微机原理与接口技术彭虎(第三版)课本习题答案.doc

8086微处理器的设计与工作原理是微电子计算机发展史上的一个重要里程碑。8086CPU由指令执行部件(EU)和总线接口部件(BIU)两大部分构成，其中指令执行部件主要负责执行指令，由算术逻辑单元(ALU)、标志寄存器、通用寄存器组和EU控制器组成；而总线接口部件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，由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路组成。8086CPU内部含有一个预取指令队列，它能够提高指令执行的速度，实现内部的并行操作。 8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的，采用分段方式和地址偏移量相结合的办法来形成20位的物理地址。物理地址空间最大为1MB，而逻辑地址空间也采用同样的分段方式，每个段基址和偏移地址都是16位的二进制数。段基址左移4位后与偏移地址相加，得到20位的物理地址。这种设计使得8086能够有效地访问超出16位直接寻址能力的大容量内存空间。 8086系统采用分段结构的存储器，每个段由段基址和偏移地址组成，能够满足对1MB存储空间的访问需求，并且在大多数指令中只需要提供16位的偏移地址即可。此外，8086系统中的地址锁存器具有重要作用，因为在CPU的芯片封装限制下，地址线和数据线必须复用某些管脚，这就要求在CPU提供地址信息时锁存这些信息，以保证数据传输的正确性。 在8086系统的读写总线周期中，读写操作至少包括四个时钟周期。如果系统中的外设或存储器读写速度较慢，与CPU速度不匹配，则需要插入等待周期T，以等待数据的正确读取或写入。插入等待周期的个数取决于外设或存储器的读写时间。 在对8086系统进行编程时，可以利用堆栈操作来管理数据。例如，如果当前堆栈指针（SS）为2360H，堆栈指针（SP）为0800H，那么堆栈段在存储器中的物理地址范围为23600H至23E00H。当往堆栈中存入20个字节数据后，SP会相应减少。 在数据段存储方面，如果已知数据段位于B4000H到C3FFFH范围内，则数据段寄存器DS的内容为B4000H。同时，理解物理地址的计算方法对于有效寻址和数据访问至关重要。例如，在段地址7F06H，偏移地址0075H处开始连续存放的6个字节的数据，其物理地址可以通过计算得出，并且如果要从存储器中读取这些数据，必须进行多次存储器访问才能获得全部数据。 8086微处理器的体系结构、分段存储管理和内部操作机制为后来的处理器设计和计算机体系结构奠定了基础，它的许多设计特点和操作方式对后世的微处理器和计算机系统有着深远的影响。由于8086的广泛使用和其设计理念的先进性，它成为了计算机原理教学中的一个重要组成部分，同时也是许多计算机硬件和软件开发者需要深入理解和掌握的基础知识。