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微型计算机技术及应用习题复习资料.docx
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微型计算机技术及应用习题复习资料.docx
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1.1 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:① 微处理器是微型计算机的核心,是微型计算机的一部分。它是集成在一块芯片上的
CPU,由运算器和控制器组成。
② 微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接口和系统总线,是微型计算机系统的主体。
③ 微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。
1.2 CPU 在内部结构上由哪几部分组成?CPU 应具备哪些主要功能?
答:1.CPU 在内部结构上由以下几部分组成:
① 算术逻辑部件(ALU);
② 累加器和通用寄存器组;
③ 程序计数器(指令指针)、指令寄存器和译码器;
④ 时序和控制部件。
2.CPU 应具备以下主要功能:
① 可以进行算术和逻辑运算;
② 可保存少量数据;
③ 能对指令进行译码并执行规定的动作;
④ 能和存储器、外设交换数据;
⑤ 提供整个系统所需要的定时和控制;
⑥ 可以响应其他部件发来的中断请求。
1.3 累加器和其他通用寄存器相比,有何不同?
答:许多指令的执行过程以累加器为中心;输入/输出指令一般也以累加器来完成。
1.4 微处理器的控制信号有哪两类?
答:一类是通过对指令的译码,由 CPU 内部产生的。这些信号由 CPU 送到存储器、I/O 接
口电路和其他部件。另一类是微型机系统的其他部件送到 CPU 的。通常用来向 CPU 发
出请求。如中断请求、总线请求等。
1.5 微型计算机采用总线结构有什么优点?
答:首先是系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件面向总线的单一关系。其次是
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,使系统功能
得到扩充。
1.6 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一个系统的数据和地址合用一套总线
或者合用部分总线,那么,要靠什么来区分地址或数据?
答:1.数据总线是双向三态;地址总线是单向输出三态。
2.数据和地址复用时,必须有一个地址选通信号来区分该总线上输出的是地址还是数据。
1.7 控制总线传输的信号大致有哪几种?
答:包括 CPU 送往存储器和 I/O 接口的控制信号,如读信号、写信号、中断响应信号、存
储器和 I/O 接口区分信号等。还包括其他部件送到 CPU 的信号,如时钟信号、中断请
求信号、准备就绪信号等。
2.1 总线接口部件有哪些功能?请逐一进行说明。
答:1.总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O 端口传送数据。
2.具体讲:① 总线接口部件要从内存取指令送到指令队列;
② CPU 执行指令时,总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据,将
数据传送给执行部件,或者把执行部件的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。
2.2 8086 的总线接口部件由哪几部分组成?答:4 个段地址寄存器 CS、DS、ES、SS;16 位的指
令指针寄存器 IP;20 位的地址加法器;6 字节的指令队列。
2.3 8086 的执行部件有什么功能?由哪几部分组成?
答:1.8086 的执行部件的功能是负责指令的执行。2.4 个通用寄存器 AX、BX、CX、DX;4
个专用寄存器 BP、SP、SI、DI;标志寄存器 FLAGS 和算术逻辑单元 ALU。
2.4 状态标志和控制标志有何不同?程序中是怎样利用这两类标志的?8086 的状态标志和控
制标志分别有哪些?
答:1.不同之处在于:状态标志由前面指令执行操作的结果对状态标志产生影响,即前面
指令执行操作的结果决定状态标志的值。控制标志是人为设置的。
2.利用状态标志可进行计算和判断等操作。利用控制标志可对某一种特定功能(如单步
操作、可屏蔽中断、串操作指令运行的方向)起控制作用。
3.8086 的状态标志有:SF、ZF、PF、CF、AF 和 OF 计 6 个。
8086 的控制标志有:DF、IF、TF 计 3 个。
2.5 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优点?
答:1.传统的计算机在执行指令时,指令的提取和执行是串行进行的。8086/8088 CPU 的总
线接口部件和执行部件在提取和执行指令时是并行同时工作的。
2.8086/8088 CPU 的设计思想有力地提高了 CPU 的工作效率,这也正是 8086/8088 成功
的原因之一。
2.6 总线周期的含义是什么?答:总线周期的含义是总线接口部件完成一个取指令或传送数据
的完整操作所需的最少时钟周期数。
2.7 在总线周期的 T
1
、T
2
、T
3
、T
4
状态,CPU 分别执行什么动作?什么情况下需要插入等待状态
T
W
?T
W
在哪儿插入?怎样插入?
