第二章微型计算机中的微处理器 第二章微型计算机中的微处理器 微型计算机中的
主要内容：
(1)微处理器的内部结构及各相关组件的基本功能 (2)8086/8088CPU的内部寄存器的构成及应用特点 (3)8086/8088CPU系统中存储器和I/O接口的组织方式 (4)8086/8088CPU的外部引脚和应用特征 (5)8086/8088CPU的工作模式以及工作时序※
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重点掌握和理解
（1）重点掌握8086/8088CPU的内部结构特征及外 部应用特征 （2）重点掌握内部寄存器的构成及应用特点 （3）重点掌握8086/8088系统中存储器的组织特点 以及物理地址的计算方法 （4）掌握8086/8088系统中I/O组织特点及端口的 编址方式 （5）了解8086/8088CPU的最大最小两种工作模式 （6）了解8086/8088CPU工作周期的相关概念以及 CPU外部操作的典型工作时序
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第2章课后习题
P.47 一、思考题： 4，8，9 二、综合题： 1，3，4，5，6，7
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2.1 8086/8088微处理器的编程结构 8086/8088是intel X86系列芯片的代表 8086/8088有40个引脚，具有20条地址 线，16条数据总线 内部为流水线结构，实现取指令和执行 指令并行操作
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2.1.1 8086/8088内部结构
执行部件
运算器 通用寄存器 EU控制单元
总线接口部件
指令队列缓冲器 16位指令指针寄存器 地址加法器和段寄存器 总线控制逻辑
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8086/8088的内部结构
8088CPU外部数据 外部数据 总线为8位 总线为 位、指令 队列为4字节 队列为 字节
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8086/8088的内部结构
寄存器是中央处理器内的组成部份 寄存器是有限存贮容量的高速存 贮部件，它们可用来暂存指令、 贮部件，它们可用来暂存指令、 数据和地址。 数据和地址。 指令: 指令:确定运算与操作 数据: 数据:运算或读写操作的对象 地址: 地址:标记和确定内存空间中具体 的存储位置
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8086/8088的内部结构
8088CPU外部数据 外部数据 指令队列的设置使指令的取 总线为 位、指令 出与执行并行进行， 出与执行并行进行，以提
高了程序的运行速度
总线为8位、指令 总线为 位 队列为4字节 队列为 字节
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8086/8088的内部结构
8088CPU外部数据 外部数据 总线为8位 总线为 位、指令 队列为4字节 队列为 字节
地址加法器的作用是根据 段寄存器存放的段基地 址与EU送出的16为偏移 址与EU送出的16为偏移 EU送出的16 地址计算得到20位的实 地址计算得到20位的实 20 际地址
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8086/8088的内部结构
8088CPU外部数据 外部数据 总线为8位 总线为 位、指令 队列为4字节 队列为 字节
输出输入控制电路实现总 线控制，决定读或写、 线控制，决定读或写、 对内存或对I/O接口 对内存或对I/O接口 I/O
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8086/8088的内部结构
8088CPU外部数据 外部数据 总线为8位 总线为 位、指令 队列为4字节 队列为 字节
取指令、指令译码、 取指令、指令译码、产生 并传送操作信号
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1)执行部件EU的组成及作用
算术逻辑单元（运算器） 8个通用寄存器 1个标志寄存器 EU部分控制电路 取指令， 取指令，指令译码 执行指令， 执行指令，完成运算
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2)总线接口部件BIU的组成及作用
地址加法器 6字节指令队列缓冲 器 4个16位段寄存器 16位指令指针寄存 器 输入输出控制电路
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2)总线接口部件BIU的组成及作用
地址加法器 6字节指令队列缓冲 计算20位的存储器地址 器 完成CPU与内存间以及CPU与I/O接口间的信息 4个16位段寄存器 传送分两种情况: 16位指令指针寄存 预取指令时：利用CPU执行指令而总线空闲，从内 存中取出指令放入指令队列(等待CPU取走) 器 EU执行指令时：按EU的指令，向内存或I/O接口写 输入输出控制电路
运算结果，从内存或I/O接口取数据
控制外部总线，保证各种信息的正确传送
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3)指令队列缓冲器
指令队列缓冲器
8086 的指令队列为6个字节 8088 的指令队列为4个字节
实现CPU的流水线 实现CPU的流水线 CPU 处理操作 指令队列缓冲器的指令存放状态
顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令后面的 那一条指令 执行转移指令：立即清除指令队列中的内容，从新的 地址取入指令，并立即送往执行单元，然后再从新单 元开始重新填满队列
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4)执行部件(EU)和总线接口部件(BIU)的管理
流水线原则
1. 当8086的指令队列中有两字节空闲时（8088为一字 节），总线接口部件自动将后续指令取到指令队列 中。 2. 执行部件从指令队列的头部取指令。接口总线部件的 取指令优先于执行指令的访问内存或I/O设备的请 求。 3. 当指令队列已满，执行部件又没申请总线时，接口总 线部件进入空闲状态。 4. 当遇到转移、调用及返回指令时，自动清除指令队列 缓冲器的内容，重新填充指令队列，以适应新的指令 执行顺序。 16
