微型计算机课后答案(第六章)

微机原理第六章习题答案微机原理第六章习题答案第一节：数制转换在微机原理课程中，数制转换是一个非常重要的概念。

在计算机中，常用的数制有二进制、十进制和十六进制。

数制转换是指将一个数从一种进制表示转换为另一种进制表示的过程。

1. 将二进制数1101.101转换为十进制数。

首先，我们需要了解二进制数的权重计算方法。

对于二进制数1101.101，从小数点开始，从右到左，每一位的权重依次是2^(-1)，2^(-2)，2^(-3)，2^0，2^1，2^2，2^3。

将每一位的值与对应的权重相乘，并将结果相加，即可得到十进制数的值。

计算过程如下：(1 * 2^3) + (1 * 2^2) + (0 * 2^1) + (1 * 2^0) + (1 * 2^(-1)) + (0 * 2^(-2)) + (1 * 2^(-3))= 8 + 4 + 0 + 1 + 0.5 + 0 + 0.125= 13.625所以，二进制数1101.101转换为十进制数为13.625。

2. 将十进制数45转换为二进制数。

将十进制数45除以2，得到商22和余数1。

将商22再次除以2，得到商11和余数0。

将商11再次除以2，得到商5和余数1。

将商5再次除以2，得到商2和余数1。

将商2再次除以2，得到商1和余数0。

将商1再次除以2，得到商0和余数1。

将每一次得到的余数从下往上排列，得到二进制数101101。

所以，十进制数45转换为二进制数为101101。

3. 将十六进制数3F转换为二进制数。

首先，我们需要了解十六进制数的权重计算方法。

对于十六进制数3F，从右到左，每一位的权重依次是16^0，16^1。

将每一位的值与对应的权重相乘，并将结果相加，即可得到二进制数的值。

计算过程如下：(15 * 16^0) + (3 * 16^1)= (15 * 1) + (3 * 16)= 15 + 48= 63所以，十六进制数3F转换为二进制数为63。

第二节：逻辑运算在微机原理中，逻辑运算是指对二进制数进行的与、或、非等运算。

6.1 分类说明8086CPU有哪几种中断？答：8086CPU中断源可分为内部中断和外部中断，内部中断有溢出中断、除法出错中断、INTn指令中断、断点中断、单步（陷阱）中断；外部中断有可屏蔽中断INTR\不可屏蔽中断NMI。

6.2 简述 8086可屏蔽中断的响应过程。

可屏蔽中断INTR接受来自普通外设的中断请求信号（一般使用可编程中断控制器8059A来管理此类外设的中断请求），当该信号线有效时，CPU将根据中断允许标志IF的状态来决定是否响应。

如果IF=0，则表示INTR线上中断被屏蔽或禁止，CPU将不理会该中断请求而处理下一条指令。

由于CPU并不锁存INTR信号，INTR信号必须保持有效状态，直到接受到响应信号或撤销请求为止。

如果IF=1，则表示INTR线上的中断开放，CPU在完成现在正在执行的指令后，识别该中断请求，并进行中断处理。

6.5 中断应答时序如图6.2所示，说明前后两个INTA周期的任务。

第一个INTA表示对中断请求的响应，用于通知中断请求设备，第二个INTA用于将中断类型号送数据总线的低8位上。

期间LOCK信号用于保证在中断响应过程中不会被其他CPU占用总线而导致中断响应失败。

6.9 某外设中断类型号为10H，它的中断服务程序的入口地址为1020H：3FC9H，求其向量地址并具体描述中断向量的各字节在存储器中的存储情况。

解：向量地址：10H*4=40H[0040H]、[0041H]、[0042H]、[0043H]依次存放C9H、3FH、20H、10H6.10 某外设的中断服务子程序名称为INT_PROC，其中断类型号为18H，试编写一程序段将该外设的中断向量装入到中断向量表中。

解：向量地址：18H*4=60HPUSH DSMOV AX，0MOV DS，AXMOV WORD PTR [0060H]，OFFSET INT_PROCMOV WORD PTR [0062H]，SEG INT_PROCPOP DSHLT7.2 简述CPU与外围设备交换信息的过程。

微机原理第一章1．计算机按其使用的逻辑元件的不同被分为哪几代？微型计算机是哪一代计算机的分支？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机和大规模、超大规模集成电路计算机。

微型计算机属于第四代计算机的分支。

2. 简述冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想。

答：冯·诺伊曼基本设计思想为：①以二进制形式表示指令和数据。

②程序和数据事先存放在存储器中，计算机在工作时能够高速地从存储器中取出指令并加以执行。

③由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备等五大部件组成计算机系统。

3．微型计算机系统由哪几部分组成：答: 微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出借口，软件包括软件系统和应用软件。

