第六章存储器系统
本章主要讨论内存储器系统，在介绍三类典型的半导体存储器芯片的结构原理与工作特性的基础上，着重讲述半导体存储器芯片与微处理器的接口技术。
6.1 重点与难点
本章的学习重点是8088的存储器组织；存储芯片的片选方法（全译码、部分译码、线选）；存储器的扩展方法（位扩展、字节容量扩展）。主要掌握的知识要点如下：
6.1.1 半导体存储器的基本知识
1.SRAM、DRAM、EPROM和ROM的区别
RAM的特点是存储器中信息能读能写，且对存储器中任一存储单元进行读写操作所需时间基本上是一样的，RAM中信息在关机后立即消失。根据是否采用刷新技术，又可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。SRAM是利用半导体触发器的两个稳定状态表示“1”和“0”；DRAM是利用MOS管的栅极对其衬间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”；ROM的特点是用户在使用时只能读出其中信息，不能修改和写入新的信息；EPROM可由用户自行写入程序和数据，写入后的内容可由紫外线照射擦除，然后再重新写入新的内容，EPROM可多次擦除，多次写入。一般工作条件下，EPROM 是只读的。
2.导体存储器芯片的主要性能指标
（1）存储容量：存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储单元的总位数表示，通常也用存储器的地址寄存器的编址数与存储字位数的乘积来表示。
（2）存储速度：有关存储器的存储速度主要有两个时间参数：TA：访问时间（Access Time），从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间。TMC：存储周期（Memory Cycle），启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔。
（3）存储器的可靠性：用MTBF—平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures）来衡量。MTBF越长，可靠性越高。
（4）性能/价格比：是一个综合性指标，性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。
3.半导体存储器的基本结构
半导体存储器的基本结构如下图所示。
4.存储器的数据组织
计算机系统中，作为一个整体的一次存放或取出内存储器的数据称为“存储字”，在现代计算机系统中，特别是微机系统中，内存储器一般都是以字节为单位编址，即一个存储地址对应一个8位存储单元（位）。一个16位的存储字占两个连续的8位存储单元。Intel80x86系统中，16位存储字或32位存储字的地址是2个或4个存储单元中最低端的存储单元中的地址，而此最低端存储单元中存放的是16位或32位字中最低8位。
6.1.2 半导体存储器的结构及典型的半导体存储芯片
1.RAM芯片6116的外特性
6116为2K×8位容量的SRAM芯片，片内有16K存储单元，有11条地址线A10～A0用来寻址2K(2048)个地址；8条数据线I/O1～I/O8,字长8位，2048个地址中的每一个地址对应8个存储单元（位），以8条数据线来实现8位数据的读写；3条控制线分别是片选信号、写允许信号和输出允许信号。
6116的芯片控制信号
I/O引脚方式
H X X 高阻未选中
L L H D OUT 读出
L X L D IN 写入
注：X为任意。
为有效电平是6116能工作的必要条件，相当于使芯片工作的开门信号。在有效的条件下，决定6116读或者写的主要条件是。为低电平时写入6116，为高电平，且为低电平时，从6116读出。
2.DRAM芯片2164的外特性
2164为64×1位容量的DRAM芯片，芯片内部有16条地址线，用来寻址64K个地址；1条数据线。64个地址中的每一地址对应1个存储单元，从1条数据线上实现1位数据的读
写。要实现8位数据传输，必须采用8个2164芯片，由此可组成64KB的内存。
需要注意的是，2164芯片的外部引脚只有8条地址线（A7～A0），片内有地址锁存器，可利用2条控制线（行地址选通）和（列地址选通），先由将8位行地址送到片内行地址锁存器，然后由将后送入的8位列地址送到片内列地址锁存器。而数据线只有2条，一条是输入D IN，一条是输出D OUT。
3.EPROM芯片2732的外特性
2732为4K×8位的EPROM芯片，有12条地址线A11～A0；8条数据线D7～D0；2条控制线；片选信号，用来选择需要读或者编程的芯片；输出允许信号，用来把输出数据送数据线。信号线与编程电源V PP共用二条引线，表示为/V PP。当2732工作于“读”方式时，/V PP接低电平；当2732工作于“编辑”方式时，/V PP接 +21V。而引脚接低电平时，选中该存储器芯片；引脚接高电平时，该EPROM芯片处于低功耗状态。
在2732与CPU连接时，引脚同地址译码器输出相连，/V PP引脚同CPU的读引脚相连。
6.1.3 存储器与CPU的连接
要求熟练掌握存储器接口的基本技术，特别是数据线的连接、控制信号线的连接、存储器的地址分配及片选问题、CPU与存储器的时序配合问题。
1.典型的3-8线译码器芯片74LS138的应用
