
微型计算机的硬件系统包括：
微型计算机和
外围设备。
微型计算机：
主要是由微处理器（MPU）、存储器（ROM、RAM）、I/O接口、系统总线组成。
微处理器（MPU）：
是用微电子技术将中央处理器（CPU）集成在一块芯片中制成的超大规模集成电路（IC），从逻辑的角度看，其内部主要包括：
运算器（或称算术逻辑单元（ＡＬＵ））、控制器和一定数量的寄存器组成。
2、控制总线传输的信号大致有哪几种?
答：
控制总线用来传输控制信号，协调各部件之间的工作；控制总线是双向的；控制总线包括CPU送往存储器和输入／输出接口电路的控制信号，如读信号、写信号和中断响应信号等；控制总线还包括其他部件送到CPU的信号，比如，时钟信号、中断请求信号和准备就绪信号等。
3、微型计算机采用总线结构有什么优点?
答：
采用总线结构的优越性主要表现在两个方面：
①简化系统的设计，使CPU、RAM、ROM、I/O接口的设计简单化、标准化，使复杂的硬件系统变为面向总线的单一关系。
②方便系统的硬件扩充——一个部件只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中。
4、简述8086CPU的逻辑结构。
答：
从逻辑功能上，8086分为两部分：
总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）；执行部件EU（ExecutionUnit）。
其中，总线接口部件包括：
地址加法器、段寄存器组、IP指针、指令队列缓冲器、和输入输出控制电路；执行部件包括：
运算器、通用寄存器组、标志寄存器、和执行部分的控制电路。
5、8086／8088和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?
答：
传统的计算机都是按照下面3个步骤循环工作的：
①从指令指针所指的内存单元中取一条指令送到指令寄存器。
②对指令进行译码，而指令指针进行增值，以指向下一条指令的地址。
③执行指令。
如果所执行的是转移指令、调用指令或者返回指令，则重新设置指令指针的值，以指向下一条要执行的指令。
而8086/8088指令的执行是流水线方式，取指令和执行指令是并行工作的，工作效率大大提高，从而大大提高了CPU的执行速度。
6、总线周期的含义是什么?
8086／8088的基本总线周期由几个时钟组成?
如一个CPU的时钟频率为10MHz，那么，它的一个时钟周期为多少?
一个基本总线周期为多少?
答：
为了取得指令或进行数据的传送，CPU的总线接口部件需要执行一系列的操作，这些操作所经历的时间叫一个总线周期。
在8086／8088中，一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成，分别称为4个状态，即T1状态、T2状态、T3状态和T4状态。
时钟周期是CPU的时序基本时间计量单位，它由计算机主频决定。
如果8086的主频为10MHz，1个时钟周期就是100ns；1个最基本的总线周期是400ns。
7、在对存储器和I／O设备读写时，要用到IOR、IOW、MR、MW信号，最小模式时可用怎样的电路由CPU的RD、WR、和M/IO信号得到?
请画出逻辑图。
M/IO
WR
≥1
≥1
≥1
≥1
RD
MR
MW
IOR
IOW
8、结合8086CPU的总线周期，说明8086和8088是怎样解决地址线和数据线的复用问题的?
ALE信号何时处于有效电平?
答：
8086/8088的AD15~AD0是地址数据分时复用线，必须用地址锁存器在T1状态对地址信号进行锁存。
地址锁存允许信号ALE输出端，是8086／8088提供给地址锁存器8282（或74LS373）的控制信号，高电平有效，在任何一个总线周期的T1状态，该引脚输出有效高电平，以表示当前在地址／数据复用总线上输出的是地址信息，地址锁存器将ALE作为锁存信号，对地址进行锁存，锁存器的输出端形成系统的地址总线。
在T2~T4期间，锁存器输出的地址总线保持稳定，复用总线上的数据传输不会影响地址信号，这样就有效地分离了数据总线和地址总线。
9、8086的存储器空间最大可以为多少?
怎样用16位寄存器实现对20位地址的寻址?
答：
8086CPU的地址总线宽度是20条地址线，故他的存储器寻址空间最大为1MB（220）。
16位的段寄存器值和16位的偏移量形成20位物理地址的算法是：
物理地址=段地址×16+偏移量
实际上这个操作是在CPU的总线接口部件中由地址加法器自动完成的。
10、段寄存器CS=1200H，指令指针寄存器IP=FF00H，此时，指令的物理地址为多少?
指向这一物理地址的CS值和IP值是唯一的吗?
