微机原理与接口技术习题解析和实验指导.pdf

"微机原理与接口技术习题解析和实验指导" 微机原理与接口技术是计算机科学和技术专业的基础课程之一，对于计算机系统的设计、开发和应用都具有重要的影响。本文档提供了微机原理与接口技术的习题解析和实验指导，涵盖了微机原理、接口技术、计算机系统结构、指令系统、存储系统、输入/输出系统等方面的知识。 2.2 8086微处理器由哪几部分组成？各部分的功能是什么？ 8086微处理器可以分为两部分：总线接口单元BIU（Bus Interface Unit）和执行单元EU（Execution Unit）。 总线接口单元BIU 是 8086 CPU 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。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。BIU 的具体任务是： 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 8086 CPU 的寄存器组织。 8086 CPU 的寄存器组织主要包括四个部分：通用寄存器、段寄存器、指针和变址寄存器、指令指针与标志寄存器。 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。 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。 指针和变址寄存器包括堆栈指针SP、基址指针BP、变址寄存器SI 和 DI。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。 指令指针与标志寄存器包括指令指针IP 和标志寄存器FLAGS。指令指针IP 的功能跟Z80 CPU 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 8086 CPU 标志寄存器各位的含义与作用。 标志寄存器FLAGS 的 9 个有效位可以分为两部分：状态标志位和控制标志位。状态标志位共有6 位，分别是CF、PF、AF、ZF、SF、OF。CF（Carry Flag）—— 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（Parity Flag）—— 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（Auxiliary carry Flag）—— 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（Zero Flag） —— 零标志位。若当前的运算结果为零，ZF=1；否则 ZF=0 。SF（Sign Flag） —— 符号标志位。它和运算结果的最高位相同。OF（Overflow Flag） —— 溢出标志位。当补码运算有溢出时，OF=1；否则 OF=0。 控制标志位共有3 位，分别是DF、IF、TF。DF（Direction Flag） —— 方向标志位。它用以指定字符串处理时的方向，DF=1 时，字符串处理是从高到低的；DF=0 时，字符串处理是从低到高的。IF（Interrupt Flag） —— 中断标志位。它用以指定中断是否允许，IF=1 时，中断允许；IF=0 时，中断禁止。TF（Trap Flag） —— 陷阱标志位。它用以指定是否允许陷阱指令，TF=1 时，允许陷阱指令；TF=0 时，不允许陷阱指令。