74LS138是一个专用的3-8 线译码器，在存储器接口和I/O外设口中得到了广泛的应用。
74LS138有三个输入端A、B、C。三个控制端G1、、，以及8个输出端～。在作为存储器接口的地址译码器中，74LS138的C、B、A通常接CPU的高位地址线中最低3位，高位地址是指向存储器芯片的地址线连接后的地址线，若内存芯片有12条地址线，则CPU的A11～A0同芯片内的12条地址线相连，余下的8根地址线A19～A12，即高位地址线。通常74LS138的C、B、A分别同高位地址线中的A14、A13与A12相连，G1、、同余下的高位地址线以及IO/、或等控制线连接。而8个输出端～分别接8个存储器芯片的片选端（，），用来选中对应的存储器芯片。
2.采用基本门电路实现内存芯片的片选
从74LS138构成的地址译码器电路可见，74LS138的输出～中某一条线同内存芯片的片选端或相连，只要内存芯片的（或）为有效低电平，则该内存芯片可处于读/写状态，而同相连的（i可以是0～7间的一个正数）有效，是在同74LS138输入端C、B、A和控制端G1、、相连的高位地址线，以及IO/、或信号线满足一定条件而实现的，这就是片选的基本原理。
据此，我们可以用一个简单的门电路—“与非门”“或门”同样实现内存芯片的片选。
3.存储空间的地址分配和片选技术
一个2K×8位的存储芯片在8088系统的1MB的内存总地址00000H-FFFFFH中究竟占有哪一段地址，这就是地址分配问题。三种片选技术包括：
全译码法是指系统地址总线中除用于片内寻址以外的全部高位地址线参加译码，把译
码器的输出信号作为各芯片的片选信号，以实现片选。
部分译码法是将高位地址线中某几位（而不是全部）地址参加译码器译码，作为片选信号，仍用地址线低位部分直接或者通过系统总线连到存储器芯片的地址输入端实现片内寻址。
线选法是指直接用地址总线的高位地址中的某一位或几位直接作为存储器芯片的片选信号（）；用地址线的低位实现对芯片的片内寻址。
4.地址重叠现象
在采用部分译码法线选法实现片选时，未参加译码的高位地址线的状态可为任意，由此形成地址重叠现象。
5.动态存储器的连接
（1）行地址和列地址的形成
通过二选一选择器74LS158把CPU的16位地址线A15～A0分为低8位地址A7～A0（行地址）和高8位地址A15～A8（列地址）。
（2）行地址选通信号和列地址选通信号的产生
能读懂和的产生电路。该电路由两级译码电路组成，第二级译码电路由两个74LS138分别产生4个行地址选通信号（～）四个列地址选通信号（～）；第一级译码是一个256×4位的ROM，用来产生第二级译码工作所需的条件。
（3）动态RAM的接口，要了解动态RAM刷新原理。
6.控制信号的连接
CPU与存储器交换信息时，CPU都设有相应的控制信号，如、、IO/和READY（总线控制器提供存储器的控制信号有、、；PC总线提供存储器的控制信号有、等）。一般可直接连至存储器的端，连接存储器的端。如果存储器只有一根读写信号线，例如2114的，CPU的、可由外接电路组成信号，或者根据时序分析确定能否直接接至信号。
7.CPU的时序和存储器芯片的存取速度的配合问题
在存储器芯片已经确定的情况下，对慢速的存储器，需要CPU总线周期插入等待状态Tw，相应需设置等待信号的产生电路。
6.2 例题解析
1．用1024×1位RAM芯片设计一个128KB的存储系统，问需要（）片芯片组成？
A.1024
B.2048
C.128
D.256
解:在组成存储器系统时，所需存储器芯片的数目可由下面的公式确定：
芯片数 = 存储器系统的存储容量／芯片容量
这个公式对于使用上述任何一种扩展方法所组成的存储器系统的设计都是适用的。
128KB的存储系统共含有128×1024×8个存储单位，需要1024×1位的RAM芯片共128×1024×8/(1024×1)=128×8=1024片。所以选A。
2．用一片EPROM的芯片构成系统内存，其地址范围为F0000H～F0FFFH，无地址重叠，该内存的存储容量为（）。
A.2KB
B.4KB
C.8KB
D.16KB
解：在现代计算机中，特别是微机系统中，内存储器一般都是以字节为单位编址，即一个存储地址对应一个8位存储单元。对于本题而言根据EPROM芯片的地址范围，可计算出它的存储容量，即F0FFFH-F0000H+1=1000H=4KB。所以选B。
3．某单元的逻辑地址为：4B09H:5678H，则该存储单元的物理地址为：。
解:物理地址=段地址×10H+段内偏移地址
=4B09H×10H+5678H
=4B090H+5678H
=50708H
4．有一静态RAM芯片的地址线为A12～A0，数据线为D7～D0，则该存储器芯片的存储容量为（）。
A．2K×4位B．4KB C．8KB D．1K×4位
解:该静态RAM芯片共有13条地址线（寻址能力为213），8条数据线（字长为8位），因此它的存储容量为213×8=8K×8位。选择C。
5．简述EPRAM芯片Intel 2732A的各引脚功能。
答：2732A的存储容量为4K×8位，有12条地址线A11～A0，8条数据线O7～O0， 2条控制线中为芯片允许线，用来选择芯片；为输出允许线，用来把输出的数据送上数据线；只有当这两条控制线同时有效时，才能从输出端得到读出的数据。
6．8088 CPU与存储器芯片2716和6116的连接如图所示，请分别写出2片芯片的存储容量和地址范围（先用二进制表示，然后把无关位设置0后写出16进制表示）。
