微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)課后習(xí)題.txt35溫馨是大自然的一抹色彩，獨(dú)具慧眼的匠師才能

把它表現(xiàn)得盡善盡美；溫馨是樂譜上的一個(gè)跳動(dòng)音符，感情細(xì)膩的歌唱者才能把它表達(dá)得至

真至純第1章計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)

教材習(xí)題解答

1.計(jì)算機(jī)中為什么都采用二進(jìn)制數(shù)而不采用十進(jìn)制數(shù)？

【解】計(jì)算機(jī)的基本功能是對(duì)數(shù)的運(yùn)算和處理。計(jì)算機(jī)中，通過數(shù)字化編碼技術(shù)，對(duì)所表示

的數(shù)值、文字、符號(hào)及控制信息等進(jìn)行數(shù)字編碼，這種數(shù)字化表示方法不僅要適合于人的自

然習(xí)慣，同時(shí)要滿足機(jī)器中所用器件、線路的工作狀態(tài)以及數(shù)據(jù)可靠傳輸與易于校驗(yàn)糾錯(cuò)等

方面的要求。一個(gè)具有兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)且能相互轉(zhuǎn)換的器件，就可以用來表示一位二進(jìn)

制數(shù)，所以表示二進(jìn)制的器件易于制造且工作可靠，并且二進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則也最簡單，因

此目前計(jì)算機(jī)中均采用二進(jìn)制數(shù)來表示各種信息及進(jìn)行信息處理。

2.寫出下列用原碼或補(bǔ)碼表示的機(jī)器數(shù)的真值：

(1)01101101(2)10001101(3)01011001(4)11001110

【解】

(1)[X]原=01101101=+109[X]補(bǔ)=01101101=+109

(2)[X]原=10001101=-13[X]補(bǔ)=10001101=-115

(3)[X]原=01011001=+89[X]補(bǔ)=01011001=+89

(4)[X]原=11001110=-78[X]補(bǔ)=11001110=—50

3.填空：

(1)(1234)10=()2=()16

(2)(34.6875)10=()2=()16

(3)(271.33)10=()2=()16

(4)(101011001001)2=()10=()16

(5)(1AB.E)16=()10=()2

(6)(10101010.0111)2=()10=()16

【解】

(1)(1234)10=(10011010010)2=(4D2)16

(2)(34.6875)10=(100010.1011)2=(22.B)16

(3)(271.33)10=(100001111.010101)2=(10F.54)16

(4)(101011001001)2=(2761)10=(AC9)16

(5)(1AB.E)16=(427.875)10=(110101011.Ill)2

(6)(10101010.0111)2=(170.4375)10=(AA.7)16

4.已知X=36,Y=-136,Z-1250,請(qǐng)寫出X、Y、Z的16位原碼、反碼和補(bǔ)碼。

【解】

[X]原=0000000000100100

[Y]原=1000000010001000

[Z]原=1000010011100010

[X]反=0000000000100100

[Y]反=1111111101110111

[Z]反=1111101100011101

[X]補(bǔ)=0000000000100100

[Y]補(bǔ)=1111111101111000

[Z]補(bǔ)=1111101100011110

5.已知[X]補(bǔ)=01010101B,[Y]#=10101010B,[Z]^=1000111111111111B,求X、Y、Z及X

+Y、Y-Z的十進(jìn)制值為多少？

【解】Y-Z運(yùn)算時(shí)Y需要擴(kuò)展符號(hào)位

X=85

Y=-86

Z=-28673

X+Y=O1O1O1O1B+1O1O1O1OB=11111111B=-1

Y-Z=llllllll10101010B-100011111U11111B

=1111111110101010B+011100000000000IB

=0110milowIOIIB

=28587

6.用8位補(bǔ)碼進(jìn)行下列運(yùn)算,并說明運(yùn)算結(jié)果的進(jìn)位和溢出：

(1)33+114(2)33-114(3)(-33)+114(4)(-33)-114

【解】

(1)[33]補(bǔ)=00100001

[114]補(bǔ)=01110010

00100001

+01110010

10010011

正確的運(yùn)算結(jié)果147>127,出現(xiàn)溢出，使符號(hào)位發(fā)生變化，出現(xiàn)結(jié)果：一109

(2)[33]補(bǔ)=00100001

[-114]#=10001110

00100001

+10001110

10101111

運(yùn)算結(jié)果：-81

(3)[-33]補(bǔ)=11011111

[114]補(bǔ)=01110010

11011111

+01110010

101010001

最高位進(jìn)位，自然丟失，運(yùn)算結(jié)果：+81

(4)[-33]補(bǔ)=11011111

[T14]補(bǔ)=10001110

11011111

+10001110

101101101

正確的運(yùn)算結(jié)果一147〈一127,出現(xiàn)溢出，使符號(hào)位發(fā)生變化，出現(xiàn)運(yùn)算結(jié)果：+109

7.將下列十進(jìn)制數(shù)表示為8421BCD碼：

(1)8609(2)5254(3)2730(4)2998

【解】

(1)1000011000001001

(2)0101001001010100

(3)0010011100110000

(4)0010100110011000

8.將下列8421BCD碼表示為十進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù)：

(1)01111001(2)001010000101(3)011000000111(4)010110010000

【解】

(1)79,100U11B

(2)285,10001U01B

(3)607,1001011111B

(4)590,1001001110B

9.將下列數(shù)值或字符串表示為相應(yīng)的ASCII碼：

(1)51(2)7FH(3)C6H(4)Computer(5)howareyou?

【解】

(1)01101010110001

(2)011011111001101101000

(3)110001101101101101000

(4)11000111101111110110111100001110101111010011001011110010

(5)1101000110111111101110100000110000111100101100101010000011110011101111

11101010111111

10.定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)表示方法各有什么特點(diǎn)？

【解】用浮點(diǎn)表示法比定點(diǎn)表示法表示數(shù)的范圍大，浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算比定點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算復(fù)雜

11.微處理器、微型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三者之間有什么不同？

【解】微處理器(CPU),由運(yùn)算器和控制器組成。運(yùn)算器完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，控制器

分析命令并指揮協(xié)調(diào)各部件統(tǒng)?行動(dòng)完成命令規(guī)定的各種動(dòng)作或操作。

微型計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成。

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括微型計(jì)算機(jī)硬件和軟件。

12.微型計(jì)算機(jī)由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？

【解】微型計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成。

運(yùn)算器完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；控制器分析命令并指揮協(xié)調(diào)各部件統(tǒng)一行動(dòng)完成命令

規(guī)定的各種動(dòng)作或操作；存儲(chǔ)器存放原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果以及程序；輸入設(shè)備、

輸出設(shè)備與外界交換信息。

13.CPU在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上由哪幾部分組成，CPU應(yīng)具備什么功能？

【解】微處理器(CPU)由運(yùn)算器和控制器組成。

CPU應(yīng)具備的功能：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對(duì)處理過程進(jìn)行控制。

14.簡述計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令和執(zhí)行程序的過程。以書中的例子為例，說明在此三條指令執(zhí)行中，

哪些信號(hào)屬于數(shù)據(jù)流，哪些信號(hào)屬于控制流？

【解】計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令和執(zhí)行程序的過程分為：(1)取指階段，從存儲(chǔ)器中取出指令；(2)分

