微机原理教程课次13

第1章计算机基础知识3. 填空：(1) (1234)10＝( )2＝( )16(2) (34.6875)10＝( )2＝( )16(3) (271.33)10＝( )2＝( )16(4) (101011001001)2＝( )10＝( )16(5) (1AB.E)16＝( )10＝( )2(6) (10101010.0111)2＝( )10＝( )16【解】(1) (1234)10＝( 10011010010 )2＝( 4D2 )16(2) (34.6875)10＝( 100010.1011 )2＝( 22.B )16(3) (271.33)10＝( 100001111.010101 )2＝( 10F.54 )16(4) (101011001001)2＝( 2761 )10＝( AC9 )16(5) (1AB.E)16＝( 427.875 )10＝(110101011.111 )2(6) (10101010.0111)2＝( 170.4375 )10＝( AA.7 )164. 已知X=36，Y=－136，Z=－1250，请写出X、Y、Z的16位原码、反码和补码。

【解】[X]原＝0000 0000 0010 0100[Y]原＝1000 0000 1000 1000[Z]原＝1000 0100 1110 0010[X]反＝0000 0000 0010 0100[Y]反＝1111 1111 0111 0111[Z]反＝1111 1011 0001 1101[X]补＝0000 0000 0010 0100[Y]补＝1111 1111 0111 1000[Z]补＝1111 1011 0001 11105. 已知[X]补=01010101B，[Y]补=10101010B，[Z]补=1000111111111111B，求X、Y、Z及X＋Y、Y－Z 的十进制值为多少?【解】Y－Z运算时Y需要扩展符号位X＝85Y＝－86Z＝－28673X＋Y＝01010101B＋10101010B＝11111111B＝－1Y－Z＝11111111 10101010B－10001111 11111111B＝11111111 10101010B＋01110000 00000001B＝0110 1111 1010 1011B＝285877. 将下列十进制数表示为8421BCD码：(1) 8609 (2) 5254 (3) 2730 (4) 2998【解】 (1)1000 0110 0000 1001(2)0101 0010 0101 0100(3)0010 0111 0011 0000(4)0010 1001 1001 10008. 将下列8421BCD码表示为十进制数和二进制数：(1) 01111001 (2) 001010000101 (3) 011000000111 (4) 010*********【解】(1)79，1001111B(2)285，100011101B(3)607，1001011111B(4)590，1001001110B9. 将下列数值或字符串表示为相应的ASCII码：(1) 51 (2) 7FH (3) C6H (4) Computer (5) how are you?【解】(1)0110101 0110001(2)0110111 1100110 1101000(3)1100011 0110110 1101000(4)1100011 1101111 1101101 1110000 1110101 1110100 1100101 1110010(5)1101000 1101111 1110111 0100000 1100001 1110010 1100101 0100000 1111001 1101111 1110101 011111112. 微型计算机由哪几部分组成，各部分的功能是什么？【解】微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。

《微机原理》教学大纲课程名称：微机原理 Microcomputer Priceple课程编码：学 分：3分总 学 时：40学时，其中，理论学时：34学时， 实验学时：6学时适用专业：自动化、电气工程及其自动化、测控技术仪器、电子信息工程、通信工程先修课程：《模拟电子技术》，《数字电子技术》执 笔 人：徐爱钧审 定 人：武洪涛一、课程的性质、目的与任务《微机原理》是信息处理相关专业的一门专业基础课程。

其主要任务是通过课堂教学和实验环节，结合Intel 8086系统，使学生掌握计算机组成、CPU内部结构、存储器、常用的I/O接口、指令系统、汇编语言等计算机硬件和软件基础知识，培养学生们计算机硬件和软件的基本应用能力，为将计算机运用到自动化、仪器仪表、现代通讯等信息处理领域打下坚实的基础。

通过本课程的学习，使学生掌握微型计算机机的主流支撑技术、体系结构以及输入输出接口的基本工作原理，培养学生开发运用、研究与维护计算机系统的独立工作能力，为学生今后从事计算机系统的开发应用奠定良好的基础。

本课程以 80X86 系列为主，介绍微型计算机 CPU 的结构、指令系统及汇编语言程序设计，微型机系统组成， DOS 及BIOS 调用，中断，并行/串行IO，DMA 控制器等工作原理，以及以上各方面的应用。

