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![微机原理课后习题答案(机械工业出版社,第二版)[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/8f97f71f6bd97f192279e9a6.png)
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。
微机原理作业及参考答案第⼀章计算机基础（P32）1-3写出下列机器数的真值：（1）01101110 （2）（3）01011001 （4）答案：（1）+110 （2）-13(原码) -114（反码）-115（补码）（3）+89 （4）-78（原码）-49（反码）-50（补码）1-4写出下列⼆进制数的原码、反码和补码（设字长为8位）：（1）+010111 （2）+101011（3）-101000 （4）-111111答案：（1）[x]原=00010111 [x]反= 00010111 [x]补= 00010111（2）[x]原=00101011 [x]反= 00101011 [x]补= 00101011（3）[x]原= [x]反= [x]补=（4）[x]原= [x]反= [x]补=1-5 当下列各⼆进制数分别代表原码，反码，和补码时，其等效的⼗进制数值为多少？（1）00001110 表⽰原码14，反码14，表⽰补码为14（2）表⽰原码－127，反码－0，表⽰补码为－1（3）表⽰原码-0，反码-127，表⽰补码为－128（4）表⽰原码－1，反码－126，表⽰补码为－1271-6 已知x1=+0010100，y1=+0100001，x2=-0010100，y2=-0100001，试计算下列各式。
（字长8位）（1）[x1+y1]补（2）[x1-y2]补（3）[x2-y2]补（4）[x2+y2]补（5）[x1+2*y2]补（6）[x2+y2/8]补答案：（1）[x1+y1]补=[00010100+00100001]补=[00110101]补=00110101（2）[x1-y2]补=[x1]补+[-y2]补=00010100+00100001=00110101（3）[x2-y2]补=[x2]补+[-y2]补=+00100001=00001101（4）[x2+y2]补=[x2]补+[y2]补=+=（5）[x1+2*y2]补=[x1]补+[2*y2]补=00010100+=（6）[x2+y2/8]补=+[y2/8]补=+=1-7 ⽤补码来完成下列运算，并判断有⽆溢出产⽣（字长为8位）：答案：（1）[x]补+[y]补=01010101+00111100= = -111，有溢出（2）[x]补+[y]补=+00111100= =-25，⽆溢出（3）[x]补+[y]补= 01010101+=00011001 =25，⽆溢出（4）[x]补+[y]补=+=01101111 =111，有溢出1-8在微型计算机中存放的两个补码数，试⽤补码加法完成计算,并判断有⽆溢出产⽣。
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） B =（2）01011101.101B =解：（1） B = 178D = B2H = （0001 0111 1000）BCD（2）01011101.101B = 93.625D = 5D.AH= （1001 0011.0110 0010 0101）BCD2. 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 = 00B（3）67.21D = 1000011.0011B3. 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 = 0010 1011 0101B（2）4CD.A5H = 1229.6445D = 0100 1100 1101.1010 0101 B4. 计算下列各式。
（1）A7H+B8H =（2）E4H-A6H =解：（1）A7H+B8H = 15FH（2）E4H-A6H = 3EH5. 写出下列十进制数的原码、反码和补码。
（1）+89（2）-37解：（1）[+89 ] 原码、反码和补码为: 01011001B（2）[-37] 原码= B[-37] 反码= B[-37] 补码= B6．求下列用二进制补码表示的十进制数（1）（01001101）补=（2）（）补=解：（1）（01001101）补= 77D（2）（）补= -75D7．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：0 1001111（3）M：1 1001101 （4）P：1 10100008．请用8位二进制数写出下列字符带偶校验的ASCII码。