答:1.在总线周期的 T
1
、T
2
、T
3
、T
4
状态,CPU 分别执行下列动作:
① T
1
状态:CPU 往多路复用总线上发出地址信息,以指出要寻找的存储单元或外设
端口的地址。
② T
2
状态:CPU 从总线上撤销地址,而使总线的低 16 位浮置成高阻状态,为传输
数据做准备。总线的高 4 位(A
19
~A
16
)用来输出本总线周期的状态信息。
③ T
3
状态:多路总线的高 4 位继续提供状态信息。低 16 位(8088 为低 8 位)上出现
由 CPU 写出的数据或者 CPU 从存储器或端口读入的数据。
④ T
4
状态:总线周期结束。
2.当被写入数据或者被读取数据的外设或存储器不能及时地配合 CPU 传送数据。这时,
外设或存储器会通过“READY”信号线在 T
3
状态启动之前向 CPU 发一个“数据未准
备好的信号”,于是 CPU 会在 T
3
之后插入一个或多个附加的时钟周期 T
W
。
3.T
W
插在 T
3
状态之后,紧挨着 T
3
状态。
4.插入的 T
W
状态时的总线上的信息情况和 T
3
状态的信息情况一样。当 CPU 收到存储器
或外设完成数据传送时发出的“准备好”信号时,会自动脱离 T
W
状态而进入 T
4
状态。
2.8 CPU 启动时,有哪些特征?如何寻找 8086/8088 系统的启动程序?
答:1.CPU 启动时,有以下特征:
① 内部寄存器等置为初值;② 禁止中断(可屏蔽中断);
③ 从 FFFF0H 开始执行程序;④ 三态总线处于高阻状态。
2.8086/8088 系统的启动程序从 FFFF0H 单元开始的无条件转移指令转入执行。
2.9 CPU 在 8086 的微机系统中,为什么常用 AD
0
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 T
1
状态,AD
0
引腿传送的地
址信号必定为低电平。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,则 CPU 必定通过总线低 8 位即 AD
7
~AD
0
传输数据。可见 AD
0
可以用来作为接于
数据总线低 8 位上的 8 位外设接口芯片的选通信号。
2.10 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:1.在总线周期的 T
1
状态,复用总线用来输出要访问的存储器或 I/O 端口的地址给地址
锁存器 8282(3 片)锁存;在其他状态为传送数据或作传送准备。地址锁存器 8282 在
收到 CPU 发出的地址锁存允许信号 ALE 后,锁存地址。
2.ALE 信号在每个总线周期的 T
1
状态为有效高电平。
2.11 信号和 A
0
信号是通过怎样的组合解决存储器和外设端口的读/写的?这种组合决定
了 8086 系统中存储器偶地址体及奇地址体之间应该用什么信号来区分?怎样区分?
答:1.组合情况如下:
BHE
A
0
操 作
所用的数据引腿
0
0
从偶地址开始读/写一个字
AD
15
~AD
0
1
0
从偶地址单元或端口读/写一个字节
AD
7
~AD
0
0
1
从奇地址单元或端口读/写一个字节
AD
15
~AD
8
0
1
1
0
从奇地址开始读/写一个字(在第一个总线周
期,将低 8 位数送 AD
15
~AD
8
, 在第二个总线周
期,将高 8 位数送 AD
7
~AD
0
)
AD
15
~AD
8
AD
7
~AD
0
2.用 A
0
信号来区分偶地址体和奇地址体。
3.当 A
0
=0 时选中偶地址体,A
0
=1 时选中奇地址体。
2.12 RESET 信号来到后,CPU 的状态有哪些特点?
答:复位信号来到后,CPU 便结束当前操作,并对处理器标志寄存器 FR、IP、DS、SS、ES、
其他寄存器及指令队列清 0,而将 CS 设置为 FFFFH。当复位信号变为低电平后,CPU
从 FFFF0H 单元开始执行程序。
2.13 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:1.非屏蔽中断的特点有:中断请求从 NMI 引腿进入,不受中断允许标志 IF 的影响。非
屏蔽中断只有一个,其中断类型码为 2。
2.可屏蔽中断的特点有:中断请求从 INTR 引腿进入,只有在 IF=1 时 CPU 才响应该中
断。可屏蔽中断有若干个,其中断类型码可以是 5~255。
3.非屏蔽中断用来处理系统的重大故障,如掉电等。可屏蔽中断用在一般外部设备申
请的中断中。
2.14 什么叫中断向量?它放在那里?对应于 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:1.中断处理子程序的入口地址就是中断向量。
2.中断向量放在 0 段的 0~3FFH 区域的中断向量表中。
3.对应于类型号为 1CH 的中断向量应放在 00070~00073H 的 4 个单元中。
4.若 1CH 的中断向量为 5110H:2030H,则中断向量的存放方法为:00070H 存放 30H,
00071H 存放 20H (IP);00072H 存放 10H,00073H 存放 51H (CS)。
2.15 非屏蔽中断处理程序的入口地址怎样寻找?