答：HM6116芯片的存储容量为2K×8位，2716芯片的存储容量也为2K×8位，且它们的引脚兼容。以6116为例的8088的A15～A11和A19、A18不参加译码，这些位的数值应不予考虑，当A17为1，A16为0时才能选中6116，此时，A10～Ａ0的取值可以从00000000000到11111111111。
所以存储容量：
2716为2KB ；6116为2KB 。
地址范围：
2716 为××01×××××00000000000B 至××01×××××11111111111B，即10000H ～107FFH ；
6116 为××10×××××00000000000 B至××10×××××11111111111B，即20000H ～207FFH。
6.3 习题与参考答案
1. 计算机存储器是怎样分类的？其中半导体存储器又是怎样分类的？
2.存储器有哪些技术指标？
3.存储系统的层次结构是如何构成的？试述各层次存储器的作用。
4. 试述六管静态存储电路的工作原理和特点。
5. 试述单管动态存储电路的工作原理和特点。
6. 在半导体存储器芯片中，地址双译码方式相对于地址单译码方式有什么优点？
7. 一般的半导体存储器芯片的引脚应包括哪些信号？
8. 有的RAM芯片（如Intel2164A）外部只有八根地址线，却具有64K位的寻址能力，这是为什么？其中RAS与CAS信号起着什么作用？怎样起作用的？
9. 简述ERPOM的结构与工作原理。
10.在CPU与存储器的连接时要考虑哪些方面的问题？
11.请比较全译码、部分译码和线选三种片选方式的优缺点。
12.写出下列容量的RAM芯片的地址线和数据线的条数。
（1）2K×8位（2）4K×8位（3）512K×4位（4）64K×1位
13.DRAM和SRAM的主要区别是什么？各有什么优缺点？
14.用下列芯片构成存储系统，各需多少RAM芯片？需要多少位地址作为片选地址译码？设系统为20位地址线，采用全译码方式。
（1）512×4位RAM构成16KB的存储系统；
（2）2K×4位RAM构成64KB的存储系统。
15. 有一全译码电路如图习3-1所示，试计算RAM芯片的地址范围。
16.图习
（1）若RAM1、RAM2的地址为D000H～D3FFH，不增加其它部件（除非门外），请按要求
完成图中所标识的引脚连线；
（2）请写出RAM3的地址范围。
需多少芯片？画出存储器系统的连接图。
参考答案:
1.答：存储器的分类如下：
1）按构成存储器的器件和存储介质分类
可分为磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和其他磁表面存储器以及
光盘存储器等。
2）按存取方式分类
可分为随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read Only Memory）、串行访问存储器等。
3）按在计算机中的作用分类
可分为主存储器（内部存储器）、辅助存储器（外部存储器）、缓冲存储器等。
对于半导体存储器的分类可由下图表示：
2. 答：
/价格比。
1）存储容量指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储单元的总位数表示，通常也用存储器的地址寄存器的编址数与存储字位数的乘积来表示。如某存储芯片的容量为2K×8位，即表示其地址寄存器为11位，编址能力为211=2×1024=2048=2K，一个存储字为8位，也经常记为2KB。
2）存储速度有关存储器的存储速度主要有两个时间参数：
（1）T A：访问时间（Access Time），从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间。
（2）T MC：存储周期（Memory Cycle），启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔。
（3）1/T MC：最大传输率，表示每秒钟从存储器输入或输出信息的最大速率。
（4）W/T MC：存储器数据传输带宽，表示每秒钟存储器能并行传输多少位信息，其中W 为存储器的数据总线宽度，反映了存储器传送信息的吞吐能力。
3）可靠性存储器的可靠性用MTBF来衡量，MTBF越长，可靠性越高。
MTBF——平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures）。
4）性能/价格比这是一个综合性指标，性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。对不同用途的存储器有不同的要求，例如，对高速缓冲存储器主要要求存储速度快，而对辅
助存储器主要要求存储容量大。
3.答：存储层次的结构如下图所示：
采用这样的结构后，结构中的每种存储器不再是孤立的存储部件，它们已经组成一个有机的整体。就这个整体结构而言，可以兼顾速度、容量和价格的要求。
各层次存储器的作用如下：
主存储器（内存），用来存放CPU 当前使用或经常使用的程序和数据，CPU 可以随时对内存进行访问（读/写）。内存通常是由半导体存储器组成。
高速缓冲存储器，简称Cache 。（原理略）。这是在CPU 和常规主存储器（内存）之间增设的一级或二级高速小容量存储器，（原理略）。它使存储器系统的存储速度可以接近CPU ，而价格却接近于大容量的主存储器，很好地解决了速度和价格的矛盾。