析執(zhí)行階段，由控制器進(jìn)行分析譯碼、發(fā)出一系列控制信號(hào)完成該指令的執(zhí)行。

以書中的例子為例，在此三條指令執(zhí)行中，以下信號(hào)屬于數(shù)據(jù)流：

①IP-M；

②IP+1-IP；

③M-IR；

(4)IR—ID；addr-M；M-ACC

⑤ALU結(jié)果fACC。

以下信號(hào)屬于控制流：

①控制上述操作過程的信號(hào)流；

②控制IP自動(dòng)加1

③存儲(chǔ)器對(duì)地址譯碼，找到100單元；

④ID對(duì)指令譯碼后，由控制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一系列控制信號(hào)來執(zhí)行這條指令

⑤ALU執(zhí)行“ADD”運(yùn)算；

15.微型計(jì)算機(jī)外部為什么采用三總線結(jié)構(gòu)？

【解】有了總線結(jié)構(gòu)以后，系統(tǒng)中各功能部件之間的相互關(guān)系變?yōu)楦鱾€(gè)部件面向總線的單一

關(guān)系。一個(gè)部件或設(shè)備只要符合總線標(biāo)準(zhǔn)，就可以連接到采用這種總線標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中，使系

統(tǒng)功能能很簡便地得到擴(kuò)展。

數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息，控制總線用來傳輸控制信號(hào)。

16.數(shù)據(jù)總線和地址總線在結(jié)構(gòu)和作用上有什么不同？

【解】數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息。從結(jié)構(gòu)上看，數(shù)據(jù)總線是

雙向的，即數(shù)據(jù)既可以從CPU送到其它部件，也可以從其它部件傳送到CPU。因地址總是從

CPU送出去的，所以地址總線是單向的。地址總線的位數(shù)決定了CPU可以直接尋址的內(nèi)存范

圍。

17.如果某幾種CPU的地址總線分別有8、16、20、32條，它們各自能尋址的存儲(chǔ)器的容量

是多少？

【解】地址總線8條：28=2566

地址總線16條：216=64KB

地址總線20條：220=1MB

地址總線32條：232=4GB

18.什么是硬件，什么是軟件，硬件和軟件的關(guān)系如何？

【解】硬件是指組成計(jì)算機(jī)的各種電子的、機(jī)械的、光磁學(xué)的物理器件和設(shè)備，它們構(gòu)成了

計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體。軟件則是指為了運(yùn)行、管理和維護(hù)計(jì)算機(jī)而編制的各種程序及其有關(guān)的

文檔資料的總稱。硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂，兩者既相互獨(dú)立，又相互依存，缺一不可。硬

件和軟件合起來才組成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

19.說明位、字節(jié)、字長的概念及它們之間的關(guān)系。

【解】(1)位(bit)。位是計(jì)算機(jī)所能表示的最基本最小的數(shù)據(jù)單位。它只能有兩種狀態(tài)“0”

和“1”,即二進(jìn)制位。

(2)字(Word)。計(jì)算機(jī)中作為一個(gè)整體參與運(yùn)算、處理和傳送的一串二進(jìn)制數(shù)，是計(jì)算

機(jī)中信息的基本單位。

(3)字長(WordLength)?計(jì)算機(jī)中每個(gè)字所包含的二進(jìn)制位數(shù)稱為字長。

它們之間的關(guān)系：字由位構(gòu)成，字長指每個(gè)字所包含的位的個(gè)數(shù)。

20.計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)有哪些？你如何看待馮?諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)理論？

【解】計(jì)算機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)包括：微處理器的位數(shù)增加(4位―64位)；采用并行處理技術(shù)；集

中式主機(jī)模式逐漸被客戶/服務(wù)器模式所取代；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和普及：多媒體技術(shù)技術(shù)應(yīng)用

等。

馮?諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)理論的核心是“存儲(chǔ)程序”和“程序控制”。馮?諾依曼提出

的這些基本概念奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的基本框架，并由此產(chǎn)生了程序設(shè)計(jì)思想。盡管

從計(jì)算機(jī)誕生到現(xiàn)在已經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)已發(fā)生了很大變化，計(jì)算機(jī)的

性能也有了巨大提高，但目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)仍遵從馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)理論。

21.說出幾種型號(hào)的CPU,它們各有什么特點(diǎn)？

【解】

(1)8088,8086

Intel公司于1981年推出，16位微處理器，地址線有20條，內(nèi)存尋址范圍為1M字節(jié)。

它們的區(qū)別在于，8086外部的數(shù)據(jù)也是16位，而8088的外部數(shù)據(jù)為8位。

(2)80286

80286也是16位處理器，其頻率比8086更高，它有24條地址線，內(nèi)存尋址范圍是16M

ch?

字下。

(3)80386

80386屬于32位微處理器，其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是32位，地址總線也是32位，可

尋址4GB內(nèi)存。它除具有實(shí)模式和保護(hù)模式外，還增加了虛擬86的工作方式，可以通過同時(shí)

模擬多個(gè)8086處理器來提供多任務(wù)能力。386處理器的主頻有16,20,25,33,40MHz五種。

(4)80486

于1989年由Intel公司首先出。其時(shí)鐘頻率從25MHz逐步提高到33MHz、50MHz?它也

屬于32位處理器。80486是將80386和數(shù)學(xué)協(xié)處理器80387以及一個(gè)8KB的高速緩存集成在

一個(gè)芯片內(nèi)，并且在80X86系列中首次采用了RISC技術(shù)，可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指

令。它還采用了突發(fā)總線方式，大大提高了CPU與內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換速度。

(5)Pentium處理器

Pentium(奔騰)是Intel公司于1993年推出的新一代微處理器，Pentium微處理器使

用更高的時(shí)鐘頻率，最初為60MHz和66MHZ,后提高到200MHZ。64位數(shù)據(jù)總線，16KB的高速

緩存。接著Intel推出使用MMX技術(shù)的PentiumMMX的多能奔騰。它增加了57條多媒體指令，

內(nèi)部高速緩存增加到32KB。最高頻率是233MHz。MMX是MultimediaExtension的縮寫，意

即多媒體擴(kuò)展，一種基于多媒體計(jì)算以及通訊功能的技術(shù)，它能生成高質(zhì)量的圖像、視頻和

音頻，加速對(duì)聲音圖像的處理。

(6)PentiumII

Pentiumll與以往的Pentium處理器使用了不同的封裝方式，它將處理器放到了盒中。

而且采用SLOT1模式的插座。該形式的封裝結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)總線與L2高級(jí)緩存之間的接口提供

了獨(dú)立的連接電路。然后再將處理器、高速緩存芯片，都放置在一個(gè)小型電路板上(SEC卡

盒。

(7)塞揚(yáng)

塞揚(yáng)屬于PentiumII的低價(jià)位版本，被稱為"Celeron"。它是將PentiumII處理器的二

級(jí)Cache去掉，并簡化了封裝形式，沒有塑料殼，另加一一塊散熱片組成。因?yàn)闆]有了Cache,

其速度明顯下降。

(8)塞揚(yáng)300A

Celeron300A處理器是包含了128K二級(jí)緩存的PentiumII處理器，其緩存是集成在

CPU內(nèi)部的，速度和CPU相同，比PentiumH/III的Cache速度還要高，這樣CPU從二級(jí)緩

存中讀寫數(shù)據(jù)時(shí)不需等待，可以大大提高計(jì)算速度;塞揚(yáng)300A仍沒有塑料外殼,采用了SL0T1

的結(jié)構(gòu)，加了一個(gè)散熱片和一塊風(fēng)扇。

(9)PentiumIII

它采用了與PentiumII相同的SLOT1結(jié)構(gòu)，具有100MHz的外頻，其內(nèi)部集成了64K的

一級(jí)緩存，512K的二級(jí)緩存仍然安裝在SLOT1的卡盒內(nèi)，工作頻率是CPU的一半。提供了比

Pentium”更強(qiáng)勁的性能，這主要表現(xiàn)在其新增加了KNI指令集。KNI指令集中提供了70條

全新的指令，可以大大提高3D運(yùn)算、動(dòng)畫片、影像、音效等功能，增強(qiáng)了視頻處理和語音識(shí)