二、教学内容、基本要求与学时分配：第一章 微型计算机概述主要内容：z微型计算机的发展概况z微型计算机中的三总线结构z微型计算机系统的主要性能指标基本要求：z了解微型计算机特点和发展z掌握微处理器与微型计算机的概念z了解计算机软件的分类学时分配：2学时第二章 8086系列微处理器主要内容：z8086 CPU的内部结构z8086对主存储器结构的分段管理z8086的总线时序z8086在最小和最大工作模式下的典型配置以及读/写总线周期基本要求：z了解8086的内部结构z掌握8086 CPU内部寄存器结构z掌握8086的总线时序z掌握主存储器的分段机构z熟悉8086总线接口部件学时分配：6学时第三章 8086指令系统与汇编语言程序设计主要内容：z8086指令系统特点z8086指令格式z寻址方式及至令分类z8086汇编语言基本语法z基本运算程序设计z DOS调用及BIOS调用程序设计z源程序编辑与可执行文件的生成基本要求：z了解8086指令系统特点z掌握8086汇编语言的规则z掌握编写汇编源程序的方法z掌握顺序程序、分支程序、循环程序、调用子程序结构z熟悉汇编源程序编写、汇编、连接、调试，产生可执行文件的方法 学时分配：8学时第四章 微型计算机存储器系统结构主要内容：z存储器的分类z半导体存储器的主要性能指标z存储器中地址译码的两种方式z微型计算机中存储器的系统组成z32位微机系统的内存组织z高速缓冲存储器（Cache Memory）技术基本要求：z了解微型计算机存储器系统特点z掌握8086存储器组织方法z掌握存储器系统地址译码方法z掌握CPU与存储芯片的连接技术z熟悉高速缓冲存储器工作原理及组织方式学时分配：6学时第五章 微型计算机的输入输出主要内容：z微型计算机输入输出接口电路的主要功能z接口技术的发展及分类z I/O端口的编址方式z保护模式下的I/O空间z微处理器与I/O设备数据传送的几种方式基本要求：z了解微型计算机I/O接口电路的主要功能z了解CPU必须通过I/O接口与I/O设备传输信息的概念z掌握8086对I/O端口的寻址方式z掌握CPU与I/O设备传输信息的三种常用方式：程序控制输入输出方式、中断程序输入输出方式、DMA方式z熟悉I/O通道、I/O处理机进行输入输出的方式学时分配：6学时第六章 微型计算机的中断系统主要内容：z微型计算机中断系统概述z8086的中断、中断源及中断系统z中断处理过程基本要求：z了解微型计算机的中断系统功能与作用z掌握8086 CPU响应中断的条件z CPU响应中断的过程、中断优先权等概念z掌握8086各种内部中断源、外部中断源的中断方式及中断响应和中断处理过程 学时分配：6学时三、实验内容与学时分配实验1、8086实验装置基本操作 (2学时)实验2、8086汇编语言简单运算程序设计 (2学时)实验3、DOS及BIOS调用汇编语言程序设计 (2学时)四、大纲说明本课程的先修课程为模拟电子技术、数字电子技术。

微机原理课后习题答案第⼀章学习指导：1.掌握⼗六进制、⼆进制、BCD（⼗进制数）、ASCII码2.掌握有符号数（补码、原码）、⽆符号数计算机的表⽰⽅法以及表⽰范围3.掌握补码运算4.了解计算机基本组成及⼯作原理5.了解新技术6.了解计算机主要性能指标2、完成下列数制之间的转换。

（1）01011100B=92D （3）135D=10000111B （5）10110010B=262Q=B2H3、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）BCD7、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。

第二章 8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU由哪两部分构成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是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，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

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？答：8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。

8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。

采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。

通过一个20位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。

具体做法是16位的段基址左移4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。

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。

微机原理课程设计学院：机电工程学院专业：自动化班级:XXXX学号：XXXX姓名：XX指导教师：XXXXXXXX 完成时间：2015一、课程设计的基本要求•设计8088微处理器最小系统•用8284设计频率恒定的时钟电路•用6264和2764设计存储器（RAM和ROM）电路。

•用ADC0809组成8位温度检测A/D变换接口电路•用DAC0832设计8位D/A变换接口电路驱动直流电机•用8255和8253设计步进电机控制电路•用8255外联LED和键盘显示电路二、设计的基本思路采用8088的最小方式，利用三片74LS373锁存器设计20位地址总线电路，利用一片74LS245收发器形成数据总线电路。

