微机原理及应用简答题复习

1. 什么是微型计算机系统？

微型计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。硬件系统包括：微型计算机、外部设备（如打印机、显示器、键盘、硬盘等）、电源及其它辅助设备。软件系统包括：系统软件和应用软件。

2. 什么是微型计算机？

微型计算机也称为主机，主机包括：微处理器、存储器、输入/输出接口（Input/Output），微处理器通过系统总线和存储器、输入/输出接口进行连接。

3. 什么是微处理器？

微处理器（Microprocessor Unit）简称为MPU（或者称为MP），由大规模集成电路芯片构成，它是一个中央控制器（Central Processing Unit），简称CPU。它是微型计算机的核心部件，它将运算器、控制器、寄存器通过内部总线连接在一起，并集成在一个独立芯片上。

4. 什么是运算器？

运算器是直接完成各种算术运算、逻辑运算的部件，主要由ALU（Arithmetic and Logic Unit，算术逻辑部件）、通用寄存器、标志寄存器等组成。

5. 什么是地址总线？

地址总线是CPU对内存或输入/输出接口进行寻址时，传送内存及输入/输出接口端口地址的一组信号线。地址总线的条数越多CPU的寻址范围越大。

6. 什么是数据总线？

数据总线是CPU和内存或输入/输出接口进行信息交换的一组数据信号线。位数越多CPU一次并行传送二进制信息越多。

7. 什么是控制总线？

控制总线是在CPU与输入/输出接口之间传送控制信息（如读/写命令、地址有效、中断响应命令等）的一组信号线。

8. 什么是单片机？什么是单板机？什么是多板机？

单片机是将CPU、ROM、RAM以及I/O接口电路以及内部系统总线等全部集中在一块大规模集成电路芯片上，就构成了单片机。一般单片机芯片中还包括定时器/计数器，A/D、D/A 转换器等。
单板机是将微处理器芯片、存储器芯片、I/O接口芯片及少量的输入输出设备（键盘，数码显示器）安装在一块印制板上构成一台微型计算机。
由多块印制板构成的微机称为多板机。

9. 简述浮点数和定点数。

浮点数是指小数点在数值中的位置不是固定不变，实际位置将随阶码而浮动，用这种方法表示的数，称为浮点数。
定点数是指小数点在数值中的位置固定不变。

10. 如何表述压缩的BDC码？如何表述非压缩的BCD码？

压缩BCD码是4位二进制数表示一位十进制数，而非压缩BCD码是8位二进制数表示一位十进制数。

11. AD0∼AD15AD_0\sim AD_{15}AD0∼AD15双重总线是什么？

双重总线就是采用分时的办法复用总线。8086CPU在每一个总线周期的T1T_1T1时，AD0∼AD15AD_0\sim AD_{15}AD0∼AD15用作地址总线传输地址信号，而在总线周期的其它TTT状态为数据总线，用作传输数据。

12. 溢出是什么意思？

带符号数的运算结果超出计算机所能表示的数值范围称为“溢出”。

13. 什么是指令？

控制计算机完成某一个基本操作的命令（如：传送、加、移位、输出、输入等）叫做指令。

14. 简述微处理器的基本部件组成及其主要功能。

从功能上讲由两部分组成：总线接口单元BIU和执行单元EU组成。

总线接口单元（BIU）是微处理器内部与存储器和I/O接口传送信息的通道，为EU完成所有的总线操作，总线接口单元负责从内存中将指令送到指令队列中；负责把数据从内存或I/O接口送到执行单元（EU）；负责将执行单元的运行结果送到内存或I/O接口。BIU同外部总线连接并在Σ\SigmaΣ地址加法器中形成20位内存物理地址。EU从BIU的指令队列中获得指令，然后执行该指令，完成指令所规定的操作，EU不与外部总线相联系。

15. 简述指令队列及其作用，8086/8088CPU中指令队列有什么不同？

指令队列（Queue）存放预取的指令，采用预取指令的方法将减少微处理器的等待时间，提高运行效率。8086CPU中指令队列有6个；8088CPU中指令队列有只有4个。