別的功能。

22.說出目前流行的幾種主機(jī)板的類型以及他們的性能特點(diǎn)。

【解】ATX是目前市場(chǎng)匕最常見的主板結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展插槽較多，PCI插槽數(shù)量在4-6個(gè)，大多數(shù)

主板都采用此結(jié)構(gòu)；

MicroATX又稱MiniATX,是ATX結(jié)構(gòu)的簡化版，擴(kuò)展插槽較少，PCI插槽數(shù)量在3個(gè)

或3個(gè)以下，多用于品牌機(jī)并配備小型機(jī)箱；

BTX是英特爾制定的最新一代主板結(jié)構(gòu)。

AT主板的尺寸為13“X12”,板上集成有控制芯片和8個(gè)I/O擴(kuò)充插槽。由于AT主板尺

寸較大，因此系統(tǒng)單元（機(jī)箱）水平方向增加了2英寸，高度增加了1英寸，這一改變也是

為了支持新的較大尺寸的AT格式適配卡。AT主板尺寸較大，板上能放置較多的元件和擴(kuò)充

插槽。

Baby/MiniAT主板：隨著電子元件集成化程度的提高，相同功能的主板不再需要全AT

的尺寸。因此在1990年推出了規(guī)范，簡稱為BabyAT主板。BabyAT主板是從最早的XT主

板繼承來的，它的大小為15"X8.5”,比AT主板是略長，而寬度大大窄于AT主板。BabyAT

主板沿襲了AT主板的I/O擴(kuò)展插槽、鍵盤插座等外設(shè)接口及元件的擺放位置，而對(duì)內(nèi)存槽等

內(nèi)部元件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了緊縮，再加上大規(guī)模集成電路使內(nèi)部元件減少，使得BabyAT主板比AT

主板布局緊湊而功能不減。

MicroATX主板把擴(kuò)展插槽減少為3-4只，DIMM插槽為2-3個(gè)，從橫向減小了主板寬度，

其總面積減小約0.92平方英寸，比ATX標(biāo)準(zhǔn)主板結(jié)構(gòu)更為緊湊。按照MicroATX標(biāo)準(zhǔn)，板上

還應(yīng)該集成圖形和音頻處理功能。目前很多品牌機(jī)主板使用了MicroATX標(biāo)準(zhǔn)。

BTX是英特爾提出的新型主板架構(gòu)BalancedTechnologyExtended的簡稱，是ATX結(jié)構(gòu)

的替代者。BTX具有如下特點(diǎn)：支持Low-profile,也即窄板設(shè)計(jì)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將更加緊湊；針

對(duì)散熱和氣流的運(yùn)動(dòng)，對(duì)主板的線路布局進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)：主板的安裝將更加簡便，機(jī)械性

能也將經(jīng)過最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

23常用的外部設(shè)備有哪些，它們各有什么特點(diǎn)？如何衡量它們的性能？

【解】常用的外部設(shè)備有外存儲(chǔ)器（如CD-ROM,磁帶存儲(chǔ)器、硬盤、軟盤）、鍵盤、鼠標(biāo)、

打印機(jī)、顯示器、多媒體設(shè)備（如掃描儀、揚(yáng)聲器）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

CD-ROM的特點(diǎn)是：存儲(chǔ)容量大，只能讀不能寫，讀寫數(shù)據(jù)速度低于硬盤。

磁帶存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是：存儲(chǔ)容量大，順序存取方式，主要用于在系統(tǒng)中備份數(shù)據(jù)。

硬盤的特點(diǎn)是：存儲(chǔ)容量大，讀寫速度高

軟盤的特點(diǎn)是：便宜、適宜于由用戶保存數(shù)據(jù)，容易損壞，容量小，速度慢。

鍵盤：鍵盤是最主要的輸入設(shè)備。

鼠標(biāo)：鼠標(biāo)器是控制顯示屏上光標(biāo)移動(dòng)位置并向主機(jī)輸入用戶所選中的某個(gè)操作命令或

操作對(duì)象的一種常用的輸入設(shè)備。

打印機(jī)：打印機(jī)是產(chǎn)生硬拷貝輸出的一種設(shè)備，供用戶保存計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果。

顯示器：是用戶與計(jì)算機(jī)對(duì)話的主要窗口。分辨率、彩色數(shù)目及屏幕尺寸是顯示器的主

要指標(biāo)。

掃描儀：是一種輸入圖片和文字的外部設(shè)備。

24計(jì)算機(jī)軟件包括哪些種類，它們有什么不同？

【解】計(jì)算機(jī)軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。

系統(tǒng)軟件指由機(jī)器的設(shè)計(jì)者提供的，使用和管理計(jì)算機(jī)的軟件。系統(tǒng)軟件包括：①各種

語言的匯編或解釋、編譯程序。②機(jī)器的監(jiān)控管理程序、操作系統(tǒng)、調(diào)試程序、故障診斷程

序。③程序庫。

應(yīng)用軟件指用戶用各種語言編制的解決各種問題的軟件，如財(cái)務(wù)管理軟件、銀行管理軟

件、文字處理軟件等。

系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的不同：系統(tǒng)軟件指由機(jī)器的設(shè)計(jì)者提供的，其目的是讓用戶更方

便地使用和管理計(jì)算機(jī)，而不必了解具體的計(jì)算機(jī)硬件，從而使用戶編制各種源程序更為簡

單、方便和可靠。應(yīng)用軟件則是為了解決各種應(yīng)用問題的軟件，其目的為了擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的功

能和應(yīng)用領(lǐng)域，方便各應(yīng)用領(lǐng)域的用戶的使用。

25.你知道或用過哪些系統(tǒng)軟件，它們各有什么功能特點(diǎn)？

【解】

(1)DOS系統(tǒng)是1981年由微軟公司為IBM個(gè)人電腦開發(fā)的，它是一個(gè)單用戶單任務(wù)的操

作系統(tǒng)。在1985年到1995年間DOS占據(jù)操作系統(tǒng)的統(tǒng)治地位。

功能特點(diǎn)：小巧靈活、文件管理方便、外設(shè)支持良好、應(yīng)用程序眾多

(2)Windows

Windows是一個(gè)為個(gè)人電腦和服務(wù)器用戶設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)。它的第一個(gè)版本由微軟公司

發(fā)行于1985年，并最終獲得了世界個(gè)人電腦操作系統(tǒng)軟件的壟斷地位。

功能特點(diǎn)：具有友好的圖形用戶界面；具有強(qiáng)大的內(nèi)存管理功能(可直接管理4GB內(nèi)存);

允許多任務(wù)操作(可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序)，且速度較快；具有出色的多媒體功能；支持新硬件,

如DVD、數(shù)字相機(jī)等；可靠性更強(qiáng)。

(3)Unix

Unix是一種分時(shí)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，1969在AT&TBell實(shí)驗(yàn)室誕生。從此以后其優(yōu)越性不

可阻擋的占領(lǐng)網(wǎng)絡(luò)。大部分重要網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)都是Unix構(gòu)造。

