微型計算機原理及應用(一)

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解釋題
微處理器【解答】由大規模積體電路晶片構成的中央處理器(CPU),叫做微處理器。微型計算機【解答】以微處理器為基礎,配以記憶體儲器、輸入輸出介面電路、匯流排以及相應的輔助電路而構成的計算機裸機,叫做微型計算機。微型計算機系統【解答】微型計算機系統由硬體系統和軟體系統組成。即由微型計算機、配以相應的外部裝置(如印表機、顯示器、鍵盤、磁碟機等),再配以足夠的軟體而構成的系統。單板機【解答】將微處理器、RAM、ROM以及I/O介面電路,再配上相應的外設(如小鍵盤、LED顯示器等)和固化在ROM中的監控程式等,安裝在一塊印刷電路板上構成的微型計算機系統稱為單板機。運算器【解答】運算器是直接完成各種算術運算、邏輯運算的部件,主要由ALU(Arithmetic and Logic Unit,算術邏輯部件)、通用暫存器、標誌暫存器等組成。地址匯流排【解答】地址匯流排是CPU對記憶體或外設進行定址時,傳送記憶體及外設埠地址的一組訊號線。地址匯流排的條數多少決定了CPU的定址能力。資料匯流排【解答】資料匯流排是CPU與記憶體或外設進行資訊交換時,所用的一組資料訊號線。它決定了CPU一次並行傳送二進位制資訊的位數, 反映出CPU的“字長”這個重要效能指標。控制匯流排【解答】控制匯流排是在CPU與外部部件之間傳送控制資訊(如讀/寫命令、中斷請求命令等)的一組訊號線。1-2 微控制器應包括哪些基本部件?其主要應用於哪些領域?【解答】一般微控制器晶片中包括微處理器、RAM、ROM、I/O介面電路、定時器/計數器,有的還包括A/D、D/A轉換器等。其主要應用於智慧化儀器儀表及工業控制領域。1-3  按圖1-11和圖1-12,寫出取第二條指令操作碼和執行第二條指令的過程。【解答】ADD AL,12H指令的取指過程:IP的值(002H)送入地址暫存器AR;IP的內容自動加1,變為003H;AR將地址碼通過地址匯流排送到儲存器的地址譯碼器,經譯碼後選中002H單元;微處理器給出讀命令MEMR;所選中的002H單元內容04H送上資料匯流排DB;資料總DB上的資料04H送到資料暫存器DR;因是取指操作,取出的是指令操作碼04H,即由DR送入指令暫存器IR;IR中的操作碼經指令譯碼器ID譯碼後,通過PLA發出執行該指令的有關控制命令。指令操作碼04H 經譯碼後CPU知道這是一條把AL內立即數12H相加的指令。立即數12H在指令的第二位元組中,則執行第二條指令就是從記憶體中取出指令的第二位元組送ALU的I2端把AL的內容送到I1端,並在ALU中做加法運算,然後把運算結果通過ALU的O端再送到AL中ADD AL,12H指令的執行過程:
IP的值(003H)送入地址暫存器AR;IP的內容自動加1,變為004H;AR將地址碼通過地址匯流排送到儲存器的地址譯碼器,經譯碼後選中003H單元;微處理器給出讀命令MEMR;所選中的003H單元內容12H送上資料匯流排DB;DB上的資料12H送到資料暫存器DR;由指令操作碼的譯碼可知,指令要求把第二位元組的資料送入ALU進行運算,則DR上的資料12H通過內部匯流排送到ALU的I2端; 將AL 中的內容送到ALU的I1端;在ALU中作加法、然後將運算結果通過內部匯流排送回到AL中。
到此第二條指令執行完畢。1-4 計算題
【解答】
  (17.562) 10 = (10001.100011)2
  (1101011011.10101) 2 = (859.65625)10
  (1000) 10 = (3E8)16
  (10000) 10 = (2710)16
  (3F9) 16 = (1017)10
  (1101011011.10101) 2 = (35B.A8)16
  (5D7.5C)16 = (10111010111.010111)2
  (497.72) 10 = (010010010111.01110010)BCD
 有一32位浮點數的格式如下:
       0 0 0 0 0 0 0 0  0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

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則該數的十進位制表示為 +0.82421875 。   
 (10)按上題浮點格式,所能表示的最大正數為(1-2-23)*2+127  ,最小負數為 -2-150  ,最小絕對值為 2-150  。
 (11)十進位制+123的補碼為01111011 ,十進位制-123的補碼為10000101。
          ∵   [+123]原 =01111011
               [+123]反 =01111011
          ∴   [+123]補 =01111011
          ∵   [-123]原 =11111011
               [-123]反 =10000100
          ∴   [-123]補 =10000101                                   (12)十進位制數+0.99609375的補碼為: [+0.99609375]補=0.11111111        
     十進位制數-0.99609375的補碼為: [-0.99609375]補=1.00000001
 (13) 已知X=0.110001,Y=-0.001001, 則X+Y=0.101000
                   ∵  ;    [X]補=0.110001    
                             [Y]補=1.110111   
                  ∴      [X+Y]補=[X]補+[Y]補=0.110001+1.110111=0.101000  
 (14)  已知X=0.101100,Y=-0.100111, 則X-Y=1.010011
                  ∵     [X]補=0.101100
                           [Y]補=1.011001 
                           [-Y]補=0.100111 
                   ∴    [X-Y]補= [X]補+[-Y]補=0.101100+0.100111=1.010011
已知X=0.1001, Y=0.1101, 則X+Y=1.0110  ,有溢位
                  ∵     [X]補=0.1001  
                            [Y]補=0.1101  
                   ∴     [X+Y]補=[X]補+[Y]補=0.1001+0.1101=1.0110  (有溢位)
已知X=-1110,Y=-1100,則X+Y=+0110 , 有溢位
                           [X]補=1.0010    
                            [Y]補=1.0100    
                            [X+Y]補=[X]補+[Y]補=1.0010+1.0100=10.0110  (有溢位)