辅助存储器（Storage ）也称外部存储器，存取速度相对较慢，但存储容量较大。 4.答：六管静态存储电路的结构可参见教材图6-5。这个电路实际上是一个双稳态位电路，通过X 地址线和Y 地址线可以中某一个位电路。
当写入时，写入信号自I/0和I/O 线输入，如要写“1”则I/O 线为“1”，而线为“0”。它们通过T 7、T 8管以及T 5、T 6管分别与A 端和B 端相连，使A ＝“1”，B ＝“0”。靠两个反相器的交叉控制，只要不掉电就能保持写入的信号“1”（过程分析略）。写入“0”时亦然。
在读出时，只要某一电路被选中，相应的T 5、T 6导通，A 点和B 点与位线D 0和D 0相通，且T 7、T 8也导通，故存储电路的信号被送至I/O 与两线上。读出时可以把I/O 与两线接到一个差动放大器，由其电流方向即可判定存储单元的信息是“1”还是“O ”；也可以只用一个输出端接到外部，以其有无电流通过而判定所存储的信息。
这种存储电路，它的读出是非破坏性的，即信息在读出后仍保留在存储电路内。所以由它来构成存储器，不需要刷新。
5.答：单管动态存储电路的结构如下图所示。
存储容量 小
存储速度 高 价格
高 大 低
低
单管动态存储电路由管子T1和电容C 组成。
写入时，字选线为“1”，T l 管导通，写入信息由位线（数据线D ）存入电容C 中，使电容C 充（放）电到数据线D 的电平（“1”或“0”）。此时，如果字选线恢复为“0”电平，则T l 管截止，而电容C 仍保持已充电的电平，这就是写入过程。
读出时，字选线为“1”电平，使T l 管导通，存储在电容C 上的电荷经T 1输出到数据线上，再通过读出放大器即可得到存储信息。
由于C ＜＜C D ，每次读出后，存储的内容被破坏，要保存原来的信息，必须采取恢复措施，即重写。动态RAM 集成度高，功耗低，但需增加外围刷新电路，适用于构成大容量存储器。
6.答：单译码方式中，存储体排列成2n
×m
的二维存储矩阵，地址译码器只有一个，译码器输出线称为字选线（简称字线），数据线称为位线，字线选择某个字的所有位。例如地址线n=4，经地址译码器译码，可译出24
=16个状态，分别对应16个字（存储单元）的地址。当某一状态有效时，对应一条字线有效，则一个字的信息由输出缓冲器读出。
双译码方式中，采用一个2n
位的X －Y 矩阵来代替单译码方式中的每一条位线，对于m 位的存储器，共需采用m 个X －Y 矩阵。为此需要提供X 地址（行地址）、Y 地址（列地址）及相应的X 译码器（行译码器）、Y 译码器（列译码器）。
若提供给X 译码器的地址线有n 1条，提供给Y 译码器的地址线为n 2条，当n = n 1 + n 2
时，则共可译出输出状态有n n n
22
22
1=?个，可见，在相同存储容量时，单译码方式和双
译码方式所需地址线是相同的，只是双译码方式将地址线分成两组，分别进行译码，这使得地址译码器的输出线的数目大为减少。例如，n = n 1 + n 2 = 6 + 6 = 12，双译码输出的状态数为4096个，而译码输出线只需2×26
= 128根。
7.答：一般的半导体存储器芯片的引脚应包括地址信号（输入）、数据信号（输入/输出）、片选信号或，对于ROM ，应有输出允许信号,对于RAM ，除了信号外，还应有写入允许信号。
8.答：这是因为这种存储芯片内有地址锁存器，可利用2条控制线（行地址选通）和（列地址选通），分别将行地址和列地址送入片内，先由 将8位行地址送到片内行地址锁存器，然后由将后送入的8位列地址送到片内列地址锁存器。由此实现216
位，即64K 位的寻址能力。
9.答：（略。参见教材P.108）
10.答：存储器与CPU 连接时，原则上可以将存储器的地址线、数据线与控制信号线分别接至CPU 的地址总线、数据总线和控制总线上去。在实际应用中需要考虑如下问题：
1）CPU 总线负载能力
在小型系统中，CPU可以直接与MOS存储器相连接，即CPU输出的地址、数据信息及发出的读写命令直接送往存储芯片。而对于比较大的系统，CPU芯片的引脚通过数据总线收发器、地址锁存器、总线控制器等接口芯片与系统总线连接。若系统结构中有专用的存储总线，则CPU通过存储总线访问存储器。
2）信号线的配合与连接
当CPU（或系统总线）的各种信号要求与存储器的各种信号要求有所不同时，要配合必要的辅助电路。
（1）数据线的连接存储器的数据线一般可直接挂到CPU的数据总线（或系统总线的数据线），但是，若芯片输入、输出线是分开的，且芯片对输出线无三态驱动，就需外加三态门，才能与CPU数据总线相连，如教材图6-19所示。
（2）存储器的地址分配及片选问题微机系统中的内存通常分为RAM区和ROM区，RAM 区又分为系统区和用户区，这就需要对存储器地址进行合理的分配，并选择适当的存储器芯片。
由于单片存储芯片容量有限，因此微机系统中的存储器系统总是由多片组成。一般用地址线的高位产生片选信号，实现对存储芯片的选择，采用的基本方法有三种，即全译码、部分译码和线选法；而用地址线的低位直接实现对存储芯片内的存储单元寻址。
（3）控制信号线的连接
CPU与存储器交换信息时，CPU都设有相应的控制信号，一般可直接连至存储器的端，连接存储器的端。如果存储器只有一根读写信号线，例如2114的，CPU的、可由外接电路组成信号，如教材图6-20所示.