答:CPU 在响应 NMI 引腿的中断请求时,CPU 并不需要从中断类型码计算中断向量的地址,
而是直接从中断向量表中读取 00008~0000BH 这 4 个单元对应于中断类型 2 的中断向
量就行了。CPU 将 00008H、00009H 两个单元的内容装入 IP,而将 0000AH、0000BH 两
个单元的内容装入 CS,于是就转入了对非屏蔽中断处理程序的执行。
2.16 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
中为什么内容?
答:首先在 CPU 的 INTR 引腿上有可屏蔽中断请求输入,且 IF=1。在当前指令执行完后,CPU
发两个 中断响应负脉冲,外设接到第二个负脉冲后,立即往数据线上给 CPU 送来
中断类型码。然后 CPU 取中断类型码,将标志 FR 推入堆栈,清除 IF 和 TF,再将 CS
和 IP 推入堆栈来保护断点,进入中断处理子程序并执行,最后弹出 IP 和 CS 及标志而
中断返回。中断响应后,堆栈顶部四个单元的内容分别是:IP
L
、IP
H
、CS
L
、CS
H
。
2.17 一个可屏蔽中断请求来到时,通常只要中断允许标志为 1,便可在执行完当前指令后响应,
在哪些情况下有例外?
BHE
INTA
答:1.正好遇到 CPU 执行封锁指令时,必须等下一条指令执行完后才响应中断。
2.正好执行往段寄存器传送数据的指令,必须等下一条指令执行完后才响应中断。
3.执行 WAIT 或串操作指令时,可在指令执行中响应中断。
2.18 在编写中断处理子程序时,为什么要在子程序中保护许多寄存器?有些寄存器即使在中断
处理子程序中并没有用到也需要保护,这又是为什么(联系串操作指令执行时遇到中断这种
情况来回答)?
答:1.因为中断处理子程序运行时需要使用 CPU 内部的寄存器,这些寄存器的值发生了改
变。因此若不加保护在返回原程序时就修改了断点处的现场,而使程序不能正常运
行。
2.因为串操作指令允许在执行过程中进入中断,若与串操作有关的寄存器未保护好,
中断返回时串操作指令就不能正常继续运行。而且还有隐含寻址问题。
2.19 一个可屏蔽中断响应时,CPU 要执行哪些读/写周期?对一个软件中断又如何?
答:1.对可屏蔽中断响应,CPU 要执行的读/写周期如下:
① 执行两个中断响应总线周期。并取得中断类型码。
② 执行一个总线写周期。标志寄存器 FR 值入栈。
③ 执行一个总线写周期。CS 值入栈。
④ 执行一个总线写周期。IP 值入栈。
⑤ 执行一个总线读周期。读取中断处理子程序入口地址的偏移量→IP。
⑥ 执行一个总线读周期。读取中断处理子程序入口地址的段地址→CS。
2.若是一个软件中断,则跳过上述第①步,而执行②~⑥步。
2.20 中断处理子程序在结构上一般是怎样一种模式?
答:① 保护中断时的现场,即保护 CPU 各寄存器的值。
② 一般应置 IF=1 来开放中断,以允许级别较高的中断请求进入。
③ 中断处理的具体内容。④ 恢复中断时的现场。⑤ 中断返回指令。
2.21 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:1.软件中断有如下特点:
① 用一条中断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。
③ 不受中断允许标志 IF 的影响。④ 软件中断的优先级最高。
⑤ 软件中断没有随机性。
2.软件中断允许在主程序和中断处理子程序之间传递数据。而硬件中断由于是随机的,
所以不能传递数据。
2.37 8086 存储空间最大为多少?怎样用 16 位寄存器实现对 20 位地址的寻址?
答:1.8086 存储空间最大为 2
20
=1MB。
2.采用分段的方法实现 16 位寄存器实现对 20 位地址的寻址。
物理地址=段基址×10H+偏移地址
第四章 存储器和高速缓存技术
4.1 计算机的内存有什么特点?内存由哪两部分组成?外存一般指哪些设备?外存有什么特
点?