16. 简述8086/8088CPU中有多少个寄存器，并说明每个寄存器属于哪一类以及它作用。

8086/8088CPU中有16个16位的寄存器。

4个段地址寄存器：代码段寄存器CS；数据段寄存器DS；堆栈段寄存器SS和扩展段寄存器ES。它们是用来存放每一个段的首地址（段基地址）。
1个指令指针寄存器IP是用于存放要执行的指令的偏移地址，它不能作为一般寄存器使用。
1个标志寄存器（又称为程序状态寄存器）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。
8个通用寄存器，通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存器两组。数据寄存器包括：AX（累加器）、BX（基址寄存器）、CX（计数器）和DX（数据寄存器），一般用来存放16位数据，故称为数据寄存器。其中的每一个又可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用，即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL两组，用于存放8位数据，它们均可独立寻址、独立使用。数据寄存器用来存放计算的结果和操作数，也可以存放地址。指针寄存器包括堆栈指针寄存器SP、基址指针寄存器BP，一般用来存放地址的偏移量和用于寻址内存堆栈内的数据。变址寄存器包括源变址寄存器SI和目的变址寄存器DI，一般用来存放地址的偏移量为存储器寻址时提供地址。

17. 8086/8088CPU中标志寄存器是几位寄存器？其中标志位占几位？每位的含义和作用是什么？

标志寄存器又称为程序状态寄存器，是一个16位的寄存器，标志寄存器设置了9个标志位。这9个标志位按功能分可以分为两类：一类为状态标志，状态标志表示执行某种操作后，ALU所处的状态特征，这些状态标志会影响后面的具体操作。状态标志有6个：CF、AF、SF、PF、OF和ZF。另一类为控制标志，用来控制CPU操作，反映存储器地址变化的方向、是否允许中断及在执行程序时是否进行单步中断。控制标志有3个：DF、IF和TF控制标志是人为设置的，每个控制标志都对某种特定的功能起控制作用。DF：方向标志。决定在进行串操作时，每执行一条串操作指令，DF=0时对源、目的操作数地址的修正是递增；DF=1时是递减。IF：中断允许标志。表示目前系统是否允许响应外部的可屏蔽中
断请求。IF=1时允许、IF=0时不允许。TF：陷阱标志。当TF=1时，是“单步工作方式”，常用于程序的调试。微处理器每执行完一条指令便产生一个内部中断，转去执行一个中断服务程序，可以借助中断服务程序来检查每条指令的执行情况。TF=0是“连续工作方式”，程序连续执行。

18. 简述段寄存器的作用。

段寄存器就是用来存放段的16位起始地址的。8086CPU有4个段寄存器CS、DS、ES、SS，分别用来存储代码段、数据段、附加数据段、堆栈段的起始地址。

19. 简述堆栈的用途以及对堆栈进行存取操作时需遵守的原则是什么？

堆栈是在内存中开辟的一个特定的区域，用以存放CPU寄存器或存储器中暂时不用的数据和有用的信息。在数据段和附加段存放数据时，一般是从低地址开始向高地址存放数据，而用PUSH指令向堆栈中存放数据时总是从高地址开始逐渐向低地址方向增长。堆栈指令遵循“先进后出”，“后进先出”的原则，凡是用PUSH指令最后推入堆栈的数据，用POP指令弹出时最先出栈。在操作时是以字为单位。

20. 8086/8088CPU各有几根地址总线和数据总线？它们的寻址范围是多少？

8086/8088CPU各有20根地址总线，可寻址范围是1M个存储单元。8086CPU有16根数据，一次可以读一个字也可以读一个字节。8088CPU有8数据总线一次以读一个字节。

21. 简述逻辑地址、物理地址、段基值（段首地址）、偏移量。

逻辑地址由段基址和偏移量组成。程序以逻辑地址进行编址，而不是以物理地址编址。
物理地址就是在存储器中存放信息的实际地址，物理地址=段基址（段首地址）*16+段内偏移地址。
在8086/8088存储空间中，把16个字节的存储空间看作一节。为了简化操作，要求各个逻辑段从节的整数边界开始，也就是说段首地址低4位应该是“0”，因此把段首地址的高16位称为“段基值”。
偏移量是该物理地址距离段基址（段首地址）的单元数。

22. 简述什么是总线以及总线的分类。

总线是传输信号的一组导线，作为微机各部件之间信息传输的公共通道。系统总线按功能分为数据总线、地址总线和控制总线。

23. 8086/8088CPU是如何对存储器进行分段管理的？为什么要对存储器分段？每段的空间最大为多少？

8086/8088CPU把存储器分为代码段、数据段、堆栈段、附加段。因为8086/8088的寄存器是16位，最大只能寻址64K个单元的存储空间，为了增大寻址空间把存储器进行分段，这样就可以寻址1MB存储空间。每段的最大空间为64KB。

