《微机原理与接口技术》期末总结

Posted by Sunnycee on 2019-12-14
  1. 简述微型计算机的组成。 P13

    总线、CPU、存储器、IO接口、时钟。

  2. 总线分为哪几个类型?微型计算机采用总线结构有什么优点? P14

    总线按功能分为三类:控制总线地址总线数据总线
    总线结构优点:使微机具有更高的扩展性兼容性

  3. 8086CPU在内部结构上由哪几部分组成?其作用是什么? P26、29、30

    内部结构由总线接口单元执行单元两部分组成。

    • 总线接口单元(BIU):完成物理地址形成、指令获取与排队、操作数存取及基本总线控制功能。
    • 执行单元(EU):从总线接口单元的指令队列接收指令,向总线接口单元提供定位操作数的偏移。
  4. 8086的总线接口部件由哪几部分组成?有什么功能? P29

    由五部分组成:段寄存器地址加法器指令指针寄存器存储器接口指令流字节队列

    • 段寄存器:分段寻址定位段的位置;
    • 地址加法器:将分段地址转换为物理地址,用于存储器接口访问实际的物理存储器;
    • 指令指针寄存器:IP存储代码段的偏移,与CS一起构成取指所需的程序计数器;
    • 存储器接口:8086通过存储器接口进行取指和存取操作数;
    • 单元依次读取。 【当队列中出现至少两个空字节时,总线接口单元将在总线空闲时以字为单位取指,直至队列满;当执行控制程序流指令(如转移、调用、返回、循环和中断)时,将清空队列。】
  5. 8086执行单元由哪几部分组成?有什么功能? P30

    由四部分组成:控制器算术逻辑单元标志寄存器通用寄存器组

    • 控制器:从指令队列顺序读取指令,根据指令译码控制8086中其他部分进行相应操作,以实现指令要求的功能;
    • 算术逻辑单元:16位算术逻辑单元,根据控制器的控制,可完成8位或16位的二进制算术运算和逻辑运算,实现对数据的处理;
    • 标志寄存器:设计为16位,实际只使用9位。其中6位用以存放算术逻辑单元运算后的结果特征,称为状态标志;另外3位通过人为设置,用以控制8086的三种特定操作,为控制标志
    • 通用寄存器组:是暂存数据、指针的寄存器阵列。 【包含8个16位寄存器。AX(累加寄存器), BX(基寄存器), CX(计数寄存器), DX(数据寄存器), SP(堆栈指针寄存器), BP(基指针寄存器), SI(源索引寄存器), DI(目的索引寄存器)】
  6. 8086内部有哪几个通用寄存器?8086内部有哪几个段寄存器? P29、31

    • 通用寄存器:8个16位通用寄存器。AX(累加寄存器), BX(基寄存器), CX(计数寄存器), DX(数据寄存器), SP(堆栈指针寄存器), BP(基指针寄存器), SI(源索引寄存器), DI(目的索引寄存器);

    • 段寄存器:4个16位段寄存器。CS(代码段), DS(数据段), SS(堆栈段), ES(扩展段)。

  7. 简述80486微处理器的工作模式中的虚拟8086模式特点。

    虚拟8086模式方式允许80486既运行在保护模式下,又可以直接执行8086代码。实际上,虚拟8086模式利用了硬件虚拟化技术实现了在80486 CPU上仿真出多个8086 CPU,并在其上运行各自的8086应用程序。出于兼容性的考虑,虚拟出的8086 CPU同样支持对20位物理地址的访问规则,但其访问空间受80486分页机制的保护。计算机操作系统负责建立虚拟8086的运行环境,包括管理实模式的应用程序,对系统硬软件资源的访问控制等。

  8. 简述8086CPU的流水线思想,与传统计算机有何不同。 P27

    流水线思想:8086总线接口单元可以在执行周期不存取操作数的时间预取后续指令,即总线接口单元的指令预取与执行单元的指令执行并行进行,这种机制称为流水线。

    传统计算机是取一条指令执行一条指令,取指和执行是串行的;而流水线思想下取指和执行可并行进行。

  9. 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?

    • 8086/8088采用分时复用技术与地址锁存技术,通过地址锁存允许信号ALE锁存CPU送出的地址,有效解决地址线和数据线的复用问题。

    • ALE在T1状态有效,将CPU送出的20位地址锁存。

  10. CPU和输入/输出设备之间传送的信息有哪几类? P119

    按信息的性质可分为三类:数据信息状态信息控制信息

    • 数据信息:CPU和外部设备之间通过接口传递的数据;
    • 状态信息:用来表达外设当前的工作状态;
    • 控制信息:CPU用来控制外设和接口工作的命令。
  11. 存储器的逻辑地址由哪两部分组成?物理地址是如何形成的?8086的地址线有多少条?最大物理地址空间为多少?