微机原理习题及答案(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--微机原理习题册第 1 章数制和码制1.将下列十进制数分别转换为二进制数（4）（1）147 （2）4095 （3）解：147=B 4095=B= =2. 将下列二进制数分别转换为十进制数（3）（1）（2）.001B解：= .001B==3．将二进制数转换成十六进制数（1）B（2）11B（3）101B （4）0B（5）01111111B（6）0B 解：（1）95H（2）34BH（3）FFFDH（4）0815H（5）7FH（6）401H4．已知 a=1011B, b=11001B, c=100110B，按二进制完成下列运算，并用十进制运算检查计算结果：（1）a+b；（2）c-a-b；（3）a·b；（4）c/b；解：a=1011B＝11, b=11001B＝25, c=100110B＝38（1）a+b＝100100B＝36 （2）c-a-b＝10B＝2（3）a·b＝1B＝275 （4）c/b＝1……1101B（＝13）5．设机器字长为 8 位，写出下列各数的原码和补码：（1）+1010101B （2）-1010101B （3）+1111111B （4）-1111111B （5）+1000000B （6）-1000000B 解：（1）+1010101B 原码01010101B 补码 01010101B（2）-1010101B 原码 B 补码 B（3）+1111111B 原码 01111111B 补码 01111111B（4）-1111111B 原码 B 补码 B（5）+1000000B 原码 01000000B 补码 01000000B（6）-1000000B 原码 B 补码 B6．已知 a=00111000B，b=B，计算下列逻辑运算：（1）a ANDb；（2）a OR b；（3）a XOR b；（4）NOT a；解：（1）00000000B（2）1B（3）1B（4）B7．求下列组合 BCD 数的二进制和十六进制表示形式：（）（1）3251；（2）12907；（3）2006 解：（1）0011 0010 0101 0001B，3251H（2）0001 0010 1001 0000 0111 B , 12907H（3）0010 0000 0000 0110B , 2006H8．设下列四组为 8 位二进制补码表示的十六进制数，计算 a+b 和 a-b，并判定其结果是否溢出：（1）a=37H，b=57H；（2）a=0B7H，b=0D7H；（3）a=0F7H ，b=0D7H ；（4）a=37H ，b=0C7H 。
复习题1：1、指出下列指令的错误（1）MOV AH，BX（2）MOV [BX]，[SI]（3）MOV AX，[SI] [DI]（4）MOV MYDAT [BX] [SI]，ES：AX（5）MOV BYTE PTR [BX]，1000（6）MOV BX，OFFSET MYDAT[SI]（7）MOV CS，AX（8）SAL AL, 5答案：（1）MOV AH，BX 源操作数与目的操作数长度不相同（2）MOV [BX]，[SI] 这是两个内存单元在传递数据，而这在汇编语言中是不允许的。
不允许两内存单元同时作为源操作数和目的操作数进行运算（3）MOV AX，[SI] [DI] 不能用两个变址连用，其中一个应为基址BX或BP （4）MOV MYDAT [BX] [SI]，ES：AX 同（2）（5）MOV BYTE PTR [BX]，1000源操作数与目的操作数长度不相同，1000D＝3E8H （6）MOV BX，OFFSET MYDAT [SI] OFFSET不能与复杂操作数相连（7）MOV CS，AX ，不能对CS赋值（8）MOV CL，5SAL AL，CL2、下面哪些指令是非法的？（假设OP1，OP2是已经用DB定义的变量）（1）CMP 15，BX（2）CMP OP1，25（3）CMP OP1，OP2（4）CMP AX，OP1答案（1）非法（2）合法（3）非法（4）非法3、假设下列指令中的所有标识符均为类型属性为字的变量，请指出下列指令中哪些是非法的？它们的错误是什么？（1）MOV BP，AL（2）MOV WORD_OP [BX+4*3] [DI]，SP（3）MOV WORD_OP1, WORD_OP2（4）MOV AX, WORD_OP1 [DX]（5）MOV SAVE_WORD, DS（6）MOV SP, SS:DATA_WORD [BX] [SI]（7）MOV AX, [WORD_OP1+WORD_OP2]（8）MOV AX, [WORD_OP1-WORD_OP2+100]（9）MOV [WORD_OP1], [WORD_OP1-WORD_OP2]答案：（1）非法，操作数类型不同。
第一章习题答案一、选择题1.十进制数66转换成二进制数为_______。
A. 11000010B.01100110C.11100110D.01000010答案：D2.十进制数27.25转换成十六进制数为_______。
A. B1.4HB.1B.19HC.1B.4HD.33.4H答案：C3.下列数中最小的是________。
A. (101001)2B. (52)8C. (2B)16D. (50)10答案：A4.若一个数的BCD编码为00101001，则该数与______相等。
A. 41HB.121DC.29DD. 29H答案：C5.十进制数9874转换成BCD数为________。