功能特點(diǎn)：具有強(qiáng)大的可移植性，適合多種硬件平臺(tái)；可操作性很強(qiáng)；具有良好的用戶

界面和程序接口；為用戶提供了數(shù)千條系統(tǒng)命令，有助于系統(tǒng)操作和系統(tǒng)管理；管道機(jī)制；

為用戶提供了良好的開發(fā)環(huán)境；其跨平臺(tái)的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)；具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能;

完善的系統(tǒng)審計(jì)；增強(qiáng)的系統(tǒng)安全機(jī)制：系統(tǒng)備份功能完善；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，有利于操作系

統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)踐；具有強(qiáng)穩(wěn)定性和健壯的系統(tǒng)核心。

(4)Linux

Linux是Unix克隆的操作系統(tǒng)，在源代碼上兼容絕大部分Unix標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)支持多用

戶、多進(jìn)程、多線程、實(shí)時(shí)性較好的且穩(wěn)定的操作系統(tǒng)。

功能特點(diǎn)：完全免費(fèi)：完全兼容POSIX1.0標(biāo)準(zhǔn)；多用戶、多任務(wù)；良好的界面；豐富

的網(wǎng)絡(luò)功能；多進(jìn)程、多線程、實(shí)時(shí)性較好：支持多種平臺(tái)

26.說出你用過的一種計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)。

【解】(1)聯(lián)想天驕el050x的主要性能指標(biāo):

處理器類型CeleronD331,處理器主頻2660MHz,處理器的一級(jí)緩存128KB,二級(jí)緩存

256KB,處理器運(yùn)算位數(shù)64位

主板的系統(tǒng)總線頻率533MHz

內(nèi)存類型DDR,容量256MB

外圍設(shè)備包括：DVD-ROM(16X)光驅(qū),硬盤(7200rpm,80GB),17英寸液晶顯示器，顯

卡，聲卡,音響系統(tǒng)，10/100M網(wǎng)卡,鍵盤,USB光電鼠標(biāo)

(2)聯(lián)想家悅C1066E的主要性能指標(biāo)：

處理器類型SEM2200+,處理器主頻2200MHz,處理器的一級(jí)緩存128KB，二級(jí)緩存256KB,

處理器運(yùn)算位數(shù)64位

主板的系統(tǒng)總線頻率533MHz

內(nèi)存類型DDR,容量256MB

外圍設(shè)備包括:DVD-ROM(16X)光驅(qū),硬盤(7200rpm,80GB),17英寸液晶顯示器,顯

卡，聲卡，音響系統(tǒng)，10/100M網(wǎng)卡，鍵盤，USB光電鼠標(biāo)

第2章8086微處理器及其系統(tǒng)

教材習(xí)題解答

1.8086CPU由哪兩部分構(gòu)成，它們的主要功能是什么？在執(zhí)行指令期間,EU能直接訪問存

儲(chǔ)器嗎，為什么？

【解】8086CPU由執(zhí)行部件(EU)和總線接口部件(BIU)兩部分組成。

執(zhí)行部件由內(nèi)部寄存器組、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元(ALU)與標(biāo)志寄存器(FR)及內(nèi)部控制邏

輯等三部分組成。寄存器用于存儲(chǔ)操作數(shù)和中間結(jié)果；算術(shù)邏輯單元完成16位或8位算術(shù)邏

輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果送上ALU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，同時(shí)在標(biāo)志寄存器中建立相應(yīng)的標(biāo)志：內(nèi)部控制

邏輯電路的主要功能是從指令隊(duì)列緩沖器中取出指令，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，并產(chǎn)生各種控制信

號(hào)，控制各部件的協(xié)同工作以完成指令的執(zhí)行過程。

總線接口部件(BIU)負(fù)責(zé)CPU與存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)、地址、狀態(tài)及控制信

息。

每當(dāng)EU部件要執(zhí)行一條指令時(shí)，它就從指令隊(duì)列頭部取出指令，后續(xù)指令自動(dòng)向前推進(jìn)。

EU要花幾個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行指令，指令執(zhí)行中若需要訪問內(nèi)存或I/O設(shè)備，EU就向BIU申請(qǐng)總

線周期，若BIU總線空閑，則立即響應(yīng)，若BIU正在取一條指令，則待取指令操作完成后再

響應(yīng)EU的總線請(qǐng)求。

2.8086CPU與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相比在執(zhí)行指令方面有什么不同？這樣的設(shè)計(jì)思想有什么優(yōu)

點(diǎn)？

【解】8086CPU與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)相比增加了指令隊(duì)列緩沖器，從而實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行部件(EU)與

總線接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了8086系統(tǒng)的效率。

3.8086CPU中有哪些寄存器，各有什么用途？

【解】8086共有8個(gè)16位的內(nèi)部寄存器，分為兩組：

①通用數(shù)據(jù)寄存器。四個(gè)通用數(shù)據(jù)寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用

作8位寄存器。用作8位寄存器時(shí)分別記為AH、AL、BIKBL、CIKCL、DIkDL

AX(AIKAL)累加器。有些指令約定以AX(或AL)為源或目的寄存器。實(shí)際上大多數(shù)情

況下，8086的所有通用寄存器均可充當(dāng)累加器。

BX(BH、BL)基址寄存器。BX可用作間接尋址的地址寄存器和基地址寄存器，BH、BL

可用作8位通用數(shù)據(jù)寄存器。

CX(CH、CL)計(jì)數(shù)寄存器。CX在循環(huán)和串操作中充當(dāng)計(jì)數(shù)器，指令執(zhí)行后CX內(nèi)容自動(dòng)

修改，因此稱為計(jì)數(shù)寄存器。

DX(DH、DL)數(shù)據(jù)寄存器。除用作通用寄存器外，在I/O指令中可用作端口地址寄存器,

乘除指令中用作輔助累加器。

②指針和變址寄存器。

BP(BasicPointerRegister)基址指針寄存器。

SP(StackPointerRegister)堆棧指針寄存器。

SI(SourceIndexRegister)源變址寄存器。

DI(DestinationIndexRegister)目的變址寄存器。

BP、SP稱為指針寄存器，用來指示相對(duì)于段起始地址的偏移量。BP和SP-一般用于堆棧

段。SI、DI稱為變址寄存器，可用作間接尋址、變址尋址和基址變址尋址的寄存器。SI一般

用于數(shù)據(jù)段，1)1一般用于數(shù)據(jù)段或附加段。

標(biāo)志寄存器(FR)：是一個(gè)16位寄存器，算術(shù)邏輯單元進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算后，在標(biāo)志寄

存器中建立相應(yīng)的標(biāo)志。

段地址寄存器(CS、DS、SS、ES)。用于存放段地址，根據(jù)其主要用途，分為代碼段寄存

器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS、附加段寄存器ES。

代碼段寄存器CS：代碼段是存放程序代碼的存儲(chǔ)區(qū)域，代碼段寄存器用來存放代碼段存

儲(chǔ)區(qū)域的起始地址。

數(shù)據(jù)段寄存器DS：數(shù)據(jù)段是存放程序中所使用的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域，數(shù)據(jù)段寄存器用來存