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2.1.2 8086的寄存器结构
通用寄存器组 段寄存器 状态标志寄存器F 指令指针寄存器
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1) 数据寄存器
位寄存器， 含4个16位寄存器，也可分别作为2个8位 的字节寄存器使用； 的字节寄存器使用；常用来存放参与运算的 操作数或运算结果
AX(Accumulator)（AH、AL）——累加寄存器 累加寄存器 AX( AL）
常用于数据运算或与外设交换数据
BX(Base)（BH、BL）——基址寄存器 基址寄存器 BX( BL）
在间接寻址中用于存放内存的基地址
CX(Count)（CH、CL）—— 计数寄存器 CX( CL）
在循环、 在循环、移位等操作中用于计数
DX(Data)（DH、DL）—— 数据寄存器 DX( DL） 常用于数据的传送或配合AX进行双字节运算 常用于数据的传送或配合 进行双字节运算
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2) 地址指针寄存器
常用于存放段内寻址时的偏移地址 SP：堆栈指针寄存器，存放当前堆栈段中栈顶 的偏移地址 BP：基址指针寄存器，存放位于堆栈中的某个 存储单元的偏移地址 在寻址操作时一般均与SS搭配使用
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3) 变址寄存器
SI：源变址寄存器 DI：目标变址寄存器 变址寄存器常用于指令的间接寻址或相对寻址；存放 当前数据段中某一个存储单元的偏移地址 与DS配合使用 用SI存放源操作数的偏移地址 用DI存放目标操作数的偏移地址
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第2章习题参考解答 1．8086处理器内部一般包括哪些主要部分? 8086处理器与其他处理器一样，其内部有算术逻辑部件、控制与定时部件、总线与总线接口部件、寄存器阵列等。按功能结构可分为两部分，即总线接口单元(BIU)与执行单元(EU)。BIU主要包括段寄存器、内部通信寄存器、指令指针、6字节指令队列、20位地址加法器和总线控制逻辑电路。EU主要包括通用寄存器阵列、算术逻辑单元、控制与定时部件等。 2．什么是总线? —般微机中有哪些总线? 所谓总线是指计算机中传送信息的一组通信导线，它将各个部件连接成—个整体。在微处理器内部各单元之间传送信息的总线称为片内总线；在微处理器多个外部部件之间传送信息的总线称为片外总线或外部总线。外部总线又分为地址总线、数据总线和控制总线。随着计算机技术的发展，总线的概念越来越重要。微机中常用的系统总线有PC总线、ISA总线、PCI总线等。 3．什么是堆栈?它有什么用途?堆栈指针的作用是什么? 堆栈是一个按照后进先出的原则存取数据的部件，它是由栈区和栈指针组成的。堆栈的作用是：当主程序调用子程序、子程序调用子程序或中断时转入中断服务程序时，能把断点地址及有关的寄存器、标志位及时正确地保存下来，并能保证逐次正确地返回。堆栈除了有保存数据的栈区外，还有一个堆栈指针SP，它用来指示栈顶的位置。若是“向下生成”的堆栈，随着压入堆栈数据的增加，栈指针SP的值减少。但SP始终指向栈顶。
4．在8086 CPU中，FR寄存器有哪些标志位?分别说明各位的功能。 8086 CPU中设置了一个16位的标志寄存器FR，其中用了9位，还有7位保留。9位中有3位作为控制标志，6位作为状态标志。 IF：中断控制标志。当IF＝1时，允许可屏蔽中断请求；当IF＝0时，禁止可屏蔽中断请求。 TF：单步运行标志。当TF＝1，单步运行；TF＝0，连续运行程序。 DF：方向标志。当DF＝0，串操作时地址按增量修改；DF＝1，地址按减量修改。 SF：符号(负数)标志。当运算结果的最高位为1(负数)时，SF＝1；反之SF ＝0。 ZF：零标志。当运算结果为0，则ZF＝1；否则ZF＝0。 AF：辅助进位／借位标志。当算术运算时低4位有进位／借位，则AF＝1； 否则AF＝0。AF主要用于BCD码运算中进行结果调整。 PF：奇偶标志。当运算结果低8位中1的个数为偶数时PF＝1；否则PF＝0。 CF：进位／借位标志。当算术运算结果最高位有进位／借位时，CF＝1；否则CF＝0。逻辑运算时CF＝0，循环移位指令也影响CF标志。 OF：溢出标志。当符号数算术运算结果有溢出时OF＝1；否则OF＝0。 5．在8086 CPU中，有哪些通用寄存器和专用寄存器?试说明专用寄存器的作用。 8086 CPU中有4个16位的通用寄存器，即AX、BX、CX、DX。每个16位寄存器又可分为2个，共8个8位寄存器：AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。 4个段寄存器(即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和
第4章 80x86指令系统 一、自测练习题 ㈠选择题 1．MOV AX，[BX＋SI]的源操作数的物理地址是( )。 A．(DS)×16＋(BX)＋(SI) B. (ES)×16＋(BX)＋(SI) C．(SS)×10H＋(BX)＋(SI) D．(CS)×10H＋(BX)＋(SI) 2．MOV AX，[BP＋Sl]的源操作数的物理地址是( )。 A．(DS)×10H＋(BP)＋(SI) A. (ES)×16＋(BP)＋(SI) C．(SS)×16＋(BP)＋(SI) D．(CS)×10H＋(BP)＋(SI) 3．MOV AX，ES：[BX＋SI]的源操作数的物理地址是( )。 A．(DS)×16＋(BX)＋SI) B．(ES)×10H＋(BX)＋(SI) C．(SS)×10H＋(BX)＋SI) D．(CS)×16＋(BX)＋(SI) 4．JMP WORD PTR[DI]是( )。 A．段内间接转移B．段间间接转移 C．段内直接转移D．段间直接转移 5．JMP FAR PTR BlOCK(BLOCK是符号地址)是( )。 A．段内间接转移B．段间间接转移 C．.段内直接转移D．段间直接转移 6．INC指令不影响( )标志。 A．OF B．CF C．SF D．ZF 7．条件转移指令JNE的测试条件是( )。 A．ZF＝1 B．CF＝0 C．ZF＝0 D．CF＝1 8．下列指令中，有语法错误的是( )。 A．MOV [SI]，[DI] B．IN AL，DX C．JMP WORD PTR[BX+8] D．PUSH WORD PTR 20[BX+S1] 9．假定(SS)＝2000H，(SP)＝0100H，(AX)＝2107H，执行指令PUSH AX后，存放数据21H的物理地址是（）。 A．20102H B．20101H C．200FEH D．200FFH 10．对于下列程序段： AGAIN：MOV AL，[SI] MOV ES:[DI]，AL INC SI INC DI LOOP AGAIN 也可用指令（）完成同样的功能。 A．REP MOVSB B．REP LODSB C．REP STOSB D．REPE SCASB 11．对于下列程序段： AGAIN：MOV ES:[DI]，AL INC DI LOOP AGAIN 可用指令（）完成。