3)时序配合问题
11.答：存储器片选的三种方法的优缺点比较见下表：
优点缺点
全译码法地址连续，无重叠现象译码电路复杂，成本高
部分译码法译码电路相对比较简单会产生地址的重叠现象和地址
不邻接的现象
线选法电路最简单，地址确定容易会产生较严重的地址的重叠现
象和地址不邻接的现象
12.答：（1）地址线11条，数据线8条
（2）地址线12条，数据线8条
（3）地址线19条，数据线4条
（4）地址线16条，数据线1条
13.答：SRAM与DRAM的主要区别就是SRAM不需刷新，而DRAM需要刷新。其优缺点比
较如下：
优点缺点
SRAM 由双稳态电路构成，信息保持稳定基本存储电路复杂，能耗高
DRAM 基本存储电路由单管构成，简单，能耗低信息易失，需设置刷新电路定期刷新
14.解：可应用公式
芯片数 = 存储器系统的存储容量／芯片容量
（1）芯片数 = 16K×8位/（0.5K×4位）= 64，需要5位地址作为片选地址译码。
（2）芯片数 = 64K×8位/（2K×4位）= 64，需要5位地址作为片选地址译码。
15.解:可列出地址线如下:
C B A
A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12………… A0
001 1 1 0 0 1 0 0
0 1 1 1 0 0 1 1 (1)
可见图中RAM芯片的地址范围为 72000H～73FFFH，其容量为213B，即8KB。
16.解：
（1）系统连线见题图红线部分。
（2）RAM3的地址范围为：C000H ～ C3FFH。
线的高4位和低4位连接。存储系统的连接图如下（假定CPU地址线16位）：
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。
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、×、×、×、×、×、√、√
第一章 6、[+42]原＝00101010B=[+42]反＝[+42]补 [－42]原 [－42]反 [－42]补 [+85]原＝01010101B=[+85]反＝[+85]补 [－85]原 [－85]反 [－85]补 10、微型计算机基本结构框图 微处理器通过一组总线(Bus)与存储器和I/O接口相连，根据指令的控制，选中并控制它们。微处理器的工作：控制它与存储器或I/O设备间的数据交换；进行算术和逻辑运算等操作；判定和控制程序流向。 存储器用来存放数据和指令，其内容以二进制表示。每个单元可存8位(1字节)二进制信息。 输入——将原始数据和程序传送到计算机。 输出——将计算机处理好的数据以各种形式（数字、字母、文字、图形、图像和声音等）送到外部。 接口电路是主机和外设间的桥梁，提供数据缓冲驱动、信号电平转换、信息转换、地址译码、定时控制等各种功能。 总线：从CPU和各I/O接口芯片的内部各功能电路的连接，到计算机系统内部的各部件间的数据传送和通信，乃至计算机主板与适配器卡的连接，以及计算机与外部设备间的连接，都要通过总线（Bus）来实现。 13、8086有20根地址线A19～A0，最大可寻址220=1048576字节单元，即1MB；80386有32根地址线，可寻址232=4GB。8086有16根数据线，80386有32根数据线。
1、8086外部有16根数据总线，可并行传送16位数据； 具有20根地址总线，能直接寻址220=1MB的内存空间； 用低16位地址线访问I/O端口，可访问216=64K个I/O端口。 另外，8088只有8根数据总线 2、8086 CPU由两部分组成：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU） BIU负责CPU与内存和I/O端口间的数据交换： BIU先从指定内存单元中取出指令，送到指令队列中排队，等待执行。 执行指令时所需的操作数，也可由BIU从指定的内存单元或I/O端口中获取，再送到EU去执行。 执行完指令后，可通过BIU将数据传送到内存或I/O端口中。 指令执行单元（Execution Unit，EU） EU负责执行指令： 它先从BIU的指令队列中取出指令，送到EU控制器，经译码分析后执行指令。EU的算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）完成各种运算。 6、见书P28-29。 7.（1） 1200：3500H=1200H×16+3500H=15500H （2） FF00：0458H=FF00H×16+0458H=FF458H （3） 3A60：0100H=3A80H×16+0100H=3A700H 8、（1）段起始地址 1200H×16＝12000H,结束地址 1200H×16+FFFFH＝21FFFH （2）段起始地址 3F05H×16＝3F050H,结束地址 3F05H×16+FFFFH＝4F04FH （3）段起始地址 0FFEH×16＝0FFE0H,结束地址 0FFEH×16+FFFFH＝1FFD0H 9、3456H×16+0210H=34770H 11、堆栈地址范围：2000：0000H~2000H(0300H-1)，即20000H~202FFH。执行 两条PUSH指令后，SS：SP=2000：02FCH，再执行1条PUSH指令后，SS： SP=2000：02FAH。 12、（2000H）=3AH, (2001H)=28H, (2002H)=56H, (2003H)=4FH 从2000H单元取出一个字数据需要1次操作，数据是 283AH; 从2001H单元取出一个字数据需要2次操作，数据是 5628H; 17、CPU读写一次存储器或I/O端口的时间叫总线周期。1个总线周期需要4个系统时钟周期（T1~T4）。8086－2的时钟频率为8MHz，则一个T周期为125ns，一个总线周期为500ns，则CPU每秒最多可以执行200万条指令。
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