答：
根据物理地址=段地址×16+偏移量所以有
12000H
+ FF00H
21F00H
指向物理地址21F00H的CS值和IP值不是唯一的，可以有很多种组合。
11、在中断响应过程中，8086往8259A发的两个INTA信号分别起什么作用?
答：
对于8086／8088来讲，INTA信号是位于2个连续总线周期中的两个负脉冲，在每个总线周期的T2、T3和Tw状态，INTA端为低电平。
Ø第一个负脉冲通知外部设备的接口，它发出的中断请求已经得到允许。
Ø外设接口收到第二个负脉冲后，往数据总线上放中断类型码，从而CPU便得到了有关此中断请求的详尽信息。
12、8086最多可有多少种中断?
按照产生中断的方法分为哪两大类?
答：
8086／8088有一个强有力的中断系统，可以处理256种不同的中断，
每个中断对应一个类型码，256种中断对应的中断类型码为0～255。
从产生中断的方法来分，中断可以分为两大类：
Ø一类叫硬件中断：
由中断信号来触发；
Ø一类叫软件中断：
由中断指令来触发；
13、非屏蔽中断有什么特点?
可屏蔽中断有什么特点?
分别用在什么场合?
答：
非屏蔽中断是通过CPU的NMI（Non-MaskableInterrupt）引腿进入的，它不受中断允许标志IF的屏蔽，并且在整个系统中只能有一个非屏蔽中断；可屏蔽中断是通过CPU的INTR（Interrupt）引腿进入的，并且只有当中断允许标志IF为1时，可屏蔽中断才能进入，如果中断允许标志IF为0，则可屏蔽中断受到禁止。
14、什么叫中断向量?
它放在哪里?
对应于中断类型号1CH的中断向量存放在哪里?
如果1CH的中断处理子程序从5110H：
2030H开始，则中断向量应怎样存放?
答：
所谓中断向量，实际上就是中断处理子程序的入口地址。
中断向量放在中断向量表中，每个中断向量用4个字节来描述，256个中断向量需要1024字节（即1K空间），8086／8088的中断向量表位于内存0段的0～3FFH区域。
对应于1CH的中断向量存放在中断向量表种偏移地址为4×1CH=70H开始的地方，如果1CH的中断处理子程序从5110H:
2030H开始，则中断向量从70H开始的存放顺序是：
30H、20H、10H、51H。
15、非屏蔽中断处理程序的入口地址怎样寻找?
答：
非屏蔽中断对应的中断类型号固定为2，所以它在中断向量表中的位置是从08H开始的连续4个字节，依次是：
偏移地址的低字节、偏移地址的高字节、代码段地址的低字节、代码段地址的高字节。
16、叙述可屏蔽中断的响应过程，一个可屏蔽中断（或者非屏蔽中断）响应后，堆栈顶部四个单元中是什么内容?
答：
A）响应条件
Ø当CPU在INTR引腿上接收到一个高电平的中断请求信号；
Ø当前的中断允许标志为1。
B）响应时序
ØCPU在当前指令执行完以后，开始响应外部的中断请求；
ØCPU在其后的连续两个总线周期中，各往INTA引腿上发两个负脉冲
Ø外设接口接到第二个负脉冲以后，立即往数据线上给CPU送来中断类型码。
C）CPU在响应外部中断、并进入中断子程序的过程中，要依次作下面几件事：
①从数据总线上读取中断类型码，将其存入内部暂存器。
②将标志寄存器的值推入堆栈。
③把标志寄存器的中断允许标志IF和单步标志TF清零。
④将断点保护到堆栈中先压入CS再压入IP。
所谓断点，就是指响应中断时，主程序中当前指令下面的一条指令的地址，包括代码段寄存器CS的值和指令指针IP的值。
只有保护了断点，才能在中断处理子程序执行完以后，正确返回到主程序继续执行。
⑤根据得到的中断类型码，计算中断向量在中断向量表中的位置，并将前两个字节中的内容装入IP，将后两个字节中的内容装入CS，这样，CPU转入了对中断处理子程序的执行。
根据中断响应的过程可知，一个可屏蔽中断（或者非屏蔽中断）响应后，堆栈顶部四个字节的内容是主程序中的断点地址（CS：
IP）。
17、软件中断有哪些特点?
在中断处理子程序和主程序的关系上，软件中断和硬件中断有什么不同之处?