24. 8086/8088CPU复位以后，标志寄存器、指令指针寄存器、各段寄存器及指令队列的状态如何？

8086/8088CPU复位以后，除代码段寄存器外（代码段寄存器CS=FFFFH），其余标志寄存器、指令指针寄存器、各段寄存器及指令队列全部被清零。

25. 8086/8088CPU工作在最小模式时，如果CPU读取存储器的内容，ALE、BHE‾/S7、RD‾、WR‾、M/IO‾、DT/R‾ALE、\overline {BHE}/S_7、\overline {RD}、\overline {WR}、M/\overline {IO}、DT/\overline RALE、BHE/S7、RD、WR、M/IO、DT/R等信号状态在一个读总线周期如何变化？

ALEALEALE在第一个时钟周期为高电平，其余周期为低电平；
BHE‾/S7\overline {BHE}/S_7BHE/S7在第一个时钟周期为低电平，其余周期为高电平；
RD‾\overline {RD}RD在第一个时钟周期为低电平，第二、三周期为高电平；
WR‾\overline {WR}WR一直为高电平；
M/IO‾M/\overline {IO}M/IO一直为高电平；
DT/R‾DT/\overline RDT/R一直为低电平。

26. 说明8086的指令周期、总线周期和时钟周期的区别和关系。

执行一条指令所需要的时间称为指令周期，不同的指令周期是不等长的。在取指令过程中以及执行指令时取操作数或存运行结果，都要通过总线，因此一个指令周期中由若干个总线周期组成。
CPU从存储器或输入输出端口存取一个字节或字的时间叫做总线周期。8086CPU的总线周期至少由4个时钟周期组成，分别以T1、T2、T3、T4T_1、T_2、T_3、T_4T1、T2、T3、T4表示。
时钟周期是CPU的时间基准，是最小单位，由计算机的主频决定。一个总线周期由若干个时钟周期组成。

27. 8086CPU读/写总线周期时，最少包含几个时钟周期？在什么情况下需要插入TwT_wTw等待周期？插入TwT_wTw的多少取决于什么因素？

最少包含 4 个时钟周期。慢速设备在3个时钟周期内无法完成数据传输时插入TwT_wTw，插入TwT_wTw的多少取决于数据传输的快慢。

28. 说明8086CPU最大方式和最小方式工作时的主要区别。

8086CPU工作于最小模式时，用于构成小型的单处理机系统，而工作于最大模式时用于构成多处理机和协处理机系统。这两种模式的主要区别是最大模式系统的控制总线增加了一片专用的总线控制器芯片8288。

29. 简述芯片容量和系统容量。

存储器芯片的容量是以1位二进制数（bit）为单位，因此存储器容量是指每一个存储器芯片所能存储的二进制数的位数。系统容量是指一个计算机系统总的容量。芯片数量=系统容量/芯片容量。

30. 简述存储器的主要性能指标。

芯片容量
存储速度
存储器的可靠性
性能/价格比
其他指标如功耗/集成度等

31. 简述奇存储体和偶存储体。

8086系统中1M字节的存储器地址空间实际上分成两个512K字节的存储体，由所有奇地址组成的存储体叫做奇存储体。由所有偶地址组成的存储体叫做偶存储体。

32. 简述3-8译码器。

3-8译码器有3个选择输入端A、B、CA、B、CA、B、C，3个使能输入端G1、G2A‾、G2B‾G_1、\overline {G_{2A}}、\overline {G_{2B}}G1、G2A、G2B，以及8个输出端Y0‾∼Y7‾\overline {Y_0}\sim \overline {Y_7}Y0∼Y7的译码器，常用于存储器的外部地址译码。

33. 简述半导体存储器的分类及其特点。

按存储器的读写功能分可以分为随机读写存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。随机读写存储器RAM可以随机地按指定地址从存储单元存取数据，存放在RAM中的信息，一旦掉电就会丢失。只读存储器（ROM）的基本特征是在正常运行中只能随机读取预先存入的信息，即使在断电情况下，ROM仍能长期保存信息内容不变，所以它是一种永久存储器。