利用8254芯片提供频率恒定的时钟信号，同时具有复位信号和准备好信号发送给8088系统。

运用两片2764和两片6264进行扩展，形成16K的ROM和16K的RAM电路。

系统的定时计数器由一片8253构成，中断系统由8259组成，并行接口电路由8255构成。

AD转换电路由ADC0809及其外围电路构成，由DAC0832及其外围电路构成DA转换电路驱动直流电机。

芯片所需的片选信号均由74LS138译码电路产生。

三、系统的地址分配ROM2764(1):0FC000H～0FDFFFH;ROM2764(2):0FE000H～0FFFFFH;RAM6264(1):00000H～01FFFH;RAM6264(2):02000H～03FFFH;ADC0809:0058H～005FH;DAC0832:0074H;计时器8253:0020H～0023H;并行接口芯片8255:0028H～002BH;键盘地址:0070H～0073H; LED地址:0080H～0083H。

四、具体设计1、8088微处理器最小系统1.1 8088微处理器介绍8088微处理器采用40条引脚的双列直插式封装。

为减少引脚，采用分时复用的地址/数据总线，因而部分引脚具有两种功能。

微机原理与接口技术课后部分习题参考答案第一章2. 第3项任务，状态标志位的状态决定转移方向。

3. 程序存储是将要执行的程序的全部指令存储到存储器中，程序控制指程序开始执行后，通过指令流控制数据或计算机，完成设定的任务。

4. 分BIU 总线接口部件和EI执行部件两大部件，其中总线接口部件BIU负责取指令和数据，执行部件EI负责执行指令及运算。

在执行一条指令的同时可以取下一条指令，重叠运行，速度快。

5. 有6个状态标志，分别为进位标志CF、溢出标志OF、零标志ZF、奇偶标志PF、负标志SF、辅助进位标志AF。

3个控制标志分别为中断允许标志IF、单步标志TF、方向标志DF。

标志位的内容可以通过标志位操作指令来操作，例如CLC指令清除进位位，即使CF=0，STC指令使CF=1，CLI指令使IF=0，禁止中断,STI指令使IF=1，允许中断。

还可以通过LAHF指令取来标识寄存器的内容修改后用SAHF指令送回去。

也可以用PUSHF/POPF指令来修改标志寄存器的内容。

6. 实模式下分段靠4个段寄存器实现。

段寄存器中的值就是段地址，当偏移地址为0时的段地址+偏移地址就是该段的起始地址。

物理地址是由段地址左移4位后与偏移地址相加形成的20位地址。

7. 说法不一定正确。

对顺序执行指令的计算机是对的。

对重叠或流水线的计算机就不对了。

例如对8086CPU，由于采用了取指令与执行指令的一次重叠，尽管执行一条指令的总时间并没有变化，但连续执行n条指令时，总的时间会大大缩短，可以简单的比喻成总时间为原时间的二分之一，快了一倍。

8. 引入流水线后，执行一条指令的总时间并没有变化。

9. 高速缓存的目的是提高存储器的速度，进而提高了CPU的速度。

虚拟存储器的目的是为了给程序员或程序一个大的存储或运行空间。

10。

8086采用总线接口部件BIU与执行部件EU分开提高了速度，286将8086的BIU进一步分成3个部件，提高了并行性。

386在286基础上进一步增加成6个逻辑部件，实现多条指令重叠，进一步提高了速度，486采用硬组合逻辑控制器，同时采用内嵌高速缓存，提高速度。

《微机原理与接口技术》课程标准一、课程概述《微型原理与接口技术》是计算机硬件与软件衔接及综合应用的课程。

尤其微处理器大量开展和计算机渗透嵌入各种仪表和控制系统后，“微机原理与应用〃成为组构系统的根本技术。

《微型原理与接口技术》是通信工程专业的必修课程，其课程着重介绍微型计算机根本构成及应用方法。

该课程的先修课程有：《电路与电子学》、《数字电路与逻辑设计》、《汇编语言程序设计》，并为《单片计算机技术》、《计算机控制技术》等课程打下根底。

它是一门理论性、实践性和应用性较强的课程。

这门学科的重点是培养学生在微型计算机根本构成与外界联系（广义输入/输出）的应用方面的知识和技能，对学生的专业开展和计算机的深入研究具有极其重要的意义。

通过本课程，使学生学习微处理器芯片根本功能、指令系统、构成微型计算机的外围芯片，以及构成微型计算机系统的接口芯片。

掌握微型计算机结构特点，以及实现微型计算机与外部连接的软、硬件根底知识和根本技能；掌握和了解各种典型环境下接口设计原那么；熟悉和正确选择常用的儿种大规模集成接口电路。

