微机原理与接口技术彭虎(第三版)课本习题答案.doc

微机原理与接口技术是计算机科学中的一个重要分支，其核心内容涉及计算机硬件体系结构、微处理器设计及其与外部设备的接口技术。在这些内容中，8086体系结构与80x86 CPU作为早期的经典计算机架构，为我们理解现代计算机原理打下了坚实的基础。 8086 CPU是Intel公司生产的一款16位微处理器，其架构在当时具有革命性的意义。CPU由指令执行部件(EU)和总线接口部件(BIU)两大部分构成。指令执行部件(EU)负责执行指令，而总线接口部件(BIU)则负责形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行。8086 CPU的预取指令队列能有效提高指令执行速度，EU在执行指令时，无需直接从存储器中读取指令，而是从指令队列中获取，大大提升了执行效率。 在8086系统中，物理地址的形成过程是理解该体系结构的关键。物理地址由段基址和偏移地址两部分组成，每个地址都是16位的二进制数。通过20位的地址加法器，将段基址左移4位后与偏移地址相加，形成20位的物理地址。这允许8086 CPU访问高达1MB（1兆字节）的物理内存空间，而逻辑地址空间也同样是1MB。 分段结构是8086系统存储器设计的一大特点，其优点在于通过段基址和偏移地址的组合能够方便地访问整个物理内存空间。这种设计满足了CPU地址线数量的限制，同时也简化了程序设计中的内存寻址问题。 在实际的硬件操作中，地址锁存器的作用至关重要。由于8086 CPU的地址线和数据线是复用的，所以需要锁存地址信息，以确保数据传输的准确性和稳定性。地址锁存器解决了地址线与数据线在时间上的冲突问题，保证了CPU在读写周期中能正确地获取到地址信息。 此外，8086 CPU的读写周期和等待周期的设置，体现了该架构在执行外部设备访问时的灵活性。当CPU访问外部设备时，若设备响应速度不够快，CPU需要插入等待周期T来匹配设备的读写速度，保证数据交换的正确性。插入等待周期的次数取决于外部设备的响应速度，这在硬件接口设计中是非常重要的考量因素。 在实际应用中，8086 CPU的物理地址计算和逻辑地址转换是核心操作之一。例如，通过段寄存器和偏移地址，我们可以计算出数据在物理内存中的确切位置，这对于编程和调试都至关重要。再比如，通过堆栈段寄存器SS和堆栈指针SP，我们可以确定堆栈段在物理内存中的范围，以及在操作堆栈时堆栈指针SP的正确值。 总体来说，8086体系结构与80x86 CPU为我们理解现代计算机的内部工作原理提供了宝贵的理论基础和实践案例。其经典的部件划分、地址管理、数据传输等原理，在现代计算机设计中仍然具有重要的参考价值。