放程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的起始地址。

堆棧段寄存器SS：堆棧段寄存器用來存放堆棧存儲(chǔ)區(qū)的起始地址。由堆棧段寄存器SS

與堆棧指針寄存器SP來確定當(dāng)前堆棧指令的操作地址。

附加段寄存器ES：附加段是為某些字符串操作指令存放目的操作數(shù)而設(shè)置的一個(gè)附加的

數(shù)據(jù)段，附加段寄存器用來存放該附加數(shù)據(jù)段存儲(chǔ)區(qū)域的起始地址。

指令指針寄存器（IP）。又稱程序計(jì)數(shù)器，是16位寄存器。IP中存放當(dāng)前將要執(zhí)行的指

令的有效地址，每取出一條指令I(lǐng)P自動(dòng)增量，即指向了下一?條指令。

指令隊(duì)列緩沖器：是一個(gè)與CPU速度相匹配的高速緩沖寄存器。在EU執(zhí)行指令的同時(shí),

BIU可以從內(nèi)存中取出下一條或下幾條指令放到指令緩沖器中，EU執(zhí)行完一條指令后，可以

立即從指令緩沖器中執(zhí)行下一條指令。

4.狀態(tài)標(biāo)志與控制標(biāo)志有何不同，程序中是怎樣利用這兩類標(biāo)志的？標(biāo)志寄存器有哪些標(biāo)

志位，各在什么情況下置位？

【解】狀態(tài)標(biāo)志根據(jù)算術(shù)邏輯運(yùn)算結(jié)果由硬件自動(dòng)設(shè)定，它們反映運(yùn)算結(jié)果的某些特征或狀

態(tài)，可作為后繼操作（如條件轉(zhuǎn)移）的判斷依據(jù)?？刂茦?biāo)志由用戶通過指令來設(shè)定，它們可

控制機(jī)器或程序的某些運(yùn)行過程。

標(biāo)志寄存器的內(nèi)容如下：

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

OF

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF

CF(CarryFlag)進(jìn)位標(biāo)志，反映在運(yùn)算結(jié)果的最高位有無進(jìn)位或借位。如果運(yùn)算結(jié)果

的最高位產(chǎn)生了進(jìn)位(加法)或借位(減法)則CF=1,否則CF=O。

PF(ParityFlag)奇偶標(biāo)志，反映運(yùn)算結(jié)果中“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性，主要用于判斷數(shù)

據(jù)傳送過程中是否出錯(cuò)。若結(jié)果的低8位中有偶數(shù)個(gè)“1”則PF=1,否則PF=O。

AF(AuxiliaryCarryFlag)輔助進(jìn)位標(biāo)志，又稱半進(jìn)位標(biāo)志。加減運(yùn)算時(shí)，若D3向

D4產(chǎn)生了進(jìn)位或借位則AF=1,否則AF=O。在BCD碼運(yùn)算時(shí)，該標(biāo)志用于十進(jìn)制調(diào)整。

ZF(ZeroFlag)零標(biāo)志，反映運(yùn)算結(jié)果是否為0。若結(jié)果為零則ZF=1,否則ZF=0。

SF(SignFlag)符號(hào)標(biāo)志，反映運(yùn)算結(jié)果最高位即符號(hào)位的狀態(tài)。如果運(yùn)算結(jié)果的最高

位為1則SF=1(對(duì)帶符號(hào)數(shù)即為負(fù)數(shù))，否則SF=0(對(duì)帶符號(hào)數(shù)即為正數(shù))。

OF(OverflowFlag)溢出標(biāo)志，反映運(yùn)算結(jié)果是否超出了帶符號(hào)數(shù)的表數(shù)范圍。若超出

了機(jī)器的表數(shù)的范圍，即為產(chǎn)生溢出，則OF=1,否則0F=0。

DF(DirectionFlag)方向標(biāo)志，用于串處理指令中控制串處理的方向。當(dāng)DF=1時(shí)，每

次操作后變址寄存器SI,DI自動(dòng)減量，因此處理方向是由高地址向低地址方向進(jìn)行。當(dāng)DF=O,

則SI、DI自動(dòng)增量，處理方向由低地址向高地址方向進(jìn)行。該標(biāo)志由方向控制指令STD或

CLD設(shè)置或清除。

IF(InterruptFlag)中斷允許標(biāo)志，用于控制CPU是否允許響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求。IF=1

為允許響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求，IF=0則禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求。該標(biāo)志可由中斷控制指令STI

或CLI設(shè)置或清除。

TF(TrapFlag)陷阱標(biāo)志，用于單步操作。TF=1時(shí)，每執(zhí)行一條用戶程序指令后自動(dòng)

產(chǎn)生陷阱，進(jìn)入系統(tǒng)的單步中斷處理程序。TF=O時(shí)，用戶程序會(huì)連續(xù)不斷地執(zhí)行，不會(huì)產(chǎn)生

單步中斷。

5.求出下列運(yùn)算后各個(gè)標(biāo)志的狀態(tài)，并說明進(jìn)位標(biāo)志和溢出標(biāo)志的區(qū)別。

(1)1278H+3469H(2)54E3H-27A0H

(3)3881H+3597H(4)01E3H-01E3H

【解】CF進(jìn)位標(biāo)志，反映在運(yùn)算結(jié)果的最高位有無進(jìn)位或借位。0F溢出標(biāo)志，反映運(yùn)算結(jié)果

是否超出了帶符號(hào)數(shù)的表數(shù)范圍。機(jī)器實(shí)際處理時(shí)判斷是否溢出的方法是根據(jù)最高位的進(jìn)位

(CF)與次高位的進(jìn)位是否相同來確定，若兩者不相同則0F=l(表示有溢出)，否則0F=0(表

示無溢出)o

(1)

0001001001111000

+0011010001101001

0100011011100001

運(yùn)算后各個(gè)標(biāo)志的狀態(tài)：

0F

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF

0

0

0

1

1

0

(2)

0101010011100011

一0010011110100000

0010110001000011

運(yùn)算后各個(gè)標(biāo)志的狀態(tài)：

OF

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF

0

0

0

0

0

0

(3)

0011100010000001

+0011010110010111

0110111000011000

運(yùn)算后各個(gè)標(biāo)志的狀態(tài)：

0F

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF

0

0

0

0

1

0

(4)

0000000111100011

-0000000111100011

0000000000000000

運(yùn)算后各個(gè)標(biāo)志的狀態(tài)：

OF

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF

0

0

1

0

1

0

6.8086CPU中存儲(chǔ)器的邏輯地址利物理地址之間有什么關(guān)系，各有多少值？

【解】物理地址為某一個(gè)存儲(chǔ)單元的實(shí)際地址，對(duì)于8086它是一個(gè)20位的地址。物理地址

從00000H-FFFFFH變化，對(duì)應(yīng)1MB的空間。

邏輯地址，又稱偏移地址或有效地址，即對(duì)段首的偏移量。偏移地址從0000H?FFFFH

變化，對(duì)應(yīng)64KB的空間。

物理地址的獲得方法是：將段寄存器的內(nèi)容左移4位(即X16),與邏輯地址相加，得到

20位物理地址。根據(jù)尋址方式的不同，偏移地址可以來自程序計(jì)數(shù)器(IP)或其它寄存器。

7.8086CPU使用的存儲(chǔ)器為什么要分段，怎樣分段？為什么要設(shè)置段寄存器，有幾個(gè)段寄

存器?各段寄存器有什么意義？

【解】8086CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是16位的，即所有的寄存器都是16位的，而外部尋址空間為

1MB,即需要20位地址線。為了能用內(nèi)部寄存器中的16位地址來尋址1MB空間，8086將1MB

空間以16字節(jié)為一個(gè)內(nèi)存節(jié)，共分成64K個(gè)節(jié)。節(jié)的起始地址分別為00000H、00010H.