1、 2、B 3、十，非压缩的BCD码 4、 5、微型计算机、微型计算机系统 6、，， 二、 B D B 三、 1、微型计算机系统的基本组成。 答案：以微型计算机为主体，配上相应的系统软件、应用软件和外部设备之后，组成微型计算机系统。 2、简述冯.诺依曼型计算机基本组成。 答案：冯.诺依曼型计算机是由运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备组成的。其中，运算器是对信息进行加工和运算的部件；控制器是整个计算机的控制中心，所以数值计算和信息的输入，输出都有是在控制器的统一指挥下进行的；存储器是用来存放数据和程序的部件，它由许多存储单元组成，每一个存储单元可以存放一个字节；输入设备是把人们编写好的程序和数据送入到计算机内部；输出设备是把运算结果告知用户。 3、什么是微型计算机 答案：微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。 4、什么是溢出 答案：在两个有符号数进行家减运算时，如果运算结果超出了该符号数可表示的范围，就会发生溢出，使计算出错。
1、4、100ns 2、Ready ，Tw(等待） 3、ALE 4、INTR 5、85010H 6、存储器或I/O接口未准备好 7、非屏蔽中断 8、指令周期 9、4 二、 1、在内部结构上，微处理器主要有那些功能部件组成 答案：1) 算术逻辑部件2) 累加器和通用寄存器组 3) 程序计数器4) 时序和控制部件 2、微处理器一般应具有那些基本功能 答案：1．可以进行算术和逻辑运算2．可保存少量数据 3．能对指令进行译码并完成规定的操作4．能和存储器、外部设备交换数据 5．提供整个系统所需的定时和控制6．可以响应其他部件发来的中断请求 3、什么是总线周期 答案：CPU通过外部总线对存储器或I/O端口进行一次读/写操作的过程；一个基本的总线周期包含4个T状态，分别称为T1、T2、T3、T4。 三、×、×、×、×、×、√、√
CH02 8086／8088指令系统 习题与思考题 1．假定DS=2000H，ES=2100H，SS=1500H，SI=00A0H，BX=0100H，BP=0010H，数据变量VAL的偏移地址为0050H，请指出下列指令源操作数是什么寻址方式？源操作数在哪里？如在存储器中请写出其物理地址是多少？ （1）MOV AX，0ABH （2）MOV AX，[100H] （3）MOV AX，VAL （4）MOV BX，[SI] （5）MOV AL，VAL[BX] （6）MOV CL，[BX][SI] （7）MOV VAL[SI]，BX （8）MOV [BP][SI]，100 解答： （1）MOV AX，0ABH 寻址方式：立即寻址；源操作数在数据线上；物理地址：无 （2）MOV AX，[100H] 寻址方式：直接寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+100H＝2000H*16+100H＝20100H （3）MOV AX，VAL 寻址方式：直接寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+VAL＝2000H*16+0050H＝20050H （4）MOV BX，[SI] 寻址方式：寄存器间接寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+SI＝2000H*16+00A0H＝200A0H （5）MOV AL，VAL[BX] 寻址方式：变址寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+VAL+BX＝2000H*16+0050H+0100＝20150H （6）MOV CL，[BX][SI] 寻址方式：基址加变址寻址；源操作数在存储器中；物理地址：DS＊16+BX+SI＝ 2000H*16+0100H+00A0H ＝201A0H （7）MOV VAL[SI]，BX 寻址方式：寄存器寻址；源操作数在寄存器中；物理地址：无 （8）MOV [BP][SI]，100 寻址方式：立即寻址；源操作数在；物理地址：无 ．设有关寄存器及存储单元的内容如下：2． DS=2000H，BX=0100H，AX=1200H，SI=0002H，[20100H]=12H，[20101H]=34H，[20102H]=56H，[20103]=78H，[21200]=2AH，[21201H]=4CH，[21202H]=0B7H，[21203H]=65H。
第一章 2、完成下列数制之间的转换。 （1）01011100B=92D （3）135D=10000111B （5）10110010B=262Q=B2H 3、组合型BCD码和非组合型BCD码有什么区别？写出十进制数254的组合型BCD数和非组合型数。 答：组合型BCD码用高四位和低四位分别对应十进制数的个位和十位，其表示范围是0~99；非组合型BCD码用一个字节的低四位表示十进制数，高四位则任意取值，表示范围为0~9。 组合型：254=（001001010100）BCD 非组合型：254=（00000010 00000101 00000100）BCD 7、计算机为什么采用补码形式存储数据？当计算机的字长n=16，补码的数据表示范围是多少？ 答：在补码运算过程中，符号位参加运算，简化了加减法规则，且能使减法运算转化为加法运算，可以简化机器的运算器电路。+32767~ -32768。 9、设计算机字长n=8，求下列各式的[X+Y]补和[X-Y]补，并验证计算结果是否正确。 （1）X=18，Y=89 [X+Y]补=00010010+01011001=01101011B=107D 正确 [X-Y]补=10111001B=00010010+10100111=（-71D）补正确 （2）X=-23，Y=-11 [X+Y]补=11101001+11110101=11011110B=（-34D）补正确[X-Y]补=11101001+00001011=11110100B=（-12D）补正确 （3）X=18，Y=-15 [X+Y]补=00010010+11110001=00000011B=（3D）补正确 [X-Y]补=00010010+00001111=00100001B=（33D）补正确 （4）X=-18，Y=120 [X+Y]补=11101110+01111000=01100110B=（102D）补正确[X-Y]补=11101110+10001000=01110110B=（123D）补由于X-Y=-138 超出了机器数范围，因此出错了。 