6．何谓总线？有哪几类？作用如何？答：总线是计算机中各功能部件间传送信息的公共通道。

根据所传送的信息的内容与作用不同，总线可分为三类：地址总线、数据总线、控制总线。

这三类总线作用为计算机各功能部件间传送地址、数据、控制信息的。

8．存储器读写操作的不同点？答：①读操作：由CPU发出的读命令控制。

写操作：由CPU发出的写命令控制。

②读操作：把数据从内存中读出来，放到DB上。

写操作：把ＤＢ上的内容，写入到存储器中。

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) 129.75＝1000 0001.11B＝81.CH(2) 218.8125＝1101 1010.1101B＝DA.DH(3) 15.625＝1111.101B＝F.AH(4) 47.15625＝10 1111.0010 1B＝2F.28 H2、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 1100.111B= 188.875= BC.E H(3) 0.1101 1B=0.84375 =0.D8H(4) 11110.01 B=30.25 =1E.4H3、完成下列二进制数的加减法运算(1) 1001.11＋100.01＝1110.00(2) 1101010110.1001－01100001.0011＝01110101.0110(3) 00111101＋10111011＝11111000 (4) 01011101.0110－101101.1011＝101111.10114、完成下列十六进制数的加减法运算(1) 745CH＋56DFH＝D14B H (2) ABF.8H－EF6.AH＝9C28.E H(3) 12AB.F7＋3CD.05＝1678 .FC H(4) 6F01H－EFD8H＝7F29 H5、计算下列表达式的值(1) 128.8125＋10110101.1011B＋1F.2H＝101010101.1010B(2) 287.68－10101010.11H＋8E.EH＝103.CEH(3) 18.9＋1010.1101B＋12.6H－1011.1001＝36.5256、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。

第六章习题与思考题典型例题解析例6-1 试述PC微机中断系统的分类与特点。

答：PC微机系统中断包括硬件（外部）中断和软件（内部）中断两大类。

硬件中断包括不可屏蔽中断NMI和可屏蔽中断INTR。

它们都由外部硬件产生。

软件中断包括软件中断INT nH和CPU内部特殊中断，它们由内部中断指令或执行程序过程中出现异常产生的。

软件中断又有DOS中断和BIOS中断之分。

硬件中断的特点是：（1）硬中断是外部事件而引起的中断，因此，硬件中断具有随机性和突发性。

（2）在硬件中断响应周期，CPU需要发中断回答信号(非屏蔽硬件中断不发中断回答信号)。

（3）硬件中断的中断号由中断控制器提供(非屏蔽硬件中断的中断号由系统指定为02H)（4）硬件中断一般是可屏蔽的(非屏蔽硬件中断是不可屏蔽的)。

软件中断的特点是：（1）软件中断是执行中断指令而产生的，无需外部施加中断请求信号。

在程序需要调用某个中断服务程序时，只要安排一条相应中断指令，就可转去执行所需要的中断程序，因此，中断的发生不是随机的，而是由程序安排好的。

（2）在软件中断响应周期，CPU不需要发中断回答信号。

（3）软件中断的中断类型号是在指令中直接给出，因此，不需要使用中断控制器。

（4）软件中断是不可屏蔽的。

例6-2 试述可编程控制器8259A的作用。

答：可编程控制器8259A在协助CPU处理中断事务中所起的作用主要是：（1）接受和扩充外部设备的中断请求。

外设的中断请求，并非直接送到CPU，而是通过8259A接受进来，再由它向CPU提出中断请求。

一片8259A可授受8个中断请求，经过级联可扩展到8片8259A，能接受64个中断请求。

（2）进行中断优先级排队。

外设的中断优先级排队，并不是CPU安排，而是由8259A安排的。

即由8259A中断请求输入引脚（IR）的编号决定的。

连到IR0上的外设中断优先级最高，连到IR7上的外设中断优先级最低。

（3）向CPU提供中断类型号。

第6章 中央处理器6-6．某机CPU芯片的主振频率为8MHz，其时钟周期是多少uS？若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期，该机的平均指令执行速度为0.8MIPS，试问：（1）平均指令周期是多少？（2）平均每个指令周期含有多少个机器周期？（3）若改用时钟周期为0.4uS的CPU芯片，则计算机的平均指令执行速度又是多少MIPS？（4）若要得到40万次/S的指令执行速度，则应采用主振频率为多少MHz的CPU芯片？[解] 时钟周期 = 1÷8MHz = 0.125uS（1）平均指令周期 = 1÷0.8MIPS = 1.25uS（2）机器周期 = 0.125u S×4 = 0.5uS平均每个指令周期的机器周期数 = 1.25u S÷0.5u S = 2.5（3）平均指令执行速度 = 1÷（0.4×4×2.5）= 0.25 MIPS（4）主振频率 = 8MH z/(0.8MIPS/0.4MIPS) = 4MHz6-7．以一条典型的单地址指令为例，简要说明下列部件在计算机的取指周期和执行周期中的作用。