答:1.内存可被 CPU 直接访问,内存的存取速度快,内存的空间大小受到地址总线位数的
限制。
2.内存由 ROM 和 RAM 两部分组成。
3.外存一般指软盘、硬盘、磁带机上的磁带及光盘。
4.外存的特点是大容量,所存信息即可修改,又可长期保存。但外存速度慢,要配置
专用设备。
4.2 用存储器件组成内存时,为什么总是采用矩阵形式?请用一个具体例子进行说明。
答:1.为了简化选择内存内部单元的地址译码电路及减少译码线数量。
2.例如,要组成 1K 字节的内存,若不用矩阵组织这些单元,而是将它们一字排开,就
要 1024 条译码线才能实现对这些单元的寻址。译码电路也因此而很复杂。若用 32×
32 来实现排列,就只要 32 条行选择线和 32 条列选择线就可以了。因此其译码电路
也将变得较为简单。
4.3 为了节省存储器的地址译码电路,一般采用哪些方法?
答:① 存储器件按矩阵排列;
② 内存按模块结构设计;
③ 模块内再进行分组处理。
4.4 在选择存储器件时,最重要的考虑因素是什么?此外还应考虑哪些因素?
答:1.最重要的考虑因素是:易失性、只读性、位容量和速度。
2.此外还应考虑:功耗、可靠性和价格等因素。
4.5 什么叫静态 RAM?静态 RAM 有什么特点?
答:1.在电源不断电的情况下,信息一旦写入后不会丢失的 RAM 就叫静态 RAM。
2.静态 RAM 的特点有:不需刷新,因此简化了外部电路;但位容量较类似方法设计的
动态 RAM 少,且功耗较大。
4.6 静态 RAM 芯片上为什么往往只有写信号而没有读信号?什么情况下可以从芯片读得数据?
答:1.因为在存储器中,当允许信号有效之后,一定是进行读/写操作,非写即读。因此,
只用写信号 就可以即控制写操作,又控制读操作。在写操作时,写脉冲发生器
送来一个负脉冲作为写入信号;在读操作时,写脉冲发生器不产生负脉冲,而是使
端处于高电平,此高电平就用来作为读出信号。
2.当芯片允许信号 =0 及写信号 =1 时,可以从芯片上读得数据。
4.7 在对静态存储器进行读/写时,地址信号要分为几个部分?分别产生什么信号?
答:1.地址信号分为三个部分。如:A
19
~A
14
,A
13
~A
12
,A
11
~A
0
。
2.例中 A
19
~A
14
用来作为模块选择信号,地址译码器判断 A
19
~A
14
给出的模块选择信号
和本模块的约定信号是否匹配,如匹配,则再根据 或 产生内部的模块
选择信号;A
13
~A
12
产生 4 个矩阵的芯片允许信号;A
11
~A
0
则作为矩阵内部的行地址
和列地址。
4.8 动态 RAM 工作时有什么特点?和静态 RAM 比较,动态 RAM 有什么长处?有什么不足之处?
动态 RAM 一般用在什么场合?
答:1.动态 RAM 工作时需要对其存储的信息定时(约 2ms)刷新一次。因此需要刷新控制电
路来支持。
2.动态 RAM 的优点(长处)为:动态 RAM 的位密度高;动态 RAM 的功耗较低;动态 RAM
的价格低廉,适合于大容量使用。
3.动态 RAM 的缺点(不足之处)为:要配置刷新逻辑电路;在刷新周期中,内存模块不
能启动读周期或写周期。
4.动态 RAM 一般用在大容量、低功耗场合。
4.9 动态 RAM 为什么要进行刷新?刷新过程和读操作比较有什么差别?
答:1.因为动态 RAM 是利用电容的存储作用来保存信息的,但电容由于放电或泄漏,电荷
保存时间较短(约 2ms),若不及时补充电荷会使存放的数据丢失,因此需定时刷新以
补充所需要的电荷。
2.刷新过程是由刷新逻辑电路定时完成的,且每次对所有模块的一行同时刷新,数据
不输出,数据总线处于高阻状态。读过程是随机的,每次选中一个存储单元(8 位),
且数据输出到数据总线上。
4.10 动态 RAM 控制器完成什么功能?Intel 8203 从功能上分为哪两部分?叙述这两部分的工作
原理。
答:1.动态 RAM 控制器要完成的功能有:刷新定时器产生刷新周期并提供各种时序信号,
并对 CPU 的读/写操作及刷新操作进行仲裁;刷新地址计数器提供刷新用的行地址,
并通过多路转换器进行地址切换。
2.Intel 8203 从功能上分为:地址处理部分和时序处理部分两个。
3.地址处理部分用来处理动态 RAM 正常读/写时的地址信号(正常的行/列地址合用一
组地址线的区分)和刷新过程中的地址信号(区分正常的行地址及刷新周期的行地
WE
WE
CE
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