13、微型计算机的主要性能指标有哪些？ 答:CPU字长、存储器容量、运算速度、CPU内核和IO工作电压、制造工艺、扩展能力、软件配置。 第二章 2、8086标志寄存器包含哪些标志位？试说明各标志位的作用。 答：进位标志：CF；奇偶校验：PF；辅助进位：AF；零标志：ZF；符号标志：SF；溢出标志：OF。 5、逻辑地址与物理地址有什么区别？如何将逻辑地址转换为物理地址？ 答：物理地址是访问存储器的实际地址，一个存储单元对应唯一的一个物理地址。逻辑地址是对应逻辑段内的一种地址表示形式，它由段基址和段内偏移地址两部分组成，通常表示为段基址：偏移地址。 物理地址=段基址*10H+偏移地址。 6、写出下列逻辑地址的段基址、偏移地址和物理地址。 （1）2314H：0035H （2）1FD0H:000AH 答：（1）段基址：2314H；偏移地址：0035H；物理地址：23175H。 （2）段基址：1FD0H；偏移地址：000AH；物理地址：1FD0AH。 8、设（CS）=2025H，（IP）=0100H，则当前将要执行指令的物理地址是多少？ 答：物理地址=（CS）*10H+（IP）=20350H 9、设一个16字的数据区，它的起始地址为70A0H：DDF6H（段基址：偏移地址），求这个数据区的首字单元和末字单元的物理地址。
4. 举例说明CF和OF标志的差异。 ?溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不同的标志 进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果仍然正确；溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确? 例1：3AH + 7CH＝B6H 无符号数运算：58＋124＝182，范围内，无进位 有符号数运算：58＋124＝182 ，范围外，有溢出? 例2：AAH + 7CH＝（1）26H 无符号数运算：170＋124＝294，范围外，有进位 有符号数运算：－86＋124＝28 ，范围内，无溢出 5. 什么是8086中的逻辑地址和物理地址？逻辑地址如何转换成物理地址？请将如下逻辑地址用物理地址表达： （1）FFFFh:0 （2）40h:17h （3）2000h:4500h （4）B821h:4567h ?对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位编号，就是物理地址，从00000H～FFFFFH ?在8086内部和用户编程时，采用的段基地址: 段内偏移地址形式称为逻辑地址?将逻辑地址中的段地址左移4位，加上偏移地址就得到20位物理地址 ?请将如下逻辑地址用物理地址表达： （1）FFFFh:0＝FFFF0H （2）40h:17h＝00417H （3）2000h:4500h＝24500H （4）B821h:4567h＝BC777H （不要算错） 8、已知DS ＝2000H、BX = 0100H、SI = 0002H，存储单元[20100H] ~ [20103H]依次存放12 34 56 78H，[21200H] ~ [21203H]依次存放2A 4C B7 65H，说明下列每条指令执行完后AX寄存器的内容。 （1）mov ax,1200h （2）mov ax,bx （3）mov ax,[1200h] （4）mov ax,[bx] （5）mov ax,[bx+1100h] （6）mov ax,[bx+si] （7）mov ax,[bx][si+1100h] （1）AX＝1200h （2）AX＝0100h （3）AX＝4C2Ah （4）AX＝3412h （5）AX＝4C2Ah （6）AX＝7856h （7）AX＝65B7h 9、指出下列指令的错误 （1）mov cx,dl （2）mov ip,ax （3）mov es,1234h （4）mov es,ds
第1章 1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同? 解： 把CPU(运算器和控制器)用大规模集成电路技术做在一个芯片上,即为微 处理器。微处理器加上一定数量的存储器和外部设备(或外部设备的接口)构成了 微型计算机。微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成了微型计算机系统。 1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应该具备哪些主要功能? 解： CPU主要由起运算器作用的算术逻辑单元、起控制器作用的指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列和标志寄存器等一些寄存器组成。其主要功能是进行算术和逻辑运算以及控制计算机按照程序的规定自动运行。 1.3微型计算机采用总线结构有什么优点? 解： 采用总线结构,扩大了数据传送的灵活性、减少了连线。而且总线可以标准化,易于兼容和工业化生产。 1.4数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一个系统的数据和地址合用 一套总线或者合用部分总线,那么要靠什么来区分地址和数据? 解： 数据总线是双向的(数据既可以读也可以写),而地址总线是单向的。 8086CPU为了减少芯片的引脚数量,采用数据与地址线复用,既作数据总线也作为 地址总线。它们主要靠信号的时序来区分。通常在读写数据时,总是先输出地址(指定要读或写数据的单元),过一段时间再读或写数据。 1.8在给定的模型中，写出用累加器的办法实现15×15的程序。 DEC H JP NZ，LOOP HALT
第2章作业答案 2.1 IA-32结构微处理器直至Pentillm4,有哪几种? 解： 80386、30486、Pentium、Pentium Pro、PeruiumII、PentiumIII、Pentium4。 2.6IA-32结构微处理器有哪几种操作模式? 解： IA一32结构支持3种操作模式:保护模式、实地址模式和系统管理模式。操作模式确定哪些指令和结构特性是可以访问的。 2.8IA-32结构微处理器的地址空间如何形成？ 解： 由段寄存器确定的段基地址与各种寻址方式确定的有效地址相加形成了线性地址。若末启用分页机制，线性地址即为物理地址；若启用分页机制，则它把线性地址转为物理地址。 2.15 8086微处理器的总线接口部件由哪几部分组成? 解： 8086微处理器中的总线接口单元(BIU)负责CPU与存储器之间的信息传 送。具体地说,BIU既负责从内存的指定部分取出指令,送至指令队列中排队(8086的指令队列有6个字节,而8088的指令队列只有4个字节);也负责传送执 行指令时所需的操作数。执行单元(EU)负责执行指令规定的操作。 2.16段寄存器CS=120OH,指令指针寄存器IP=FFOOH,此时,指令的物理地址为 多少? 解： 指令的物理地址=12000H+FFOOH=21FOOH 第3章作业答案 3.1分别指出下列指令中的源操作数和目的操作数的寻址方式。 (1)MOV SI, 30O (2)MOV CX, DATA[DI］ (3)ADD AX, [BX][SI] (4)AND AX, CX (5)MOV[BP], AX (6)PUSHF 解: (l)源操作数为立即寻址,目的操作数为寄存器寻址。