第一章课后习题 1.1 把下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。 ① 16.25 ② 35.75 ③ 123.875 ④ 97/128 1.2 把下列二进制数转换成十进制数。 ① 10101.01 ② 11001.0011 ③ 111.01 ④ 1010.1 1.3 把下列八进制数转换成十进制数和二进制数。 ① 756.07 ② 63.73 ③ 35.6 ④ 323.45 1.4 把下列十六进制数转换成十进制数。 ① A7.8 ② 9AD.BD ③ B7C.8D ④ 1EC 1.5 求下列带符号十进制数的8位补码。 ① +127 ② －1 ③ －0 ④ -128 1.6 求下列带符号十进制数的16位补码。 ① +355 ② －1 1.7 计算机分那几类？各有什么特点？ 1.8 简述微处理器、微计算机及微计算机系统三个术语的内涵。 1.9 80X86微处理器有几代？各代的名称是什么？ 1.10 你知道现在的微型机可以配备哪些外部设备？ 1.11 微型机的运算速度与CPU的工作频率有关吗？ 1.12 字长与计算机的什么性能有关？ 习题一参考答案 1.1 ① 16.25D=10000.01B=20.2Q=10.4H ② 35.75D=100011.11B=43.6Q=23.CH ③ 123.875D=1111011.111B=173.7Q=7B.EH ④ 97/128D=64/123+32/128+1/128=0.1100001B=0.604Q=0.C2H 1.2 ① 10101.01B=21.25D ② 11001.0011B=25.1875D ③ 111.01B=7.25D ④ 1010.1B=10.5D 1.3 ① 756.07Q=111101110.000111B=494.109D ② 63.73Q=110011.111011B=51.922D ③ 35.6Q=11101.110B=29.75D ④ 323.45Q=11010011.100101B=211.578D 1.4 ① A7.8H=167.5D ② 9AD.BDH=2477.738D ③ B7C.8D=2940.551D ④ 1ECH=492D 1.5 ① [+127] 补=01111111 ② [－1] 补 = 11111111 ③ [－0] 补=00000000 ④[-128] 补 =10000000 1.6 ① [+355] 补= 0000000101100011 ② [－1] 补 = 1111 1111 1111 1111 1.7 答：传统上分为三类：大型主机、小型机、微型机。大型主机一般为高性能的并行处理系统，存储容量大，事物处理能力强，可为众多用户提供服务。小型机具有一定的数据处理能力，提供一定用户规模的信息服务，作为部门的信息服务中心。微型机一般指在办公室或家庭的桌面或可移动的计算系统，体积小、价格低、具有工业化标准体系结构，兼容性好。 1.8 答：微处理器是微计算机系统的核心硬件部件，对系统的性能起决定性的影
6、[+42]原＝00101010B=[+42]反＝[+42]补 [－42]原＝B [－42]反＝B [－42]补＝B [+85]原＝01010101B=[+85]反＝[+85]补 [－85]原＝B [－85]反＝B [－85]补＝B 10、微型计算机基本结构框图 微处理器通过一组总线(Bus)与存储器和I/O接口相连，根据指令的控制，选中并控制它们。微处理器的工作：控制它与存储器或I/O设备间的数据交换；进行算术和逻辑运算等操作；判定和控制程序流向。 存储器用来存放数据和指令，其内容以二进制表示。每个单元可存8位(1字节)二进制信息。 输入——将原始数据和程序传送到计算机。 输出——将计算机处理好的数据以各种形式（数字、字母、文字、图形、图像和声音等）送到外部。 接口电路是主机和外设间的桥梁，提供数据缓冲驱动、信号电平转换、信息转换、地址译码、定时控制等各种功能。 总线：从CPU和各I/O接口芯片的内部各功能电路的连接，到计算机系统内部的各部件间的数据传送和通信，乃至计算机主板与适配器卡的连接，以及计算机与外部设备间的连接，都要通过总线（Bus）来实现。 13、8086有20根地址线A19～A0，最大可寻址220=1048576字节单元，即1MB；80386有32根地址线，可寻址232=4GB。8086有16根数据线，80386有32根数据线。
1、8086外部有16根数据总线，可并行传送16位数据； 具有20根地址总线，能直接寻址220=1MB的内存空间； 用低16位地址线访问I/O端口，可访问216=64K个I/O端口。 另外，8088只有8根数据总线 2、8086 CPU由两部分组成：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU） BIU负责CPU与内存和I/O端口间的数据交换： BIU先从指定内存单元中取出指令，送到指令队列中排队，等待执行。 执行指令时所需的操作数，也可由BIU从指定的内存单元或I/O端口中获取，再送到EU去执行。 执行完指令后，可通过BIU将数据传送到内存或I/O端口中。 指令执行单元（Execution Unit，EU） EU负责执行指令： 它先从BIU的指令队列中取出指令，送到EU控制器，经译码分析后执行指令。EU的算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）完成各种运算。 6、见书P28-29。 7.（1）1200：3500H=1200H×16+3500H=15500H （2）FF00：0458H=FF00H×16+0458H=FF458H （3）3A60：0100H=3A80H×16+0100H=3A700H 8、（1）段起始地址1200H×16＝12000H,结束地址1200H×16+FFFFH＝21FFFH （2）段起始地址3F05H×16＝3F050H,结束地址3F05H×16+FFFFH＝4F04FH （3）段起始地址0FFEH×16＝0FFE0H,结束地址0FFEH×16+FFFFH＝1FFD0H 9、3456H×16+0210H=34770H 11、堆栈地址范围：2000：0000H~2000H(0300H-1)，即20000H~202FFH。执行两条PUSH指令后，SS：SP=2000：02FCH，再执行1条PUSH指令后，SS：SP=2000：02FAH。 12、（2000H）=3AH, (2001H)=28H, (2002H)=56H, (2003H)=4FH 从2000H单元取出一个字数据需要1次操作，数据是283AH; 从2001H单元取出一个字数据需要2次操作，数据是5628H; 17、CPU读写一次存储器或I/O端口的时间叫总线周期。1个总线周期需要4个系统时钟周期（T1~T4）。8086－2的时钟频率为8MHz，则一个T周期为125ns，一个总线周期为500ns，则CPU每秒最多可以执行200万条指令。
