微机课程设计

第一章（1分填空） 电子计算机的发展：电子管计算机、晶体管计算机、中小规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、人工智能计算机 计算机按性能和价格分为巨型机、大型机、小型机、微型机 CPU由算术逻辑部件和控制部件两大主要部分组成，实现运算功能和控制功能。 微型计算机以微处理器为核心，由微处理器、存储器、输入输出设备和系统总线组成。 微型计算机系统以微型计算机为主体，配上系统软件和外设以后形成的。 第二章（5分填空，1个名词解释，1个简答，1个判断，1个分析） 8086从功能上分为两部分：总线接口部件BIU和执行部件EU。 BIU由四个段寄存器，16位的指令指针寄存器，20位的地址加法器和6字节的指令队列组成 EU由四个通用寄存器，四个专用寄存器，标志寄存器，算术逻辑单元四部分组成。 总线周期：CPU完成某一明确规定的总线操作所需要的时间。 最基本总线周期：8086/8088系统中基本总线周期由四个时钟周期组成。 最小模式：就是在系统中只有8086或8088一个微处理器，在这种系统中，所有的总线控制信号都直接由8086或8088产生，系统中的总线控制电路被减少到最少。 最小模式：系统中总是包含有两个或多个微处理器，其中一个主处理器就是8086或者8088，其他的处理器称为协处理器，控制信号一般来自于总线控制器。 8086的主要操作主要有以下几个方面：系统的复位和启动操作，暂停操作，总线操作，中断操作，最小模式下的总线保持，最大模式下的总线请求/允许。 8086的总线操作主要有最大（小）模式下的总线读（写）操作和空操作五种。 8086共有256种中断类型，分为两大类外部中断和内部中断，其中外部中断（硬件中断）又分为可屏蔽中断和非屏蔽中断，内部中断分为软件中断和软件陷阱。 中断向量：中断处理子程序的入口地址，每个中断类型对应一个中断向量。 1 CPU在8086的微机系统中，为什么常为A0作为低8位数据的选通信号？ 答：因为每当CPU和偶地址单元或偶地址端口交换数据时，在T1状态，AD0引脚传送的地址信号必定为低电平，在其他状态，则用来传送数据。而CPU的传输特性决定了只要是和偶地址单元或偶地址端口交换数据，那么，CPU必定通过低8位传输数据，因此，如果在总线周期的T1状态，AD0为低电平，就指明了在这一总线周期中，CPU将用总线低8位和偶地址单元或偶地址端口交换数据，所以AD0可以用来作为低8位数据的选通信号。 2 8086和8088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按16位传输数据的，有16个地址/数据复用引脚，8088有8个复用引脚。作为地址/数据复用引脚，在总线周期的T1状态用来输出要访问的存储器或I/O端口的地 址，T2~T3状态，对于读周期来说，是处于浮空状态，而对于写周期来说则传输数据。 在最小模式下ALE信号为地址锁存允许信号输出，在任一总线周期的T1状态，ALE输出有效电平，以表示输出的是地址信息，ALE信号不可浮空。 3 RESET信号来后，CPU的状态变化如何？ 答：当RESET来后（RESET起码维持四个时钟周期的高电平），CPU便结束当前操作，对标志寄存器、IP、DS、SS、ES及指令队列清零，而将CS置为0FFFFH，所有三态输出线被设置为高阻状态，非三态输出线无效。 经过7个时钟周期之后，CPU从FFFF0H处开始执行程序，一般这里都存放一条无条件转移指令，转移到系统程序的入口处。 4 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：一般从CPU的NMI端引入的中断为非屏蔽中断，它不受中断允许标志IF的影响，其类型号为2，系统中只能有一个非屏蔽中断，CPU不论在做什么事，都会响应些中断，它一般用来处理系统的重大故障。 一般从CPU的INTR端引入的中断为可屏蔽中断，只有当IF=1时，CPU才会在执行完当前指令后响应此中断，并获取该中断的中断类型号。系统中有多个可屏蔽中断，由中断控制器来管理。 5 什么叫中断向量？它放在哪里？对应于1CH的中断向量存放在哪里？若1CH的中断处理子程序从5110：2030H开始，则中断向量应该怎样存放？ 答：中断向量其实就是中断处理子程序的入口地址。