（1）程序计数器PC（2）指令寄存器IR（3）算术逻辑运算部件ALU（4）存储器数据寄存器MDR（5）存储器地址寄存器MAR[解]（1）程序计数器PC：存放指令地址（2）指令寄存器IR：存放当前指令（3）算术逻辑运算部件ALU：进行算逻运算（4）存储器数据寄存器MDR：存放写入到内存或从内存读出的数据或指令（5）存储器地址寄存器MAR：存放写入到内存或从内存读出的数据或指令的地址以单地址指令“加1（INC A）”为例，该指令分为3个周期：取指周期、分析取数周期、执行周期。

3个周期完成的操作如表所示。

取指周期分析取数周期执行周期PC （PC）→ MAR ——IR 指令→MDR→IR ——ALU (PC)+1 —（A）+1MAR 指令地址→MAR A→MAR —MDR 指令→MDR （A）→MDR （A）+1→MDR6-9．指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指令还是数据？[解] 指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区分方法为：（1）取指令或数据时所处的机器周期不同：取指令周期取出的是指令；分析取数或执行周期取出的是数据。

微型计算机课后答案（第六章）（六）习题六解答1．CPU与外设交换数据的方式分为几种？各有什么特点？接口电路控制数据信号的传送，这种传送操作是在中央处理器监控下完成的，对中央处理器而言，数据传送就是输入输出操作，中央处理器可以采用查询、中断和DMA 3种方式控制接口的传送操作。

1．查询方式查询方式是中央处理器随时询问接口数据传送完否或数据准备好否，在查询方式下，中央处理器需要完成下面一些操作：(1)中央处理器向接口发出传送命令，输入数据或输出数据。

(2)中央处理器查询外设是合允许传送(输出数据发送完否或输入数据准备好否)，如接口状态允许发送，则中央处理器向接口发出数据；如输入准备好，则中央处理器取回数据。

查询方式下，中央处理器需要花费较多的时间去“询问”状态，而接口处于被动状态。

2.中断方式中断方式下，中央处理器不必定时查询接口状态，而由接口在数据发送完毕或接收数据准备好时通知中央处理器，中央处理器再发送或接收数据。

中断方式提高了系统工作效率，使中央处理器可以管理更多的接口。

3．直接存储器存取(DMA)方式DMA 方式即是数据不经过中央处理器再存储器和外设之间直接传送的操作方式。

DMA方式适合大量的高速数据传送，如存储器与磁盘之间的数据传送。

但DMA方式控制复杂，需要专用接口控制芯片。

2.如何从CPU的指令系统判断I/O端口的编码方式？当系统采用存储器映射编址时，使用MOV指令能否访问整个存储空间？答：指令系统中若有IN或OUT指令存在，则I/O端口的编址方式属于单独编址方式，若不存在IN或OUT指令，则属于存储器映射编址。

当采用存储器映射编址时，可以使用MOV指令访问整个地址空间。

3．比较中断传送和DMA传送的区别。

答：中断方式下，外设需与主机传输数据时要请求主给予中断服务，中断当前主程序的执行，自动转向对应的中断处理程序，控制数据的传输，过程始终是在处理器所执行的指令控制之下。

直接存储器访问(DMA)方式下，系统中有一个DMA控制器，它是一个可驱动总线的主控部件。

习题1．给出以下概念的解释说明。

指令周期（Instruction Cycle）机器周期（Machine Cycle）同步系统（Synchronous system）时序信号（Timing signal）控制单元（Control Unit, CU）执行部件（Execute Unit，EU）组合逻辑元件（Combinational logic element）或操作元件（Operate element）时序逻辑元件（Sequential logic circuit）或状态元件（State element）多路选择器（Multiplexor）扩展器（Extension unit）“零”扩展（0- extend）“符号”扩展（Sign extend）算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic Unit）加法器（Adder）CPU总线（CPU Bus）寄存器堆（Register file）定时方式（Clocking methodology）边沿触发（Edge-triggered）寄存器写信号（Register Write）指令存储器（Instruction Memory）数据存储器（Data Memory）程序计数器（Program Counter）指令寄存器（Instruction Register）指令译码器（Instruction Decoder）时钟周期（Clock Cycle）主频（CPU Clock Rate / Frequency 转移目标地址（Branch target address）控制信号（Control signal）微程序控制器（Microprogrammed control）硬布线控制器（Hardwared control）控制存储器（Control Storage，控存CS）微代码（Microcode）微指令（Microinstruction）微程序（Microprogram）固件（Firmware）中断过程（Interrupt Processing）异常（Exception）故障（fault）自陷(Trap) 终止（Abort）中断（Interrupt）中断服务程序（Interrupt Handler）中断允许位（Interrupt Enable Bit）关中断（Interrupt OFF）开中断（Interrupt ON）中断响应（Interrupt Response）向量中断（Vector Interrupt）中断向量（Interrupt vector）中断向量表（Interrupt vector table）向量地址（vector Address）中断类型号（Interrupt number）2. 简单回答下列问题。