34. DRAM和SRAM的主要区别是什么？各有何优缺点？

DRAM和SRAM的存储原理不同，DRAM利用电容电荷存储的工作原理，由于MOS管栅极分布电容的电荷会随着电容器的漏电而逐渐消失，必须每隔一定的时间对存储的信息进行刷新，这就要求必须配置刷新电路；SRAM是利用触发器存储的工作原理，写入SRAM的信息不会丢失，不需要刷新。SRAM集成度较低、容量较小、功耗较大、存取速度较快；DRAM集成度高、容量较大、功耗低、存取速度较慢。

35. 以6116为例，说明SRAM应该具有哪些引脚，并说明各引脚的功能、特点。

11条片内地址线引脚A0∼A10A_0\sim A_{10}A0∼A10：分成7条行地址线、4条列地址线，用于进行X、Y双向地址译码，以选中2048个存储单元中的一个8位存储字；
8条数据线引脚I/O1∼I/O8I/O_1\sim I/O_8I/O1∼I/O8：用于数据的读出和写入；
电源线引脚VCCV_{CC}VCC和地线GNDGNDGND：为芯片接入+5V工作电源与接地线；
3条控制线：片选信号CE‾\overline {CE}CE、写允许信号WE‾\overline {WE}WE、输出允许信号OE‾\overline {OE}OE。

36. 常用的存储器片选控制方法有哪几种？它们各有什么优缺点？

常用的存储器片选控制方法有线选法、全译码法和部分译码法。

线选法地址线可以不用完，也无需专门的译码电路。但由于高位地址线可随意取值0或1。所以存在地址重叠，并且造成存储器地址不能连续分布。
全译码法所有地址线均参与地址译码，芯片的地址线直接和低位地址总线相连，高位地址总线经译码器或逻辑电路与各芯片的片选信号相连。
部分译码法与全译码法类似，只是高位地址线中有一部分进行译码，产生片选信号，而不是全部。这种方法称为部分译码法。

37. 简述机器语言、汇编语言、高级语言特点。

机器语言的每一条指令是以二进制为代码的指令，它能够被计算机直接执行。
汇编语言是用助记符或用符号来编写指令，是一种与机器语言一一对应的语言。机器不能直接执行程序，程序必须经过翻译，机器才能执行。
高级语言是面向过程的语言，它不依赖于特定的机器，独立于机器，用同一种高级语言编写的程序可以在不同的机器上运行而获得相同的结果。

38. 在执行串处理指令时规定源串和目的串各自应放在什么段寄存器中？

源串在数据段中，但可以段超越。目的串必须在附加段中。

39. 简述标号、变量以及它们的属性

标号是为一组机器指令所起的名字，写在指令前面，标号后必须有冒号。变量在伪指令前是定义某一数据区所起的名字，它后面不带冒号。标号和变量都有段、偏移量的属性，标号的类型是远和近型，变量的类型是字节、字、双字等。

40. 简述指令性指令和指示性指令的区别。

指令性指令是给CPU的命令，它是由汇编程序翻译成机器语言指令，在程序运行时由CPU来执行，每条指令都对应CPU一种特定的操作。伪指令（指示性指令）不汇编成机器语言，仅在汇编过程中告诉汇编程序应如何汇编。

41. 简述汇编语言程序设计的基本步骤。

依据设计任务，抽象出描述问题的数学模型；
确定实现数学模型的算法或求解的具体步骤和方法；
绘制出程序流程框图；
分配存储空间及工作单元（包括寄存器）。确定数据段、堆栈段、代码段及附加段在内存中的位置；
依据流程图编写程序；
静态检查；
上机调试；
程序运行，结果分析。

42. 何谓源程序结构？程序的基本结构分为哪四种？

源程序结构一般包括4个段，它们是代码段、数据段、附加段和堆栈段。其中代码段是必须存在的，其
余段视具体情况而定。程序的基本结构分为：顺序结构、分支结构、循环结构、子程序结构。

43. 简述分支程序的特点。

根据各种条件判断和比较进行操作，满足条件去做一种操作，不满足条件去做另一种操作。每一种操作程序称为一个分支，一次判断产生两个分支，只有一次判断的称为单重分支程序。多次判断产生多个分支，称为多重分支程序。