按照中断类型的序号，它存放在内存0段0~3FFH的区域内。对应于1CH的中断向量存放在0000：0070H（1CHX4=70H）开始的四个单元中，在给定的条件下，以0070H开始的四个单元依次存放30H、20H、10H、51H四个值。 6 非屏蔽中断处理程序的入口地址怎样寻找？ 答：其中断类型码为2，入口地址存放于08H、09H、0AH、0BH四个单元中。 7 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，堆栈顶部的四个单元的内容是什么？ 答：可屏蔽中断的响应过程如下： (1) 从数据总线上读取中断类型码，将其存入内部存器中 (2) 将标志寄存器的值推入堆栈。 (3) 把樗寄存器的IF和TF清零。 (4) 将断点保护到堆栈中。 (5) 根据中断类型码到内存的0段的中断向量表中寻找中断向量，再根据中断向量转入相应的中断处理子程序。 堆栈顶部四个单元存放的是响应中断时，主程序当前指令下面的一条指令的地址，包括CS和IP的值。IP值更靠近栈顶。 8 在对堆栈指针进行修改时，要特别注意什么问题？为什么？ 答：应注意：如果要修改堆栈地址，那么必须先修改SS的值，接着修改堆栈指针SP的值，这样做，可以保证两个动作之间不被中断，从而确保堆栈区的正确指示，反过来，如果先修改SP再修改SS，或者修改SS后，先做了其他的事情，再修改SP的值，这样不能保证任何情况下堆栈指针都保持正确。 9 系统中有多个总线模块时，在最大模式下和最小模式下分别用什么方式来传递总线控制权？ 答：在最小模式下，使用总线控制联络信号HOLD和HLDA来传递总线控制权 HOLD是总线保持请求信号，当某个总线主模块需使用系统总线时则将此信号置为高 电平，CPU在测得HOLD信号后，在T4状态或者T1状态发出HLDA信号，HLDA 是总线保持回答信号，即当CPU决定把总线控制权让给某个发出申请的总线主模块 时，将此信号置为有效状态。当发申请的设备将HOLD降为低电平时，CPU也将HLDA 降为低电平 在最大模式下，CPU以外的其他总线主模块都可以连接在局部总线上，共享CPU和系统总线间的接口，也共享系统总线，总线控制信号是2个双向的信号引脚RQ/GT0、RQ/GT1，它们都被称为总线请求/总线允许信号端，可分别连接两个其他的总线主模块。它们有着相同的功能，但RQ/GT0比RQ/GT1优先级要高。当CPU以外的一个总线主模块要求使用系统总线时，从RQ/GT线上往CPU发一个负脉冲，宽度为一个时钟周期，CPU在每个时钟的上升沿处对该引脚进行检测，如果测得外部有一个负脉冲，则在下一个T4或T1状态从同一个引脚上往请求总线使用权的主模块发一个允许脉冲，也相当于一个时钟周期。 10 段寄存器CS=1200H，IP=FF00H，指令的物理地址是多少？为1200HX16+FF00H=21F00H 第四章（填空5分，简答4分） 接口：CPU、存储器、外设之间通过总线进行连接的电路部分 接口技术：研究CPU与外设进行最佳藉合与匹配，实现双方高效、可靠交换信息的一门技术。 存储器可以通过总线直接和CPU相连，但外设与CPU之间有许多的不匹配，比如速度的不匹配，时序的不匹配，信息格式的不匹配，信息类型与电平的不匹配，所以不能直接挂在总线上，必须通过接口与系统相连。 I/O端口地址的编址方式：内存地址空间和I/O端口地址空间统一编址，内存地址空间和I/O端口地址空间独立编址，8086采用后者 CPU与外设间的数据传送方式：程序方式（无条件传送方式，条件传送方式），中断方式，DMA方式。 无条件传送方式：CPU与外设同步工作，CPU不查询外设的工作状态，与外设的速度匹配通过在软件上延时完成，外部控制过程各种动作时间是固定的，并且是已知的。 特点：软硬件简单，通常只有数据端口，没有状态端口，适用于慢速外设 条件传送方式：CPU与外设不同步，传送前先查询外设状态，准备好后才传送，否则CPU等待 特点：CPU工作效率低，通常有数据端口和状态端口，同步靠不断查询外设状态实现。 中断方式：外设准备好后向CPU发中断请求，CPU在满足响应中断的条件下发中断响应信号，暂停当前的程序，转去执行中断服务程序，完成数据传送，CPU从中断服务程序返回后，继续执行被中断的程序。 特点：CPU与外设大部分时间是并行工作，提高了工作效率，实时性好，常用于高速CPU与低速外设之间的数据传送