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1章微型计算机系统 〔习题〕简答题 （2）总线信号分成哪三组信号 （3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成 （5）ROM-BIOS是什么 （6）中断是什么 （9）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么 〔解答〕 ②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。 ③ PC机主存采用DRAM组成。 ⑤ ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS 的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。 ⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍
返回被中断的指令继续执行的过程。 ⑨指令的处理过程。处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。 〔习题〕填空题 （2）Intel 8086支持___________容量主存空间，80486支持___________容量主存空间。 （3）二进制16位共有___________个编码组合，如果一位对应处理器一个地址信号，16位地址信号共能寻址___________容量主存空间。 （9）最初由公司采用Intel 8088处理器和（）操作系统推出PC机。 ② 1MB，4GB ③ 216，64KB （9）IBM,DOS 〔习题〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。 〔解答〕
CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。 存储器：存储器是存放程序和数据的部件。 外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。I/O设备通过I/O接口与主机连接。 总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。 〔习题〕区别如下概念：助记符、汇编语言、汇编语言程序和汇编程序。 〔解答〕 助记符：人们采用便于记忆、并能描述指令功能的符号来表示机器指令操作码，该符号称为指令助记符。 汇编语言：用助记符表示的指令以及使用它们编写程序的规则就形成汇编语言。 汇编语言程序：用汇编语言书写的程序就是汇编语言程序，或称汇编语言源程序。
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
1.2 课后练习题 一、填空题 1．将二进制数1011011.1转换为十六进制数为__5B.8H_____。 2．将十进制数199转换为二进制数为____ 11000111____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36.875转换成二进制是___100100.111____________。 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98.45转换成二进制为__1100010.0111_B、八进制__142.3463________Q、十六进制__62.7333________H。（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___0.1μs_____。 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。
部分习题答案 第二章计算机中的数值和编码 1、将十进制数转换为二进制和十六进制 (1) ＝1000 ＝(2) ＝1101 ＝ (3) ＝＝(4) ＝10 1B＝H 2、将下列二进制数转换为十进制和十六进制 (1) 111010 B=58 =3A H(2) 1011 = =H (3) 1B= = (4) B= = 3、完成下列二进制数的加减法运算 (1) ＋＝(2) －＝ (3) 00111101＋＝(4) －＝ 4、完成下列十六进制数的加减法运算 (1) 745CH＋56DFH＝D14B H(2) －＝H (3) ＋＝1678 .FC H(4) 6F01H－EFD8H＝7F29 H 5、计算下列表达式的值 (1) ＋.1011B＋＝ (2) －.11H＋＝ (3) ＋＋－＝ 6、选取字长n为8位和16位两种情况，求下列十进制数的补码。 (1) X＝－33的补码：1101 1111， 111 (2) Y＝＋33的补码：0010 0001， 0000 0000 0010 0001 (3) Z＝－128的补码：1000 0000，1111 1111 1000 0000 (4) N＝＋127的补码：0111 1111， 0000 0000 0111 1111 (5) A＝－65的补码：1011 1111， 1111 1111 1011 1111 (6) B＝＋65的补码：0100 0001，0000 0000 0100 0001 (7) C＝－96的补码：1010 0000，1111 1111 1010 0000 (8) D＝＋96的补码：0110 0000， 0000 0000 0110 0000 7、写出下列用补码表示的二进制数的真值 (1) [X]补＝1000 0000 0000 0000 H X＝－1000 0000 0000 0000 H＝－32768 (2) [Y]补＝0000 0001 0000 0001 H Y＝＋0000 0001 0000 0001 H＝＋257 (3) [Z]补＝1111 1110 1010 0101 H Z＝－0000 0001 0101 1011 H＝－347 (4) [A]补＝0000 0010 0101 0111 H A＝＋0000 0010 0101 0111 H＝＋599 8、设机器字长为8位,最高位为符号位，试对下列格式进行二进制补码运算，并判断结果是否溢出。 (1) 43＋8 ∵[43]补＝00101011B，[8]补＝00001000B ∴[43]补＋[8]补＝00101011B＋00001000B＝00110011B＝33H 00101011B ＋00001000B