第2章8086微处理器及其系统 习题解答 1. 8086 CPU 由哪两部分构成，它们的主要功能是什么在执行指令期间,EU 能直接访问存储器吗，为什么 【解】8086CPU由执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两部分组成。 执行部件由内部寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）与标志寄存器（FR）及内部控制逻辑等三部分组成。寄存器用于存储操作数和中间结果；算术逻辑单元完成16位或8位算术逻辑运算，运算结果送上ALU内部数据总线，同时在标志寄存器中建立相应的标志；内部控制逻辑电路的主要功能是从指令队列缓冲器中取出指令，对指令进行译码，并产生各种控制信号，控制各部件的协同工作以完成指令的执行过程。 总线接口部件（BIU）负责CPU与存储器、I/O设备之间传送数据、地址、状态及控制信息。 每当EU部件要执行一条指令时，它就从指令队列头部取出指令，后续指令自动向前推进。EU要花几个时钟周期执行指令，指令执行中若需要访问内存或I/O设备，EU就向BIU 申请总线周期，若BIU总线空闲，则立即响应，若BIU正在取一条指令，则待取指令操作完成后再响应EU的总线请求。 2. 8086CPU与传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同这样的设计思想有什么优点【解】8086 CPU与传统的计算机相比增加了指令队列缓冲器，从而实现了执行部件（EU）与总线接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了8086系统的效率。 3. 8086 CPU 中有哪些寄存器，各有什么用途 【解】8086共有8个16位的内部寄存器，分为两组： ①通用数据寄存器。四个通用数据寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8位寄存器。用作8位寄存器时分别记为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。 AX（AH、AL）累加器。有些指令约定以AX（或AL）为源或目的寄存器。实际上大多数情况下，8086的所有通用寄存器均可充当累加器。 BX（BH、BL）基址寄存器。BX可用作间接寻址的地址寄存器和基地址寄存器，BH、BL 可用作8位通用数据寄存器。 CX（CH、CL）计数寄存器。CX在循环和串操作中充当计数器，指令执行后CX内容自动修改，因此称为计数寄存器。 DX（DH、DL）数据寄存器。除用作通用寄存器外，在I/O指令中可用作端口地址寄存器，乘除指令中用作辅助累加器。 ②指针和变址寄存器。 BP（Basic Pointer Register）基址指针寄存器。 SP（Stack Pointer Register）堆栈指针寄存器。
CH04 存储系统 习题与思考题 1．存储器的哪一部分用来存储程序指令及像常数和查找表一类的固定不变的信息？哪一部分用来存储经常改变的数据？ 解答：只读存储器ROM；随机存储器RAM。 2．术语“非易失性存储器”是什么意思？PROM和EPROM分别代表什么意思？ 解答：“非易失性存储器”是指当停电后信息会丢失；PROM--可编程序的只读存储器PROM(Programmable ROM)，EPROM--可擦除的可编程的只读存储器EPROM(Erasible Programmable ROM)。 3．微型计算机中常用的存储器有哪些？它们各有何特点？分别适用于哪些场合？ 解答： 双极型半导体存储器 随机存储器(RAM) MOS存储器（静态、动态） 主存储器可编程只读存储器PROM 可擦除可编程只读存储器EPROM，EEPROM 只读存储器(ROM)掩膜型只读存储器MROM 快擦型存储器 存储器磁盘(软盘、硬盘、盘组)存储器 辅助存储器磁带存储器 光盘存储器 缓冲存储器 4．现代计算机中的存储器系统采用了哪三级分级结构，主要用于解决存储器中存在的哪些问题？ 解答：目前在计算机系统中通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器，由这三者构成一个统一的存储系统。从整体看，其速度接近高速缓存的速度，其容量接近辅存的容量，而位成本则接近廉价慢速的辅存平均价格。三级结构主要用于解决速度、容量和成本的问题。 5．试比较静态RAM和动态RAM的优缺点，并说明有何种方法可解决掉电时动态RAM中信息的保护。 解答：静态RAM----存储一位信息的单元电路可以用双极型器件构成，也可用MOS器件构成。双极型器件构成的电路存取速度快，但工艺复杂，集成度低，功耗大，一般较少使用这种电路，而采用MOS器件构成的电路。静态RAM的单元电路通常是由6个MOS 管子组成的双稳态触发器电路，可以用来存储信息“0”或者“1”，只要不掉电，“0” 或“1”状态能一直保持，除非重新通过写操作写入新的数据。同样对存储器单元信息的读出过程也是非破坏性的，读出操作后，所保存的信息不变。使用静态RAM的优点是访问速度快，访问周期达20~40ns。静态RAM工作稳定，不需要进行刷新，外部电