44. 简述循环程序的组成及各部分的功能和循环程序的特点。

循环程序包函循环初始化、循环体和循环控制三个部分。循环初始化是对地址指针寄存器、循环次数的计数初值进行设置；循环体是循环操作（重复执行）的部分；循环控制部分是用于判断循环程序是否结束，若结束则退出循环程序，否则修改地址指针和计数器值，继续进行循环程序。循环程序的特点是需要多次重复进行某些操作。

45. 什么是接口？什么是端口？

把外围设备同微型计算机连接起来实现数据传送的控制电路称为I/O接口。我们将I/O接口内的寄存器称为端口（PORT），其地址称为端口地址（或者说可以由CPU进行读或写的I/O接口的寄存器被称为端口）。

46. 在8086/8088微机系统中，CPU是如何实现端口寻址的？

系统给I/O接口中的寄存器都分配有地址，CPU可以通过不同的地址信号寻址不同的寄存器（端口地址是唯一的）。

47. 端口的编址方式有哪些？CPU与I/O设备之间的接口信号主要有哪些？I/O接口的基本功能有哪些？

端口的编址方式有两种：存储器映像编址和I/O端口独立编址。
CPU与I/O设备之间的接口信号主要有数据信息、状态信息、控制信息。
I/O接口的基本功能：主机与外设的通信联络控制功能；设备选择功能；数据缓冲功能；信号格式转换功能；错误检测功能；可编程功能；复位功能。

48. 简述缓冲器、锁存器、数据收发器、DMA。

三态门，通过控制端，能使输出反映输入电平的高低，且输入信号被驱动，这就是缓冲功能。
具有三态驱动输出，通过控制端，能使输出在一定条件下维持原状态，这就是锁存功能。
数据收发器是由三态门，通过控制端，能实现数据的双向传送，且信号被驱动、缓冲，这种器件称为数据收发器。
DMA是一种不需要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传输控制方式。在该传输方式中，通过DMA控制器来实现某些高速外设和内存之间的数据直接高速传输。

49. 说明接口电路中控制寄存器与状态寄存器的功能，为什么通常它们可以共用一个端口地址码？

控制寄存器用来存放CPU发出的命令，以便控制接口和外部设备的动作；状态寄存器用来存放外部设备或者接口部件本身的状态。因为控制寄存器和状态寄存器一个为只写不读，一个为只读不写，所以决定控制端口和状态端口的信息不可能混淆，因此可以共用一个端口地址码。

50. 简述片选、读写、联络、可编程的概念。

片选：每个接口芯片上的CE端是控制接口芯片进入工作状态的引脚端，通过地址译码器输出一个地址信号到CE端，片选信号有效，该接口进入工作状态，CPU才能通过该芯片与对应的I/O设备传送数据。
读写：CPU从内存或通过I/O接口从外设获得数据称为读操作；CPU向内存或通过I/O接口向外设输出数据称为写操作。
联络：CPU通过外设接口同外设交换信息时，接口芯片常常需要和外设间有一定的“联络”信号，以保证信息的正常传输，这样的信号线称为联络线。
可编程：指通过计算机的指令来选择不同的通道和不同的功能（接口电路的工作状态），这样的接口称为可编程的接口。

51. CPU与外设之间的数据传输控制方式有哪几种？各有何优缺点？

无条件程序控制：最简单，只需直接使用输入/输出指令即可。相对应用最少。外设始终处于就绪状态，CPU可以随时根据需要读写I/O端口，而无需查询或等待。
查询式传输方式：是在执行I/O操作之前，CPU总是要先查询外设的工作状态，以确定是否可以进行数据传输；当传输条件满足时，CPU对I/O端口进行读写，否则CPU等待直到条件满足。适于与速度不匹配的设备进行数据交换，但CPU必须等待外设准备好，工作效率低。
中断控制方式：CPU不再反复查询外设的工作状态，如果外设准备好，会主动通过中断请求信号通知CPU进行处理。适用于CPU任务繁忙、而数据传送不太频繁的系统中。硬件以及中断服务程序的设计较为麻烦，但CPU和外设的并行工作可以大大提高系统的工作效率。
直接存储器存取（DMA）方式：无需程序控制，因而速度最快。系统在DMA控制器的管理下可直接实现外设与存储器之间（或外设与外设之间、存储器与存储器之间）大量数据的交换，且数据交换过程不受CPU的控制。

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