 

第二章 微處理器結構
2-1 解釋題
 AD0~AD15雙重匯流排
 【解答】雙重匯流排就是採用分時的辦法複用匯流排。8086CPU在每一個匯流排週期的T1時, AD0~AD15用作地址匯流排傳輸地址訊號,而在匯流排週期的其它T狀態為資料匯流排,用作傳輸資料。
 邏輯地址
       【解答】在程式中所涉及的地址叫做邏輯地址。邏輯地址由兩部分組成,段基址:段內偏移地址
 實體地址
      【解答】資訊在儲存器中實際存放的地址叫做實體地址。實體地址=段基址*16+段內偏移地址。   
 溢位
      【解答】帶符號數的運算結果超出計算機所能表示的數值範圍稱為“溢位”。
 指令
      【解答】控制計算機完成某一個基本操作的命令(如:傳送、加、移位、輸出、輸入等)叫做指令。
        (6) 等待週期TW
      【解答】當被選中進行讀寫的儲存器或I/O裝置,無法在匯流排週期規定的T狀
態內完成資料的讀寫操作時,就由該儲存器或外設向CPU的READY引腳發一個低電平訊號,請求延長匯流排週期,等待它們的讀寫操作完成。
8086CPU受到該請求後,就在T3和T4之間插入一個等待週期 TW(TW也以時鐘週期為單位),加入TW的個數取決於READY的持續時間。在TW期間,匯流排上的狀態一直保持不變。
 (7) 空閒週期Ti
      【解答】在兩個匯流排週期之間,當匯流排上無資料傳輸操作時,則系統匯流排處於空閒狀態,此時即執行空閒週期Ti,Ti也以時鐘週期T為單位,至於到底插入多少個Ti與8086CPU執行的指令有關。
 (8) 指令的定址方式
      【解答】所謂指令的定址方式是指在指令中運算元的表示方式。

2-2 扼要說明EU和BIU的功能
 【解答】EU從BIU的指令佇列中獲得指令,然後執行該指令,完成指令所規定的操作,EU不與外部匯流排相聯絡。
 BIU同外部匯流排連線為EU完成所有的匯流排操作,並在∑地址加法器中形成20位記憶體實體地址。

2-3 寫出暫存器AX、BX、CX、DX、SI、DI的隱含用法
        【解答】
        AX:乘除法指令中用作累加器、I/O指令中作為資料暫存器。AL還在BCD指令和XLAT指令中作累加器。
 BX;間接定址時,作為地址暫存器和基址暫存器。在XLAT指令中用作基址暫存器。
 CX:串操作指令和LOOP指令時用作迴圈次數計數器。CL在迴圈和移位指令中用作迴圈和移位次數計數器。
 DX:字乘、字除指令中用作高字積、被除數高字輔助暫存器。I/O指令間接定址時作埠地址暫存器。
 SI:間接定址時,作為地址暫存器和變址暫存器、串操作時的源變址暫存器。
 DI:間接定址時,作為地址暫存器和變址暫存器、串操作時的目的`變址暫存器。

2-4寫出8086CPU的標誌暫存器中三個控制位的功能
        【解答】
         DF:方向標誌。決定在進行串操作時,每執行一條串操作指令,DF=0時對源、目的運算元地址的修正是遞增、DF=1時是遞減。
 IF:中斷允許標誌。表示目前系統是否允許響應外部的可遮蔽中斷請求。IF=1時允許、IF=0時不允許。
 TF:陷阱標誌。當TF=1時,是“單步工作方式”,常用於程式的除錯。微處理器每執行完一條指令便產生一個內部中斷,轉去執行一箇中斷服務程式,可以藉助中斷服務程式來檢查每條指令的執行情況。TF=0是“連續工作方式”,程式連續執行。
 
2-5 說明段暫存器的作用
       【解答】8086CPU內部資料通道和內部暫存器均為16位,而8086CPU的地址線有20條,可以定址1MB空間。為了定址1MB地址,CPU引入了“分段”管理的概念,把可直接定址的1MB記憶體空間分成了策劃能夠作“段”的邏輯區域,每個段的最大物理長度為64K,段暫存器就是用來存放段的16位起始地址的。8086 CPU有4個段暫存器CS、DS、ES、SS,分別用來儲存程式碼段、資料段、附加資料段、堆疊段的起始地址。

2-6 執行如下指令後,標誌暫存器中各狀態位之值
MOV AX,32C5H
ADD  AX,546AH                                                          
      【解答】

M