习题1 1.什么是汇编语言，汇编程序，和机器语言？ 答：机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。 汇编语言是面向及其的程序设计语言。在汇编语言中，用助记符代替操作码，用地址符号或标号代替地址码。这种用符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言编程了汇编语言。 使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序。 2.微型计算机系统有哪些特点？具有这些特点的根本原因是什么？ 答：微型计算机的特点：功能强，可靠性高，价格低廉，适应性强、系统设计灵活，周期短、见效快，体积小、重量轻、耗电省，维护方便。 这些特点是由于微型计算机广泛采用了集成度相当高的器件和部件，建立在微细加工工艺基础之上。 3.微型计算机系统由哪些功能部件组成？试说明“存储程序控制”的概念。答：微型计算机系统的硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。 “存储程序控制”的概念可简要地概括为以下几点： ①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器和输入/输出设备五大基本部件组成。 ②在计算机内部采用二进制来表示程序和数据。 ③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作，使计算机在不需要人工干预的情况下，自动、高速的从存储器中取出指令加以执行，这就是存储程序的基本含义。 ④五大部件以运算器为中心进行组织。 4.请说明微型计算机系统的工作过程。 答：微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就是CPU自动从程序存放
的第1个存储单元起，逐步取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象，执行指令规定的相关操作。如此重复，周而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能。 5.试说明微处理器字长的意义。 答：微型机的字长是指由微处理器内部一次可以并行处理二进制代码的位数。它决定着计算机内部寄存器、ALU和数据总线的位数，反映了一台计算机的计算精度，直接影响着机器的硬件规模和造价。计算机的字长越大，其性能越优越。在完成同样精度的运算时，字长较长的微处理器比字长较短的微处理器运算速度快。 6.微机系统中采用的总线结构有几种类型？各有什么特点？ 答：微机主板常用总线有系统总线、I/O总线、ISA总线、IPCI总线、AGP总线、IEEE1394总线、USB总线等类型。 7.将下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。 ①（4.75） 10=（0100.11） 2 =（4.6） 8 =（4.C） 16 ②（2.25） 10=（10.01） 2 =（2.2） 8 =（2.8） 16 ③（1.875） 10=（1.111） 2 =（1.7） 8 =（1.E） 16 8.将下列二进制数转换成十进制数。 ①（1011.011） 2=（11.6） 10 ②（1101.01011） 2=（13.58） 10 ③（111.001） 2=（7.2） 10 9.将下列十进制数转换成8421BCD码。 ① 2006=（0010 0000 0000 0110） BCD ② 123.456=（0001 0010 0011.0100 0101 0110） BCD 10.求下列带符号十进制数的8位基2码补码。 ① [+127] 补 = 01111111
李伯成《微机原理》习题第一章 本章作业参考书目： ①薛钧义主编《微型计算机原理与应用——Intel 80X86系列》 机械工业出版社2002年2月第一版 ②陆一倩编《微型计算机原理及其应用（十六位微型机）》 哈尔滨工业大学出版社1994年8月第四版 ③王永山等编《微型计算机原理与应用》 西安电子科技大学出版社2000年9月 1.1将下列二进制数转换成十进制数： X=10010110B= 1*27+0*26+0*25+1*24+0*23+1*22+1*21 +0*21 =128D+0D+0D+16D+0D+0D+4D+2D=150D X=101101100B =1*28+0*27+1*26+1*25+0*24+1*23+1*22+0*21+0*20 =256D+0D+64D+32D+0D+16D+4D+0D=364D X=1101101B= 1*26+1*25+0*24+1*23+1*22+0*21 +1*20 =64D+32D+0D+8D+4D+0D+1D=109D 1.2 将下列二进制小数转换成十进制数： （1）X=0.00111B= 0*2-1+0*2-2+1*2-3+1*2-4+1*2-5= 0D+0D+0.125D+0.0625D+0.03125D=0.21875D (2) X=0.11011B= 1*2-1+1*2-2+0*2-3+1*2-4+1*2-5= 0.5D+0.25D+0D+0.0625D+0.03125D=0.84375D (3) X=0.101101B= 1*2-1+0*2-2+1*2-3+1*2-4+0*2-5+1*2-6= 0.5D+0D+0.125D+0.0625D+0D+0.015625D=0.703125D 1.3 将下列十进制整数转换成二进制数： （1）X=254D=11111110B （2）X=1039D=10000001111B （3）X=141D=10001101B 1.4 将下列十进制小数转换成二进制数： （1）X=0.75D=0.11B (2) X=0.102 D=0.0001101B (3) X=0.6667D=0.101010101B 1.5 将下列十进制数转换成二进制数 (1) 100.25D= 0110 0100.01H (2) 680.75D= 0010 1010 1000.11B 1.6 将下列二进制数转换成十进制数 (1) X=1001101.1011B =77.6875D
微机原理与接口技术(楼顺天第二版)第二章习题解答 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
微机原理与接口技术（楼顺天第二版）习题解答 第2章 8086CPU的结构与功能 2.1 答：微处理器内部结构由四部分组成： （1）算术逻辑运算单元ALU：完成所有的运算操作； （2）工作寄存器：暂存寻址信息和计算过程中的中间结果； （3）控制器：完成指令的读入、寄存和译码，并产生控制信号序列使ALU完成指定操作； （4）I/O控制逻辑：处理I/O操作。 2.2 答：微处理器级总线有三类：（1）数据总线：传送信息；（2）地址总线：传送地址码；（3）控制总线传送控制信号。 2.3 答：地址码只能由CPU生成。而数据需要在CPU和存储器之间传输。 2.4 答：8086CPU对存储器按20位地址编址，从00000H~FFFFFH；IO端口按16位编址，从0000H~FFFFH。为独立编址方式。 统一编址优点为存储器与I/O端口访问指令一致，寻址方式多，缺点是I/O 端口地址占用了一定范围的存储器地址；独立编址的优点是存储器与I/O端口有各自的地址，缺点是需要有专门的指令，使得指令系统复杂。 2.5 8086CPU按内部功能可分为BIU和EU两部分。BIU主要完成取指令、存储数据操作；EU的功能是执行指令规定的操作。 EU和BIU可以独立、并行执行，但相互之间会有协作。当指令队列中还没有指令时，EU处于等待状态，当EU执行指令需要访问存储器或I/O端口时，BIU应尽快完成存取数据的操作。