00020H、…、FFFF0H,稱為段基址。節(jié)的起始地址的后4位二進(jìn)制數(shù)為全0,稱為節(jié)的段地

址。

用于存放段地址的寄存器稱為段寄存器，根據(jù)其主要用途，分為代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)

段寄存器DS、堆棧段寄存器SS、附加段寄存器ES。

代碼段寄存器CS：用來存放代碼段存儲(chǔ)區(qū)域的起始地址。

數(shù)據(jù)段寄存器DS：數(shù)存放程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的起始地址。

堆棧段寄存器SS：用來存放堆棧存儲(chǔ)區(qū)的起始地址。由堆棧段寄存器SS與堆棧指針寄

存器SP來確定當(dāng)前堆棧指令的操作地址。

附加段寄存器ES：附加段是為某些字符串操作指令存放目的操作數(shù)而設(shè)置的一個(gè)附加的

數(shù)據(jù)段，附加段寄存器用來存放該附加數(shù)據(jù)段存儲(chǔ)區(qū)域的起始地址。

8.簡述A0與在8086系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【解】8086系統(tǒng)中將1MB存儲(chǔ)空間分成兩個(gè)512KB的物理存儲(chǔ)體。一個(gè)存儲(chǔ)體由偶數(shù)地址組

成，另一個(gè)存儲(chǔ)體由奇數(shù)地址組成。用A0位來區(qū)分兩個(gè)存儲(chǔ)體。

用和A0的組合來選擇存儲(chǔ)體，其組合關(guān)系及操作情況如下：

（1）從偶地址讀寫一個(gè)字節(jié)（A0=10）.AD15?AD8上的數(shù)據(jù)被忽略,字節(jié)內(nèi)容通過AD7?

ADO傳送。

（2）從奇地址讀寫一個(gè)字節(jié)（A0=01）。在AD15-AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效，AD7-AD0

上數(shù)據(jù)被忽略。

（3）從偶地址開始讀寫一個(gè)字（A0=00）。在AD15?ADO上傳送的數(shù)據(jù)同時(shí)有效。

（4）從奇地址開始讀寫一個(gè)字。第一個(gè)總線周期A0=01,從奇地址讀寫低字節(jié)，在

AD15?AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效。第二個(gè)總線周期A0=10,從偶地址讀寫高字節(jié)，在AD7?ADO

上傳送的數(shù)據(jù)有效。

9.8086系統(tǒng)中為什么要采用地址鎖存器8282?采用什么方法從分時(shí)復(fù)用地址/數(shù)據(jù)線中將

數(shù)據(jù)和地址信號(hào)分離出來？

【解】8086地址總線與數(shù)據(jù)總線是分時(shí)復(fù)用的，高8位數(shù)據(jù)有效信號(hào)也是復(fù)用信號(hào)。在T1

狀態(tài)，總線上輸出20位地址信號(hào)及信號(hào)，而在T2?T4狀態(tài)，總線用于數(shù)據(jù)傳送，信號(hào)也失

效。為了正確地交換數(shù)據(jù)，地址信號(hào)及信號(hào)在T2?"期間必須保持，所以需要設(shè)一組地址鎖

存器（3片8282）,用于鎖存地址及信號(hào)。

在T1狀態(tài)，CPU送出地址鎖存允許信號(hào)ALE,將ALE接向8282的選通輸入端STB。當(dāng)ALE

=1時(shí)，8282輸出跟隨輸入變化，用ALE的下降沿將總線上已經(jīng)穩(wěn)定的地址信號(hào)鎖入8282。

10.8086和8088CPU的主要區(qū)別是什么？

【解】8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和指令功能與8086完全相同，只是為了和原有的8位微處理器外圍

芯片兼容，其外部數(shù)據(jù)總線是8位的。

11.8086系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器采用什么結(jié)構(gòu)？如何與地址、數(shù)據(jù)線連接？

【解】8086系統(tǒng)中將1MB存儲(chǔ)空間分成兩個(gè)512KB的物理存儲(chǔ)體。一個(gè)存儲(chǔ)體由偶數(shù)地址組

成，另一個(gè)存儲(chǔ)體由奇數(shù)地址組成。用A0位來區(qū)分兩個(gè)存儲(chǔ)體。

12.8086的I/O端口尋址范圍是多少？什么是I/O端口與內(nèi)存分別獨(dú)立編址？

【解】8086的I/O端口使用16位地址A15?A0,I/O端口地址范圍為000011?FFFFH,可尋址

空間為64KB。

I/O端口與內(nèi)存分別獨(dú)立編址時(shí)，指令訪問的是I/O端口還是內(nèi)存，由地址信息無法區(qū)

分，由M/信號(hào)區(qū)分是I/O端口的尋址與內(nèi)存尋址。

13.在對(duì)存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備讀寫時(shí)，要用到（10讀、（10寫）、（存儲(chǔ)器讀）、（存儲(chǔ)器寫）

信號(hào)，這些信號(hào)的作用是什么？它們?cè)谧钚∧Ｊ綍r(shí)可用怎樣的電路得到？請(qǐng)畫出示意圖。

【解】：該信號(hào)有效時(shí)，對(duì)I。端口執(zhí)行讀操作

:該信號(hào)有效時(shí)，對(duì)10端口執(zhí)行寫操作

:該信號(hào)有效時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作

:該信號(hào)有效時(shí)，對(duì)存儲(chǔ)器執(zhí)行寫操作

在最小模式時(shí)可分別用以下電路得到卜.述信號(hào)：

14.什么是基地址和位移量，它們之間有何聯(lián)系？

【解】8086CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是16位的，而外部尋址空間為1MB,為了能用內(nèi)部寄存器中的

16位地址來尋址1MB空間，8086將1MB空間以16字節(jié)為一個(gè)內(nèi)存節(jié)(Paragraph),共分成

64K個(gè)節(jié)。節(jié)的起始地址稱為段基址。偏移地址是存儲(chǔ)地址對(duì)段首的偏移量。偏移地址從

0000H?FFFFH變化，對(duì)應(yīng)64KB的空間。

它們之間有何聯(lián)系：物理地址=基地址X16+位移量。

15.設(shè)CS=1200H,IP=0FF00H,此時(shí)指令的物理地址是多少？指向這一物理地址的CS和IP

的值是惟一的嗎？

【解】指令的物理地址：12000H+0FF00II=21F00II

指向這一物理地址的CS和IP的值不是惟一的。

16.若CS=1000H,指出當(dāng)前代碼段可尋址的存儲(chǔ)空間的大小和地址范圍。

【解】當(dāng)前代碼段可尋址的存儲(chǔ)空間的大?。?4KB

當(dāng)前代碼段可尋址的存儲(chǔ)空間的地址范圍：10000H?1FFFFH

17.簡述8086單CPU和多CPU系統(tǒng)各自主要特點(diǎn)，并說明有何差別。

【解】單CPU系統(tǒng)中只有一個(gè)微處理器8086,所有總線控制信號(hào)由它產(chǎn)生，系統(tǒng)中總線控制

邏輯信號(hào)可減少到最小。

多CPU系統(tǒng)中包括兩個(gè)以上處理器，其中一個(gè)為8086作為主處理器，其它處理器作為協(xié)

處理器，一般多用于復(fù)雜的大中型系統(tǒng)。與8086協(xié)同工作的協(xié)處理器有8087、8089兩種，

分別為數(shù)學(xué)協(xié)處理器和輸入/輸出協(xié)處理器。配置協(xié)處理器的系統(tǒng)，主處理器不用處理費(fèi)時(shí)的

復(fù)雜運(yùn)算和I/O操作，因此可大大提高主處理器的運(yùn)行效率。

18.時(shí)鐘周期、T狀態(tài)、總線周期、指令周期的定義是什么，什么情況下會(huì)出現(xiàn)空閑周期？

【解】計(jì)算機(jī)是由一串脈沖控制進(jìn)行工作的。這一串脈沖稱為計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘，每個(gè)脈沖的時(shí)