本课程具有较强的实践能力。

二、课程目标1 .知道《计算机接口技术》这门课程的性质、地位和价值；知道该课程的研究领域和技术前景；知道这门学科的研究范围、分析框架、研究方法、学科进展和未来方向。

2 .理解这门课程的主要概念、根本原理利技术要点，拓宽计算机应用的领域和范围的思路和概念。

3 .掌握计算机结构特点，以及实现计算机与外部连接的软、硬件根底知识和根本技能。

4 .掌握和了解各种典型环境下接口设计原那么；熟悉和正确运用常用的儿种大规模集成接口电路。

5 .通过本课程的学习，到达提高学生的分析问题、解决问题的思维能力和动手能力。

三、课程内容和教学要求这门课程的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。

这四个层次的一般涵义表述如下：知道 ---- 是指对这门学科和教学现象的认知。

理解 ---- 是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。

!《16/32位微机原理、汇编语言及接口技术教程》部分习题参考解答第1章微型计算机系统概述〔习题〕什么是通用微处理器、单片机（微控制器）、DSP芯片、嵌入式系统〔解答〕通用微处理器：适合较广的应用领域的微处理器，例如装在PC机、笔记本电脑、工作站、服务器上的微处理器。

单片机：是指通常用于控制领域的微处理器芯片，其内部除CPU外还集成了计算机的其他一些主要部件，只需配上少量的外部电路和设备，就可以构成具体的应用系统。

~DSP芯片：称数字信号处理器，也是一种微控制器，其更适合处理高速的数字信号，内部集成有高速乘法器，能够进行快速乘法和加法运算。

嵌入式系统：利用微控制器、数字信号处理器或通用微处理器，结合具体应用构成的控制系统，其典型的特点是把计算机直接嵌入到应用系统之中。

〔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〕什么是总线微机总线通常有哪3组信号各组信号的作用是什么〔解答〕总线：传递信息的共用通道，物理上是一组公用导线。

3组信号线：数据总线、地址总线和控制总线。

（1）地址总线：传输将要访问的主存单元或I/O端口的地址信息。

#（2）数据总线：传输读写操作的数据信息。

（3）控制总线：协调系统中各部件的操作。

〔习题〕简答如下概念：（1）计算机字长（2）取指－译码－执行周期（3）ROM-BIOS（4）中断（（5）ISA总线〔解答〕（1）处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。

微机原理课教案引言微机原理课是计算机科学与技术专业的一门基础课程，它介绍了计算机的基本原理和结构，以及与其相关的逻辑设计和数字电路。

本文将从课程目的、内容、教学方法、评估方式等方面全面探讨微机原理课的教案编写。

一、课程目的微机原理课的主要目的是培养学生对计算机硬件的基本概念和原理的理解，为学生后续的计算机体系结构、计算机组成原理等专业课程的学习打下坚实的基础。

通过本课程的学习，学生应该能够理解计算机的工作原理、计算机硬件的组成和功能以及基本的逻辑设计方法。

二、课程内容1. 计算机系统的基本组成介绍计算机系统的五大部分：硬件、软件、数据、人员和过程。

详细讨论计算机硬件包括：中央处理器、主存储器、硬盘和输入输出设备等。

2. 逻辑设计基础介绍数字电路、布尔代数和逻辑门等基本概念。

讲解逻辑门的实现和逻辑运算。

3. 计算机的运算方式介绍计算机的运算方式，包括整数运算、浮点数运算和ASCII码等。

4. 冯·诺伊曼体系结构讲解冯·诺伊曼体系结构的原理和特点，包括指令流水线、内存层次结构和总线控制等。

5. 输入输出设备和接口详细介绍计算机的输入输出设备和接口的基本原理和工作方式。

包括键盘、鼠标、显示器、打印机和串口等。

6. 计算机的存储器讲解不同类型的存储器，包括主存储器、硬盘和光盘等。

阐述存储器的特点和存储管理。

7. 计算机中断和异常处理介绍计算机中断和异常的概念和处理过程，涉及中断向量表和处理器状态保存等。

8. 指令系统和指令执行讲解计算机指令系统的设计和指令的执行过程，包括指令格式、地址定址方式和指令执行周期等。

9. 性能评估和优化介绍计算机性能评估的方法和常用的优化技术，包括流水线、预取和分支预测等。

10. 计算机体系结构简要介绍计算机体系结构的主要体系和架构，讨论RISC和CISC等不同的体系结构。

三、教学方法在微机原理课的教学过程中，教师应采用多种教学方法，包括讲授、案例分析、实验和互动讨论等。