2.6 答：8086CPU内部有14个16位寄存器，其中8个通用寄存器（4数据寄存 器AX、BX、CX、DX，4地址指针/变址寄存器SI、DI、SP、BP），4个段寄存器（CS、DS、ES、SS），2个控制寄存器（指令指针IP，微处理器状态字PSW）。 应该注意的是：可以在指令中用作为地址指针的寄存器有：SI、DI、BP和BX；在微处理器状态字PSW中，一共设定了9个标志位，其中6个标志位用于反映ALU前一次操作的结果状态（CF，PF，AF，ZF，SF，OF），另3个标志位用于控制CPU操作（DF，IF，TF）。 2.7 答：IBM PC有段地址寄存器(CS, DS, ES,SS)和基址、变址寄存器(BX, BP, SI, DI)来指示存储器地址。 2.8 答：（1）若为有符号数，则0FEH为负数，02H为正数，相加无溢出；（2）若为无符号数，则相加有溢出； （3）有符号数相加根据OF标志，无符号数相加，根据CF标志判断。 2.9 答：（1）存储器地址空间为：20 = 21MB （2）有符号数范围为：1515 --，即－32768～32767 2~21 2.10 答：字型数据低位字节存低地址，高位字节存高地址；由于8086有16为 数据总线，一次可以读写16位数据，即2个字节，8086的存储器组织分奇地址存储体和偶地址存储体，若在存储器访问中，一次读写一个字（2个字节），且存储器的地址为偶地址，则认为是对准的，否则，是为对准的。8086对对准的字操作通过一个总线周期完成，对未对准的字操作需要通过两个总线周期完成。 2.11 答：
微机原理第2章作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第2章习题与思考题 4、下列各种情况下应判定哪个标志位并说明其状态： ①比较两个无符号数是否相等。ZF=1相等，反之不相等。 ②两个无符号数相减后比较大小。CF=0被减数≥减数，CF=1被减数<减数。 ③两数运算后结果是正数还是负数。SF=0结果为正，反之为负。 ④两数相加后是否产生溢出。OF=1结果溢出，反之不溢出。 5.简述8086系统中物理地址的形成过程。8086系统中的物理地址最多有多少个逻辑地址 呢 6. 答：①8086的地址加法器用来合成20位物理地址的，合成方法： 物理地址=段地址×16 +偏移地址， ②物理地址最多有220=1048576个 ③一个PA可对应多个逻辑地址。如：10145H可对应 10100H+45H 也可对应 10140H+05H等等。因此，逻辑地址难以计数。 7.8086系统中的存储器为什么要采用分段有什么好处 8. 答：①把1MB存储器分段，使每段最大可寻址64KB，这样段内地址可用16位表示，8086的地址寄存器便可使用。 ②而且为信息按特征分段存贮带来了方便。 9.在某系统中，已知当前（SS）=2360H，（SP）=0800H，请说明该堆栈段在存储器中的 物理地址范围。若往堆栈中存有20个字节数据，那么SP的内容为什么值？ 答：①该堆栈段在存储器中的物理地址范围： 23600H~23E00H（23600H~23600+0800H） ②若往堆栈中存有20个字节数据，SP=0800H–14H=07ECH 10.已知当前数据段位于存储器的B4000H~C3FFFH范围内，则DS段寄存器的内容为多少？答：DS=B400H 11.8086系统中为什么一定要有地址锁存器需要锁存哪些信息 12. 答：①因为8086的AD15～AD0引脚是地址/数据复用线，只能通过外接地址锁存器来锁存输出地址信息。 ②地址锁存器用3片8位数据锁存器Intel 8282，锁存20位地址和 1 位
课后练习题 一、填空题 1．将二进制数转换为十六进制数为。 2．将十进制数199转换为二进制数为____ ____B。 3．BCD码表示的数,加减时逢__10____进一，ASCII码用来表示数值时，是一种非压缩的BCD 码。 4．十进制数转换成二进制是。 5．以_微型计算机____为主体，配上系统软件和外设之后，就构成了__微型计算机系统____。6．十进制数转换成二进制为、八进制、十六进制。（精确到小数点后4位） 二、选择题 1．堆栈的工作方式是__B_________。 A）先进先出 B）后进先出 C）随机读写 D）只能读出不能写入 2．八位定点补码整数的范围是____D_________。 A）-128-+128 B）-127-+127 C）-127-+128 D）-128-+127 3．字长为16位的数可表示有符号数的范围是___B___。 A）-32767-+32768 B）-32768-+32767 C）0-65535 D）-32768-+32768 三、简答题 1．微型计算机系统的基本组成？ 微型计算机，系统软件，应用软件，输入输出设备 2．简述冯.诺依曼型计算机基本思想？ 将计算过程描述为由许多条指令按一定顺序组成的程序，并放入存储器保存 指令按其在存储器中存放的顺序执行； 由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行； 以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。 3．什么是微型计算机？ 微型计算机由CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。 4．什么是溢出？ 运算结果超出了计算机所能表示的范围。 2．2 一、填空题 1. 8086/8088的基本总线周期由___4____个时钟周期组成，若CPU主频为10MHz，则一个时钟周期的时间为μs_____。 2. 在8086CPU的时序中，为满足慢速外围芯片的需要，CPU采样___READY_________信号，若未准备好，插入___TW__________时钟周期。 3. 8086系统总线形成时，须要用_____ALE__________信号锁定地址信号。 4. 对于8086微处理器，可屏蔽中断请求输入信号加在_____INTR__________引脚。 5. 在8086系统中，若某一存贮单元的逻辑地址为7FFFH:5020H，则其物理地址为