間稱為一個(gè)時(shí)鐘周期，每個(gè)脈沖稱為一個(gè)時(shí)鐘脈沖或一個(gè)T狀態(tài)。若干個(gè)時(shí)鐘脈沖完成一個(gè)

基本操作。一種基本操作稱為一個(gè)總線周期。執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期

19.8086CPU讀/寫總線周期包含幾個(gè)時(shí)鐘周期，什么情況下需要插入TW等待周期，插入

TW的數(shù)量取決于什么因素

【解】8086CPU讀/寫總線周期包含4個(gè)時(shí)鐘周期。

讀總線周期：在T3狀態(tài)內(nèi)存或I/O端口將數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。CPU準(zhǔn)備讀入數(shù)據(jù)。在T3

的前沿(下降沿)，CPU查詢READY引腳，若內(nèi)存或外設(shè)工作速度較慢，來不及在基本總線周

期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送工作，則應(yīng)通過邏輯電路在T3前沿之前產(chǎn)生READY低電平信號(hào)，T3前沿

若查到READY為低電平，則在T3后自動(dòng)插入一個(gè)等待狀態(tài)TW,在TW前沿繼續(xù)查詢READY信

號(hào)，若READY仍為低電平，則繼續(xù)插入TW,直到READY上升為高電平，則等待狀態(tài)結(jié)束，進(jìn)

入T4狀態(tài)。

寫總線周期：在T3狀態(tài)中，T2狀態(tài)有效的信號(hào)繼續(xù)保持有效，繼續(xù)向外部寫數(shù)據(jù)。在

T3的下降沿查詢READY,若內(nèi)存或I/O端口在標(biāo)準(zhǔn)總線周期內(nèi)來不及接收數(shù)據(jù)，則應(yīng)通過邏

輯電路在T3前沿之前產(chǎn)生READY低電平信號(hào)。CPU查到READY為低，則在T3之后插入一個(gè)

TW,并在TW前沿繼續(xù)查詢READY,直到READY上升為高電平，則結(jié)束等待進(jìn)入T4狀態(tài)。

20.8086CPU復(fù)位后，有哪些特征？8086系統(tǒng)的起動(dòng)程序如何去找？

【解】8086CPU復(fù)位后：所有內(nèi)部寄存器、標(biāo)志寄存器IR及ES、SS、DS段寄存器清0,指

令隊(duì)列緩沖器清空，指令指針寄存器(IP)清0,CS被置為FFFFH；復(fù)位時(shí)，所有三態(tài)輸出

總線變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，這些三態(tài)總線包括:AD15-AD0,A19/S6-A16/S3,/S7,(M/),(DT/),

0,,,,等。ALE、HLDA、QSO、QS1等信號(hào)降為低電平，、等信號(hào)上升為高電平。

8086系統(tǒng)的起動(dòng)程序從CSX16+IP即FFFF0H地址開始執(zhí)行。

21.8086系統(tǒng)在最小模式時(shí)應(yīng)該怎樣配置？試畫出這種配置并標(biāo)出主要信號(hào)的連接關(guān)系。

【解】8086系統(tǒng)在最小模式時(shí)的典型配置：一片8284A時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的時(shí)鐘信

號(hào)CLK,同時(shí)對(duì)外部READY信號(hào)和系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)RESET進(jìn)行同步，其輸出送向8086應(yīng)相引腳。

三片8282（或74LS373）地址鎖存器用于20位地址和信號(hào)鎖存，使得整個(gè)總線讀寫周期期間

地址信號(hào)始終有效，以支持8086CPU地址/數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用的工作方式。兩片8286總線驅(qū)

動(dòng)器（又稱總線收發(fā)器或總線驅(qū)動(dòng)器）。當(dāng)系統(tǒng)所連存儲(chǔ)器和外設(shè)較多時(shí)，為了提高數(shù)據(jù)總線

的驅(qū)動(dòng)能力，可以接入8286芯片。

該模式的配置圖見教材圖2-8。

22.畫出最小模式時(shí)讀存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的總線周期時(shí)序。

【解】8086最小模式下的讀周期時(shí)序見教材圖275。

第3章從8086到Pentium系列微處理器的技術(shù)發(fā)展

教材習(xí)題解答

1.簡述80286的特點(diǎn)和保護(hù)模式的保護(hù)功能。

【解】80286的特點(diǎn)：

①CPU內(nèi)部分為四個(gè)處理部件：EU（執(zhí)行部件）、AU（地址部件）、IU（指令部件）和BU

（總線部件）。這四個(gè)處理部件可以并行的進(jìn)行操作，提高了處理速度。

②數(shù)據(jù)線和地址線完全分離。在一個(gè)總線周期中，當(dāng)有效數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的時(shí)

候，下一個(gè)總線周期的地址已經(jīng)送到地址總線，形成總線周期的流水作業(yè)。

③具有“實(shí)地址模式"（RealAddressMode,簡稱為“實(shí)模式具和“保護(hù)虛地址模式”

（ProtectedVirtualAddressMode,簡稱為"保護(hù)模式"）”兩種工作模式。

④能運(yùn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持存儲(chǔ)管理和保護(hù)功能。

⑤實(shí)現(xiàn)了虛擬存儲(chǔ)管理。

⑥與80286配合使用的數(shù)學(xué)協(xié)處理器是80287,它基本與8087相同，但適應(yīng)80286的

兩種工作模式。

保護(hù)模式體現(xiàn)了80286的特色，主要是對(duì)存儲(chǔ)器管理、虛擬存儲(chǔ)和對(duì)地址空間的保護(hù)。

在保護(hù)模式下，可為每個(gè)任務(wù)提供多達(dá)1GB的虛擬存儲(chǔ)空間和保護(hù)機(jī)制，有力地支持了多用

戶、多任務(wù)的操作。那些內(nèi)存裝不下的邏輯段，將以文件形式存在外存儲(chǔ)器中，當(dāng)處理器需

要對(duì)它們進(jìn)行存取操作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生中斷，通過中斷服務(wù)程序把有關(guān)的程序或數(shù)據(jù)從外存儲(chǔ)器

調(diào)入到內(nèi)存，從而滿足程序運(yùn)行的需要。

保護(hù)模式為不同程序設(shè)置了四個(gè)特權(quán)級(jí)別，可讓不同程序在不同的特權(quán)級(jí)別上運(yùn)行。依

靠這一機(jī)制，可支持系統(tǒng)程序和用戶程序的分離，并可進(jìn)一步分離不同級(jí)別的系統(tǒng)程序，大

大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2.簡述80386的特點(diǎn)、80386引腳與8086的區(qū)別。

【解】80386的特點(diǎn)：

80386是全32位結(jié)構(gòu)，它的外部數(shù)據(jù)總線和內(nèi)部數(shù)據(jù)通道，包括寄存器、ALU和內(nèi)部總

線都是32位的。

80386有3種工作模式：實(shí)模式、虛擬86模式、386的保護(hù)模式。

80386的硬件結(jié)構(gòu)可分成6個(gè)邏輯單元，它們以流水線方式工作，運(yùn)行速度可達(dá)4MIPS。

其硬件設(shè)計(jì)有支持段頁式存儲(chǔ)管理部件，易于實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)。在保護(hù)模式下的分段尋址

體系，與操作系統(tǒng)相配合可以組成虛擬存儲(chǔ)器系統(tǒng)，一個(gè)任務(wù)的最大虛擬空間可達(dá)246=64TBo

80386硬件支持多任務(wù)處理，用一條指令就可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)切換。

80386設(shè)置了4級(jí)特權(quán)級(jí)，按優(yōu)先順序依次為0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)，前3級(jí)用于操作

系統(tǒng)程序，后1級(jí)用于用戶程序。

80386引腳與8086的區(qū)別見表3-1?