微机原理习题 第一章绪论 习题与答案 1、把下列二进制数转换成十进制数、十六进制数及BCＤ码形式。 (1) 1011０010Ｂ= (2) ０１011１01、10１B ＝ 解: (1) １01１0010B = 178D =B2Ｈ=(０00１０111 １0０0)BCD (２) 010１11０1、101B ＝9３、625D＝5Ｄ.AＨ =(10０1 00１1、0110 ０010 0101)BCＤ 2. 把下列十进制数转换成二进制数。 (１) 100D＝ (2) 1０0０D= (3) ６7、２1Ｄ＝ 解: (1) 100D = 01１０0100B (2) 1000Ｄ＝1１11１０1000B (3) 67、21Ｄ=1000０11、0011Ｂ ３. 把下列十六进制数转换成十进制数、二进制数。 (１) ２B5H = (2) 4CD、A5Ｈ= 解: (1) 2B5H = 6９３D = ０01０1011 010１B (2) ４CD、Ａ5H=１229.６44５Ｄ=０100 11001101.1010010１Ｂ 4、计算下列各式。 (1) A7H+B8H = (2) E４Ｈ-A6H = 解: (1) Ａ7Ｈ+B8H = 15ＦH (2) Ｅ4H-A6H =３ＥＨ ５、写出下列十进制数的原码、反码与补码。 (１)＋89 (2)-37
解: (1) [＋89 ] 原码、反码与补码为: ０1０１１0０1B (2) [-3７] 原码= １0100101 B [－37] 反码= 11０１1010 B [-37] 补码＝11０１1011 B 6.求下列用二进制补码表示的十进制数 (1)(010０1101)补= (2)(10１10101)补= 解: (1)(０1001１01)补= ７7D (2)(101１0101)补＝-75D 7.请用8位二进制数写出下列字符带奇校验的ASCIＩ码。 (1)C: 1000０1１(2)O: 1001１11 (3)Ｍ: 1001101 (４)P: １01000０ 解: (1)C:0 100００11 (2)O: 0100１1１1 (3)M:１１０0１1０1 (4)P: 1 １0100０0 8、请用8位二进制数写出下列字符带偶校验的ASＣＩI码。 (１)+:0101011 (２)＝: 0111101 (3)＃:010０01１(4)＞: 01１1１10 解: (１)＋:０0101011 (２)=: １011110１ (3)＃:10100011 (4)>: 1 ０111１１０ 9、叙述CPU 中PC的作用。 解:PC就是CPU中的程序计数器,其作用就是提供要执行指令的地址。
第一章微型计算机的基础知识 1-1 将下列十进制数转换为二进制数、十六进制数。 (1)110 (2)1 039 (3)0.75 (4)0.156 25 1-2 将下列十进制数转换为BCD 码。 (1)129 (2)5 678 (3)0.984 (4)93.745 1-3 将下列二进制数转换为十进制数、十六进制数。 (1)10101010 (2)10000000 (3)11000011.01 (4)01111110 1-4 将下列十六进制数转换为二进制数、十进制数。 (1)8E6H (2)0A42H (3)7E.C5H (4) 0F19.1DH 1-5 将下列二进制数转换为BCD 码。 (1)1011011.101 (2)1010110.001 1-6 将下列BCD 码转换为二进制数。 (1)(0010 0111 0011) BCD (2)(1001 0111.0010 0101) BCD 1-7 完成下列二进制数的运算。 (1)1001.11＋11.11 (2)1101.01-0110.11 (3)1000.011-1001.101 (4)1111＋1101 1-8 完成下列十六进制数的运算。 (1)6AH＋0A6H (2)0AB1FH＋0EFCH (3)12ADH-1DEH (4)117H-0ABH 1-9 已知X=01H，Y=0FFH ，在下面的情况下比较两数的大小。 (1)无符号数 (2)符号数 (均为补码) 1-10 计算下列各表达式。 (1)101＋‘A’＋01101001B＋0D5H＋57Q (2)127.8125＋10111101.101＋375.63Q＋1FC.8AH 1-11 写出下列字符串的ASCII 码。 (1)HELLO (2)A8=
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
1 思考与练习题 一、选择题 1.计算机硬件中最核心的部件是( )。C A.运算器 B.主存储器 C.CPU D.输入/输出设备 2.微机的性能主要取决于( )。 A (B——计算机数据处理能力的一个重要指标) A.CPU B.主存储器 C.硬盘 D.显示器 3.计算机中带符号数的表示通常采用( )。C A.原码 B.反码 C.补码 D.BCD码 4.采用补码表示的8位二进制数真值范围是( )。C A.-127～+127 B.-1 27～+128 C.-128～+127 D.-128～+128 5.大写字母“B”的ASCII码是( )。B A.41H B.42H C.61H D.62H 6.某数在计算机中用压缩BCD码表示为10010011，其真值为( )。C A.10010011B B.93H C.93 D.147 二、填空题 1.微处理器是指_CPU_；微型计算机以_CPU_为核心，配置_内存和I/O接口_构成；其特点是_(1)功能强 (2)可靠性高 (3)价格低 (4)适应性强 (5)体积小 (6)维护方便_。P8 P5 2.主存容量是指_RAM和ROM总和_；它是衡量微型计算机_计算机数据处理_能力的一个重要指标；构成主存的器件通常采用_DRAM和PROM半导体器件_。P5 P9 3.系统总线是_CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息_的公共通道；根据传送内容的不同可分成_数据、地址、控制_3种总线。P9 4.计算机中的数据可分为_数值型和非数值型_两类，前者的作用是_表示数值大小，进行算术运算等处理操作_；后者的作用是_表示字符编码，在计算机中描述某种特定的信息_。P12 5.机器数是指_数及其符号在机器中加以表示的数值化_；机器数的表示应考虑_机器数的范围、机器数的符号、机器数中小数点位置_3个因素。P15 P16 6.ASCII码可以表示_128_种字符，其中起控制作用的称为_功能码_；供书写程序和描述命令使用的称为_信息码_。P18 P19 三、判断题 1.计算机中带符号数采用补码表示的目的是为了简化机器数的运算。( )√ 2.计算机中数据的表示范围不受计算机字长的限制。( )× 3.计算机地址总线的宽度决定了内存容量的大小。( )√ 4.计算机键盘输入的各类符号在计算机内部均表示为ASCII码。( )× (键盘与计算机通信采用ASCII码) 2 思考与练习题 一、选择题 1.在EU中起数据加工与处理作用的功能部件是( )。A A.ALU B.数据暂存器 C.数据寄存器 D.EU控制电路 2.以下不属于BIU中的功能部件是( )。 B A.地址加法器 B.地址寄存器 C.段寄存器 D.指令队列缓冲器
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