第二章 1、Intel 8086微处理器是（ B ）位处理器 A.8 B.16 C.32 D.46 2、设DS=2000H，DI=1000H，指令“MOV AX，[DI+2000H]”源操作数有效地址和物理地址分别为（ C ） A.1000H和21000H B.2000H和12000H C. 3000H和23000H D.4000H和14000H 3、当8086CPU的BHE和A0都为0时，CPU正在进行的读写操作为（ B ） A.从偶地址读写一个字节 B.从偶地址读写一个字 C.从奇地址读写一个字节 D.从奇地址读写一个字 4、在总线周期的四个T状态中，ALE信号的有效周期是（） A.T1 B.T2 C.T3 D.T4 5、标志寄存器中的ZF、CF和SF分别是（ B ） A.符号标志、进位标志和奇偶标志 B.零标志、进位标志和符号标志 C.溢出标志、符号标志和零标志 D.符号标志、零标志和溢出标志 6、8086/8088系统工作于最大模式，可以（ A ） A. 构成多处理器系统 B.扩大输入输出空间 C. 扩展存储容量 D.提高CPU主频 7、CPU中的ALU主要完成( D )。
A.各种时序信号的生成 B.中断管理 C.指令地址指针的变换 D.算术、逻辑运算及移位操作 8、8086CPU的最大工作模式和最小工作模式的区别是（ C ） A.能否构成一个独立的微机系统 B.能否和输入输出设备交换数据 C.能否构成一个多处理器系统 D.能否进行复杂的浮点数运算 9、8086/8088 CPU 的内部结构由（ D ）组成 A.ALU、EU和指令队列 B.ALU、BLU和地址加法器 C.通用寄存器组和运算器 D.执行部件和总线接口部件 10、8086/8088的第25脚ALE是（ A ） A.最小模式下地址锁存允许信号输出端 B.高8位数据总线允许输出 C.最小模式下数据允许信号输出端 D.最小模式下的中断响应信号输出端 11、标志寄存器的SF、CF和PF分别是（ A ） A.符号标志、进位标志和奇偶标志 B.零标志、进位标志和符号标志 C.溢出标志、符号标志和零标志 D.符号标志、零标志和溢出标志 12、下列表述中，（）是错误的 A.8086和8088 CPU 的结构完全相同，只是运行速度不同。
第二章 1.8086CPU由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？ 8086CPU由总线接口部件BIU和指令执行部件EU组成，BIU和EU的操作是并行的。 总线接口部件BIU的功能：地址形成、取指令、指令排队、读/写操作数和总线控制。所有与外部的操作由其完成。 指令执行部件EU的功能：指令译码，执行指令。 2.8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？ 8086CPU的寄存器有通用寄存器组、指针和变址寄存器、段寄存器、指令指针寄存器及标志位寄存器PSW。 4个16位通用寄存器，它们分别是AX，BX，CX，DX，用以存放16位数据或地址。也可分为8个8位寄存器来使用，低8位是AL、BL、CL、DL，高8位是AH、BH、CH、DH，只能存放8位数据，不能存放地址。 指针和变址寄存器存放的内容是某一段内地址偏移量，用来形成操作数地址，主要在堆栈操作和变址运算中使用。 段寄存器给出相应逻辑段的首地址，称为“段基址”。段基址与段内偏移地址结合形成20位物理地址。 指令指针寄存器用来存放将要执行的下一条指令在现行代码中的偏移地址。 16位标志寄存器PSW用来存放运算结果的特征，常用作后续条件转移指令的转移控制条件。 5.要完成下述运算或控制，用什么标志位判断？其值是什么？ ⑴比较两数是否相等？ 将两数相减，当全零标志位ZF=1时，说明两数相等，当ZF=0时，两数不等。 ⑵两数运算后结果是正数还是负数？ 用符号标志位SF来判断，SF=1，为负数；SF=0，为正数。 ⑶两数相加后是否溢出？ 用溢出标志位来判断，OF=1，产生溢出；OF=0，没有溢出。 ⑷采用偶校验方式。判定是否要补“1”？ 用奇偶校验标志位判断，有偶数个“1”时，PF=1，不需要补“1”；有奇数个“1”时，PF=0，需要补“1”。 （5）两数相减后比较大小？ ●ZF=1时，说明两数是相等的； ●ZF=0时： 无符号数时，CF=0，被减数大；CF=1，被减数小。 带符号数时，SF=OF=0或SF=OF=1，被减数大；SF=1，OF=0或SF=0，OF1，被减数小。 （6）中断信号能否允许？ 用中断标志位来判断，IF=1，允许CPU响应可屏蔽中断；IF=0，不响应。 6.8086系统中存储器采用什么结构？用什么信号来选中存储体？ 8086存储器采用分体式结构：偶地址存储体和奇地址存储体，各为512k。 用A0和BHE来选择存储体。当A0=0时，访问偶地址存储体；当BHE=0时，访问奇地址存储体；当A0=0，BHE=0时，访问两个存储体。 9.实模式下，段寄存器装入如下数据，写出每段的起始和结束地址 a)1000H 10000H～1FFFFH b)1234H 12340H～2233FH c)2300H 23000H～32FFFH d)E000H E0000H～EFFFFH e)AB00H AB000H～BAFFFH
微机原理与应用作业 答案
1. 若二进制数为 010111.101，则该数的十进制表示为（ B ：23.625 ）。 2. 11000110为二进制补码，该数的真值为（ C +58 ）。 3. 01000110为二进制补码, 该数的真值为（ A +70 ）。 4. 8位二进制数的原码表示范围为（ C -127 ～ +127 ）。 5. n 位二进制数的原码表示范围为（ C 12~1211-++---n n ）。 6. 8位二进制数的反码表值范围为（ C -127～ +127 ）。 7. n 位二进制数的反码表示范围为（ C 12~1211-++---n n ）。 8. 8位二进制数的补码表值范围为（ B -128 ～ +127 ）。 9. n 位二进制数的补码表示范围为（ B 12~211-+---n n ）。 10. 8位二进制数的无符号数表值范围为（ A 0 ～ 255 ）。 11. 决定计算机主要性能的是（ A 中央处理器 ）。 12. M I P S 用来描述计算机的运算速度，含义是（ C 每秒执行百万条指令 ）。 13. 完整的计算机系统应包括（ D 硬件设备和软件系统）。 14. 计算机硬件主要由C P U 、内存、I /O 设备和（ B 三总线 ）组成。 15. 包含在8086C P U 芯片内部的是（ A 算术逻辑单元）。 16. 在机器数（ B 补码）中，零的表示形式是惟一的。 17. 程序计数器P C 的作用是（ A 保存将要执行的下一条指令的地址）。 18. 8086当前被执行的指令存放在（ D CS ：IP ）。 19. 运算器执行两个补码表示的整数加法时，产生溢出的正确叙述为（ D 相加结果的符号位与两 同号加数的符号位相反则产生溢出）。 20. 8086中，存储器物理地址形成算法是（ B 段地址左移4位/16/10H+偏移地址 ）。 21. 下列逻辑地址中对应不同的物理地址的是（ 03E0H ：0740H ）。 A ：0400H ：0340H B ：0420H ：0140H D ：03C0H ：0740H 22. 存储字长是指（ B 存储单元中二进制代码个数）。 23. 8086系统中，每个逻辑段的最多存储单元数为（ C 64KB ）。