    逻辑地址:由段基地址段内偏移组成。

    物理地址:由16位段基地址左移4位形成20位段地址,再加上16位偏移地址形成20位物理地址。

    8086地址线有20条,最大物理地址空间为1MB

  12. 根据不同的寻址方式,说明操作数所处位置有哪些?P45

    (1)操作数包含在指令中,称为立即操作数

    (2)操作数包含在CPU的某个内部寄存器中,称为寄存器操作数

    (3)约定操作数事先存放在存储器中存放数据的某个单元,称为存储器操作数

  13. 说明指令性语句与指示性语句的作用与区别。 P92

    • 指令性语句:由助记符构成的语句,它由CPU执行,每条指令性语句都有一条机器码指令与其对应。
    • 指示性语句:由伪指令构成的语句。其是说明性语句,又称为汇编命令语句,是程序员发给汇编程序(编译器)执行的命令,不产生机器目标代码,指示性语句没有机器码指令与其对应。

    区别:指令性语句都有一条机器码指令与其对应,而指示性语句没有机器码指令与其对应。

  14. 什么是端口?通常有哪几种端口?它们的作用是什么? P120

    端口:指接口电路中能够被CPU直接访问的寄存器。

    按端口中数据性质可分为三类数据端口状态端口控制端口

    • 数据端口:存放CPU与外设之间传送的数据信息;
    • 状态端口: 存放当前外设所处的工作状态;
    • 控制端口: 存放CPU通过接口向外设传送控制信息。
  15. 计算机对I/O端口编址时通常采用哪两种方法?在8086/8088系统中,用哪种方法对I/O端口进行编址? P121

    通常采用存储器映像编址方式端口独立编址方式

    8086/8088采用端口独立编址方式

    【8086直接寻址方式的地址范围为000FFH**,**间接寻址**范围为**00000FFFFH(通过DX寄存器中转),输入/输出的数据必须放在ALAX中。】

  16. 一般的IO接口电路安排有哪三类寄存器?它们各自的作用是什么?

    数据寄存器状态寄存器控制寄存器

    • 数据寄存器:存放CPU与外设之间传送的数据信息;
    • 状态寄存器:存放当前外设所处的工作状态;
    • 控制寄存器: 存放CPU通过接口向外设传送控制信息。
  17. 简述CPU、内存和I/O接口之间的几种常用数据交换方式与特点。

    按数据传送控制方式的不同,可分成程序控制传送方式DMA(直接存储器存取)传送方式。

    程序控制传送方式:

    • 无条件传送方式:也称为“同步传送方式”,是最简单的程序控制传送方式,常用语简单外设如LED显示器;

    • 查询传送方式:也称“异步传送方式”,用于外设较少、需要联络信号的情形;

    • 中断传送方式:需要专门的中断控制电路。CPU利用率高,速度快,用于外设较多的实时系统。

    DMA:需要专用硬件电路。外设直接和存储器进行数据传送,效率高,适合大量、快速数据传送,例如硬盘读写等。

  18. 简述条件传送方式的工作过程。

    条件传送方式有三个环节:

    (1)CPU从接口中读取状态字;

    (2)CPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件,如不满足,则回到前一步读取状态字;

    (3)如状态字表明外设已处于就绪状态,则传送数据。

  19. 什么是中断优先权?什么是中断嵌套?什么是可屏蔽中断?

    • 中断优先权:为使系统能计时响应并处理发生的所有中断,系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度,将中断源分为若干级别,称为中断优先级。 P134
    • 中断嵌套::CPU正在为优先级低的中断源进行中断服务,此时有级别更高的中断源发中断请求,若CPU响应优先级高的中断请求,转而为优先级高的中断源服务,称为中断嵌套。 P137
    • 可屏蔽中断:外设发出的中断请求,由8086可屏蔽中断引脚INTR引入,受中断标志位IF的控制。 P139
  20. 软件中断有哪些特点?硬件中断有那些特点?

    • 软件中断:是由CPU内部事件引起的中断,是确定的 ;与硬件无关,不执行中断响应周期;除单步中断外,软件中断(内部中断)不可屏蔽;优先级高于硬件中断(外部中断)。 P139
    • 硬件中断:由外部事件引起,是随机的,需要执行总线周期,中断类型码由中断控制器提供 。 P138
  21. 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?

    软件中断其中断的发生是确定的硬件中断的发生是随机的,主程序中无调用点

  22. 8086 CPU响应中断的流程包含哪四个阶段? P141

    中断请求信号的检测中断响应阶段中断服务阶段中断返回

  23. 8259A中 IRR、IMR和 ISR三个寄存器的作用是什么? P146、147

    • IRR(中断请求寄存器):用于保存来自IR0-IR7上的外设的中断请求,当某根线有请求信号时,IRR中的对应位置1.
    • IMR(中断屏蔽寄存器):用于存放对应中断请求信号的屏蔽状态,对应位为1,表示屏蔽该中断请求。
    • ISR(中断服务寄存器):用于存放所有正在被服务的中断源,对应位为1,表示对应的中断源正在被处理。
  24. 8086 CPU响应中断的条件?8086 CPU响应中断后自动完成的任务是什么?

    响应中断条件: P135

    (1)有中断源发出的中断请求信号,并保存在中断请求触发器中,直至CPU响应此中断请求之后才清除。

    (2)开放总中断。

    (3)在现行指令结束后响应中断。

    自动完成的任务: P137

    (1)关中断,断点保护,形成中断入口地址。即获得中断服务程序的入口地址,从而进入中断服务程序。

    (2)CPU中断服务。包括保护现场、CPU开放中断、中断处理、CPU关中断、恢复现场。

    (3)中断返回。

  25. 什么是中断向量?它放在哪里?对应于类型号1CH的中断向量在哪里? P140

    • 中断向量:每个中断服务程序都有一个确定的入口地址,中断服务程序入口地址称为中断向量。

    • 存储位置:系统中所有中断向量集中在一起,按中断类型码从小到大的顺序存放到存储器的某一区域内,这个存放中断向量的存储区叫做中断向量表

    • 1CH对应终端向量在 1CH*4 = 70H 处。

本文作者:Sunnycee
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