表3-180386引腳與8086的區(qū)別

8086CPU

80386CPU

共有40個(gè)引腳

共有132個(gè)引腳

16條地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線

4條地址線

34條地址線

32條數(shù)據(jù)線

在總線寬度控制信號(hào)的控制下，可實(shí)現(xiàn)16位或32位數(shù)據(jù)傳送。

字節(jié)控制信號(hào)?

協(xié)處理器接口信號(hào)

（1）PEREQ：協(xié)處理器向80386發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)，有效時(shí)表示協(xié)處理器請(qǐng)求與存儲(chǔ)器之間傳送

數(shù)據(jù)。80386響應(yīng)該請(qǐng)求后，將按照指令的要求控制對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫。

（2）：協(xié)處理器向80386發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)，有效時(shí)表示協(xié)處理器正在執(zhí)行指令，處于忙狀態(tài)，

暫時(shí)不能接受新的指令。

（3）：協(xié)處理器向80386發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)，有效時(shí)表示協(xié)處理器出錯(cuò)。80386在檢測(cè)到信號(hào)后，

將轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤處理子程序來處理該類錯(cuò)誤。

（1）：數(shù)據(jù)/控制信號(hào)，輸出，表示當(dāng)前是數(shù)據(jù)傳送周期還是控制周期。

（2）下一個(gè)地址”請(qǐng)求信號(hào)，輸入，有效時(shí)則允許地址流水線進(jìn)行操作。

（3）：地址狀態(tài)信號(hào)，三態(tài)輸出，類似于8086的ALE信號(hào)。

3.簡述80386CPU寄存器的組成、特點(diǎn)及作用。

【解】80386共有34個(gè)寄存器，按功能可分為：通用寄存器、段寄存器、狀態(tài)和控制寄存器、

系統(tǒng)地址寄存器、調(diào)試寄存器及測(cè)試寄存器。

80386的8個(gè)通用寄存器和8086通用寄存器相同，只是擴(kuò)展到32位，分別是：EAX（累

加器）、EBX（基址寄存器）、ECX（計(jì)數(shù)寄存器）、EDX（數(shù)據(jù)寄存器，在I/O指令中可用作端

口地址寄存器，乘除指令中用作輔助累加器）、ESI（源變址寄存器）、EDI（目的變址寄存器）、

EBP（基址指針寄存器）、ESP（堆棧指針寄存器）

80386的6個(gè)段寄存器分別是：CS代碼段寄存器，DS數(shù)據(jù)段寄存器，SS堆棧段寄存器,

ES、FS、GS為三個(gè)附加段寄存器。在實(shí)方式下，段寄存器的用法和8086系統(tǒng)相同，只是增

加了兩個(gè)附加段寄存器FS、GSo在保護(hù)方式下，段寄存器稱為段選擇符，與描述符配合實(shí)現(xiàn)

段尋址。

64位的段描述符寄存器對(duì)程序員是不可見的。為了加快對(duì)內(nèi)存中描述符表的查詢速度，

在段選擇符內(nèi)容裝入時(shí)，段描述符同時(shí)裝入段描述符寄存器。這樣，只要段選擇符內(nèi)容不變,

就不需要到內(nèi)存中查描述符表，從而加快了段地址尋址的速度。描述符寄存器的內(nèi)容包括段

基地址、段限和段屬性。段限指出本段的實(shí)際長度，與段屬性一起主要用于段保護(hù)，防止不

同任務(wù)進(jìn)入不該進(jìn)入的段進(jìn)行操作。

80386的狀態(tài)和控制寄存器由標(biāo)志寄存器EFLAGS、指令指針寄存器EIP和四個(gè)控制寄存

器CR0-CR3組成。

80386有四個(gè)系統(tǒng)地址寄存器，用來保護(hù)操作系統(tǒng)需要的保護(hù)信息和地址轉(zhuǎn)換表信息，

定義目前正在執(zhí)行任務(wù)的環(huán)境、地址空間和中斷向量空間。

80386為調(diào)試提供了硬件支持。芯片內(nèi)設(shè)有DR0?DR7八個(gè)調(diào)試寄存器，調(diào)試寄存器主要

為系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)備。

80386有8個(gè)32位的測(cè)試寄存器。其中TR0?TR5保留備用。TR6?TR7用于控制對(duì)轉(zhuǎn)換

后備緩沖器（TLB）中RAM和CAM（內(nèi)容可尋址寄存器）的測(cè)試。TR6是測(cè)試命令寄存器。TR7

為測(cè)試數(shù)據(jù)寄存器，其中保存測(cè)試結(jié)果的狀態(tài)。

4.簡述80386的三種工作模式的特點(diǎn)和異同。

【解】80386有3種工作模式：實(shí)地址模式（簡稱為實(shí)模式），保護(hù)虛擬地址模式（簡稱為

保護(hù)模式），虛擬8086模式（簡稱為虛擬86蹴）。

實(shí)模式：

80386加電啟動(dòng)或復(fù)位后自動(dòng)進(jìn)入這一模式。實(shí)模式主要功能是初始化80386,為建立保

護(hù)模式做準(zhǔn)備。在實(shí)模式下，80386的工作方式與8086相似，可保持80386與8086兼容：

地址總線仍為20位，不用虛擬地址的概念，存儲(chǔ)器最大容量仍為1MB,其尋址機(jī)制、存儲(chǔ)

器管理均與8086相同；數(shù)據(jù)總線為32位，數(shù)據(jù)總線與地址總線是相互獨(dú)立的，內(nèi)部寄存器

主要作為16位使用，操作數(shù)默認(rèn)長度是16位，也可以按32位使用，這時(shí)要在指令加上越

權(quán)訪問前綴；中斷處理結(jié)構(gòu)與8086相同；80386具有4級(jí)特權(quán)級(jí)，程序運(yùn)行在最高級(jí)（0級(jí)）

上，除少數(shù)幾條指令外，80386的絕大部分指令均可在實(shí)模式下執(zhí)行。

保護(hù)模式：

保護(hù)模式是80386最常用的工作模式,通常在80386加電啟動(dòng)或復(fù)位后首先進(jìn)入實(shí)模式，

完成初始化工作后立即進(jìn)入保護(hù)模式。所謂保護(hù)，主要是對(duì)存儲(chǔ)器的保護(hù)，即對(duì)存儲(chǔ)器中存

放的程序和數(shù)據(jù)的保護(hù)。80386運(yùn)行在保護(hù)模式下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多任務(wù)、多道程序的復(fù)雜管理，

也只有在保護(hù)模式下，80386才能夠真正發(fā)揮其強(qiáng)大的功能。

在保護(hù)模式下，采用虛擬存儲(chǔ)器的概念，存儲(chǔ)空間可使用虛擬地址空間、線性地址空間、

物理地址空間。通過存儲(chǔ)器管理部件，操作系統(tǒng)可以將磁盤等外存設(shè)備映射到內(nèi)存，使程序

員可使用的邏輯地址空間大大超過實(shí)際內(nèi)存的物理地址空間。程序指令的操作數(shù)和段內(nèi)的偏

移地址都是32位，地址總線也是32位，物理地址空間為232B=4GB,但對(duì)內(nèi)存單元的訪問要

通過一種稱為描述符的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)。80386具