答：
软件中断的特点如下
①用一条指令进入中断处理子程序，并且，中断类型码由指令提供。
②进入中断时，不需要执行中断响应总线周期，也不从数据总线读取中断类型码。
③不受中断允许标志IF的影响，也就是说，不管IF是1还是0，软件中断均可执行。
④正在执行软件中断时，如果有外部硬件中断请求（非屏蔽中断请求或IF=1时的可屏蔽中断请求），会在执行完当前指令后立即给予响应。
在中断处理子程序和主程序的关系上，软件中断和硬件中断的不同之处在于：
硬件中断有随机性，而软件中断没有随机性。
18、IBMPC／XT系统中，哪个区域用来存放中断向量?
在FFFF0H到FFFFFH单元中存放什么内容?
答：
在IBMPC／XT系统中，中断向量存放在0000：
0000H~0000：
03FFH区间；在FFFF0H到FFFFFH单元中存放复位初始化指令，一般在这里放一条跳转指令，跳到系统BIOS的开始部分。
19、虚拟存储器是一种什么样的存储器?
80386的虚拟存储器可以有多大容量?
答：
所谓虚拟存储器就是系统中有一个速度较快的、容量比较小的内部主存储器，还有一个速度较慢但容量很大的外部存储器，通过存储管理机制，使两者有机地、灵活地结合在一起，这样从程序员的角度看，系统中似乎有一个容量非常大的、速度也相当快的主存储器，但它并不是真正的物理上的主存，故称为虚拟存储器。
80386的虚拟存储器容量可高达64TB（64太字节），这样，就可以运行要求存储器容量比实际主存储器容量大得多的程序。
20、80386的MMU功能块具体有什么功能?
逻辑地址、线性地址、物理地址分别由其中什么部件管理?
答：
MMU的功能就是实现存储器的管理，它由分段部件SU和分页部件PU和总线接口部件BIU组成。
¨逻辑地址由指令预取部件（IPU）、
¨执行部件（EU）产生；
n
¨SU管理面向程序员的逻辑地址空间，并且将逻辑地址转换为线性地址；
¨PU管理物理地址空间，将分段部件或者指令译码部件产生的线性地址转换为物理地址。
21、简述80386有哪3种工作方式及其特点?
答：
80386有三种工作方式：
实地址方式、保护方式、虚拟8086方式
实地址方式采用类似于8086的体系结构，其寻址机构、存储器管理（最大为1MB）、分段方式、中断处理机构均和8086一样。
在保护方式中，借助于存储器管理部件MMU的功能将磁盘等存储设备有效地映射到内存，使逻辑地址空间大大超过实际的物理地址空间。
保护方式提供了多任务环境中的各种复杂功能以及对复杂存储器组织的管理机制。
只有在保护方式下，80386才充分发挥其强大的功能。
在保护方式下，通过软件切换到虚拟8086方式。
在80386多任务系统中，可以使其中一个或几个任务使用虚拟8086方式，这样，80386可以虚拟成若干个8086CPU，虚拟8086方式的名称正是由此而来。
虚拟8086方式下可以执行8086的应用程序，使大量的8086软件有效地与80386保护方式下的软件并发运行。
22、80386通常工作于什么方式?
能够一开机就进入这种方式吗?
答：
80386通常工作于保护方式。
开机或复位后，先进入实地址方式并完成支持保护方式工作的数据结构初始化，然后便可立即转到保护方式。
23、实地址方式和虚拟8086方式都类似于8086的方式，从使用场合和工作特点上看，这两种方式有什么主要差别?
答：
实地址方式和虚拟8086方式主要差别在于：
v单任务和多任务问题
v寻址空间问题
v内存划分问题
24、80386的段寄存器和8086有什么差别?
答：
在实地址方式下8086和80386的段寄存器作用基本相同，产生物理地址的方法相同；但是在80386的保护模式下段寄存器与8086完全不同，这时的段寄存器实际上只是充当选择子的作用；而虚拟8086方式下虽然物理地址的计算方法与8086相同，但在存储器管理上还是有很大区别的。
25、80386在3种工作方式下，“段”的长度有什么差别?
答：
在实地址方式下和虚拟8086方式下段的长度是216（即64KB）；而在80386保护模式下“段”的长度是232（即4GB）。
26、80386的流水线技术主要体现在哪两个方面?
答：
80386的流水线技术主要体现在指令流水线技术和地址流水线技术两个方面。
27、80386对多任务功能是如何体现支持性的?
答：
80386在硬件上提供了作为选择子的段寄存器（CS、DS、ES、SS等）、控制寄存器（CR0、CR2、CR3）、系统地址寄存器（GDTR、LDTR、IDTR、TR）同时MMU提供了段页式的片内2级虚拟存储器管理。
这使得多个任务作为独立的模块可以定位在内存不同的区域，保护机制使得每个任务的分时执行不会破坏别的任务的存储区域，这为多任务操作系统的设计提供了高效、方便的支持。
28、80386采用哪几种描述符表?
这些表的设置带来什么优点?
答：
80386采用了全局描述符表GDT、局部描述符表LDT、中断描述符表IDT。
这些表与硬件配合提供了更完善的控制信息，方便了CPU的控制和操作系统的设计。
29、Intel86系列CPU是从哪一种芯片开始采用RISC技术的?
说说RISC技术最重要的特点和优点。
答：
Intel86系列CPU是从Pentium开始采用RISC技术的。
采用RISC技术的CPU有如下特点：
Ø只含简单而常用的指令，指令的长度较短，并且每条指令的长度相同。
Ø采用指令级并行处理的流水线机制，可以在同样的时间段中比非并行处理的流水线机制下执行更多的指令。
Ø大多数指令利用内部寄存器来执行，只需要一个时钟周期，这不但提高了指令执行速度，而且减少了对内存的访问，从而使内存的管理简化。
30、Pentium采用了哪些先进技术?
答：
Pentium采用的先进技术主要有3点：
CISC和RISC相结合的技术、超标量流水线技术、分支预测技术。
31、简单叙述产生片选信号的3种方法，及其优缺点。
答：
存储器和可编程芯片的片选信号通常是利用高位地址线的译码产生的。
常用的方法有全地址译码法、部分地址译码法、和线选法。
其中全址译码法线路复杂，硬件开销大，但效果最好（能够产生较多的片选信号、且没有地址重叠现象，因此地址空间的利用率最高）；线选法直接利用高位地址线作为片选信号，线路最简单，不需要硬件开销，但效果最差（能够产生的片选信号有限、有大量的地址重叠，因此地址空间的例用率最低）；部分地址译码法的优缺点界于上述两者之间。
32、在如图所示的电路中，试分析电路图，回答问题。
G1
G2A
74LS138
G2B
C
B
A
Y1
Y0
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
A13
A19
A18
A17
A16
A15
A14
&
&
A12
MEMR
MEMW
RAM
CS
D7～D0
A11～A0
1．74LS138的作用是什么？
答：
74LS138的作用是地址译码，产生存储器或I/O接口电路的片选信号。
2．74LS138在什么条件下才工作？
答：
74LS138的组合选通条件是：
G为高电平，G2A、G2B为低电平。
所以其工作条件是：
A19=0、A18=A17=A16=A15=1
故74LS138的片地址
3．RAM的地址范围是多少（用16进制表示）？
答：
因为RAM的片选信号CS接74LS138的Y1端，所以片选条件是：
A19A18A17A16A15A14A13=0111101这个条件是访问RAM的必要条件、不可变；而RAM的A11A10…………….A1A0变化范围是：
000000000000～111111111111
所以RAM的地址范围是：
01111001000000000000～01111001111111111111
即79000H～79FFFH
33、接口电路的作用是什么?
答：
接口电路的作用如下：
对于输入设备来说，接口要将输入设备送来的信息变换成CPU能接收的格式，并将其放在缓冲器中让CPU来接收。
例如：
模拟量到数字量的变换（A/D）；串行数据往并行数据的变换；电平变换等。
对于输出设备来说，接口要将CPU送来的并行数据放到缓冲器中，并将它变换成外部设备所需要的信息形式。
例如：
数字量到模拟量的变换（D/A）；并行数据到串行数据的变换；电平变换等。
34、CPU和输入／输出设备之间传送的信息有哪几类?
答：
通常，CPU和输入／输出设备之间有以下几类信号：
数据信息；状态信息；控制信息。
35、什么叫端口?
有哪几类端口?
计算机对I／O端口编址时通常采用哪两种方法?
在8086/8088系统中，用哪种方法对I/O端口进行编址?
答：
每个接口部件都包含一组寄存器，例如：
数据缓冲器、状态寄存器、控制寄存器
；CPU和外设进行数据传输时，各类信息进入接口中不同的寄存器；一般称这些寄存器为I／O端口。
通常有数据端口（用于对来自CPU和外设的数据起缓冲作用）、状态端口（CPU通过对状态端口的访问可以检测外设和接口部件当前的状态）、控制端口（用来存放CPU发出命令，从而控制接口和设备的动作）。
计算机主机和外部设备之间都是通过接口部件的I／O端口来沟通的，对输入/输出接口电路的软件控制，只涉及对端口的读写。
每个端口有一个端口地址。
计算机对I／O端口的编址通常采用统一编址和独立编址两种方法，在8086/8088系统中，采用独立编址的方法对I/O端口进行编址。
36、CPU和外设之间的数据传送方式有哪几种?
简单综述实际选择某种传输方式时的主要依据是什么?
答：
CPU和外设之间的数据传送方式有：
程序方式（包括无条件传送方式和条件传送方式即查询方式）中断方式、DMA方式3种。
实际选择某种传输方式时，主要根据问题的实时性要求、速度要求以及对CPU资源的占用情况考虑：
无条件传送方式最简单，但只适合I/O端口始终处于准备好的情况；由于大多数外设的速度比CPU的工作速度低得多，条件查询式传送方式实质是让CPU降低工作速度去适应速度低得多的外部设备，浪费CPU资源，适合CPU资源不紧张不要求随机性、实时性响应的情况；中断方式适合随机性、实时性响应要求高的场合；DMA方式适合要求速度快、传送数据量大的场合。
以上各种传输方式硬件的复杂性以及硬件的代价依次加大，具体考虑问题时应当在实际需求和开销之间寻求一种平衡。
37、设一个接口的输入端口地址为0100H，而它的状态端口地址为0104H，状态端口中第5位为1表示输入缓冲区中有一个字节准备好，可输入。
设计具体程序实现查询式输入的程序段。
[解]：
MOV DX，0104H ；状态端口地址送DX
STAT：
IN AL，DX ；读入设备的状态端口
TEST AL，20H ；是否准备就绪
JZ STAT ；否，则转DEV2
MOV DX，0100H ；数据输入端口地址送DX
INAL，DX ；从数据输入端口输入数据到AL
…………
38、和DMA方式比较，中断传输方式有什么不足之处?
答：
虽然中断传输方式具有实时性好、响应速度快的优点，但由于用中断方式进行大数据量的输入/输出时，所有数据都要经过CPU的中转每传输一个数据都要经历一次中断调用和CPU对数据的读、写，所以效率不高。
而DMA方式可以直接控制总线不经过CPU的中转与RAM进行直接的数据交换，所以在大数据量高速传输的场合，DMA方式比中断方式更优越。
39、接口电路按功能可分为几类?
答：
接口电路的基本功能是在系统总线和I/O设备之间传输信号、提供缓冲作用，以满足两边的时序要求。
对于一个具体的接口电路来说，应当具备下述8种功能的一种或几种：
1．寻址功能
2．输入／输出功能
4．联络功能
6．复位功能
7．可编程功能
8．错误检测功能
40、并行通信和串行通信各有什么优缺点?
答：
并行通信是把一个字符的各数位用几条线（例如8条）同时进行传输，串行通信是将并行信号在一根线上一位一位的传输。
所以：
v和串行通信相比，在同样的传输率下，并行通信的信息传输速度快、信息率高。
v并行通信比串行通信所用的电缆要多，随着传输距离的增加，电缆的开销会成为突出的问题。
v串行通信虽然比并行通信慢很多，但通讯设施的开销要节省得多。
通常，并行通信总是用在数据传输率要求较高、而传输距离较短的场合。
串行通信是用在数据传输率要求较低、而传输距离较远的场合。
42、接口部件为什么需要有寻址功能?
设计一个用74LSl38构成的译码电路，输入为A3、A4、A5、A6，输出8个信号以对8个接口部件进行选择，最低片选地址是40H。
如果要进一步对接口中的寄存器进行寻址，应该怎样实现?
G1
G2A
74LS138
G2B
C
B
A
Y1
Y0
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
A4
A5
A3
A6
40H
48H
50H
58H
60H
68H
70H
78H
G1
G2A
74LS138
G2B
C
B
A
Y1
Y0
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
A1
A2
A0
Vcc
48H
49H
4AH
4BH
4CH
4DH
4EH
4FH
答：
接口部件通常包含若干个端口寄存器（例如数据寄存器、状态寄存器、控制寄存器），而计算机系统往往包含多个接口部件，所以要实现对不同接口部件的不同端口进行控制，接口部件需要有寻址功能。
按题目要求的74LS138译码电路如上图左边所示。
如果使用可编程接口芯片（例如8251、8255、8259、8253等），可以直接使用片内地址线接系统地址线，实现对接口中的寄存器进一步寻址；如果接口电路不是可编程芯片，要对接口中的寄存器进一步寻址，可以进行进一步的译码，例如，上图右方是接在Y1上的下一级74LS138译码电路，其输出端地址为48H~4FH；
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