A. 9874HB. 4326HC. 2692HD. 6341H答案：A6.BCD数64H代表的真值为_______。
A. 100B.64C.-100D.+100答案：B7.十六进制数88H，可表示成下面几种形式，错误的表示为_______。
A. 无符号十进制数136B.带符号十进制数-120C.压缩型BCD码十进制数88D.8位二进制数-8的补码表示答案：D8.若[A]原=1011 1101，[B]反=1011 1101，[C]补=1011 1101，以下结论正确的是______。
A. C最大B. A最大C.B最大D.A=B=C答案：B9.8位二进制补码表示的带符号数1000 0000B和1111 1111B的十进制数分别是____。
A. 128和255B. 128和-1C. -128和255D. -128和-1答案：D10.微机中地址总线的作用是___________。
A.用于选择存储器单元B.用于选择进行信息传输的设备C.用于指定存储器单元和I/O设备接口单元的选择地址D.以上选择都不对答案：C11.计算机中表示地址使用____。
A.无符号数B.原码C.反码D.补码答案：A二、填空题1.计算机的主机由_______、控制器、主存储器组成。
第1章计算机基础知识三、简答题1．微型计算机的基本组成？答：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。
(微型计算机+软件系统，也可）2．简述冯.诺依曼型计算机基本思想？答：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。
（写出主要内容，即可）3．什么是微型计算机？答：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。
（只要答出五大组成部分即可）4．什么是溢出？答：溢出就是在运算中，使用已经确定的二进制位数，没有办法表示运算结果。
二、简答题1.在内部结构中，微处理器主要有哪些功能部件组成？答：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（意思相近即可）2. 微处理器一般应具有哪些功能？答：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：CPU使用总线完成一次存储器或I/O接口的存取所用的时间，称为总线周期，一个基本的总线周期包含4个T状态，分别称为T1、T2、T3、T4。
（意思相近即可）？2.中断服务程序结束时，。
RET应该可以使中断服务程序返回主程序，但因为RETF是子程序返回指令，它只从堆栈中恢复CS和IP，而不能使状态字PSW得以恢复，所以不能使断点完全恢复，对源程序的继续执行造成不良影响。
(回答可以返回2分，出现的问题3分，意思相近即可)3.写出把首地址为 BLOCK1) MOV BX,OFFSET BLOCK+6 2) LEA BX,BLOCK 3) LEA BX,BLOCKMOV DX,[BX] MOV DX,[BX+12] MOV SI,12MOV DX,[BX+SI]4. 设BX=134AH，BP=1580H，DI=0528H，SI=0234H，DS=3200H，SS=5100H，求在各种寻址方式下源操作数的物理地址。
微型计算机原理及应用习题集专业班级学号姓名目录第 1 章概述 (1)第 2 章计算机中的数制与编码 (2)第 3 章微处理器及其结构 (4)第 4 章 8086/8088CPU 指令系统 (8)第 5 章汇编语言程序设计 (16)第 6 章存储器系统 (27)第 7 章中断技术 (30)第 8 章输入 /输出接口技术 (36)第 9 章串行通信技术及其接口芯片 (41)模拟试题（一）............................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考答案................................................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
模拟试题（二）............................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考答案................................................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
第1章进制及码元1、进制转换129= 81H= 10000001B=201Q298= 12AH= 100101010B=452Q1000= 3E8H= 1111101000B= 1750Q5DH= 1011101 B= 135 Q= 93 D3E8H= 1111101000 B= 1750Q= 1000 D;357Q=11101111 B= 0EF H= 239 D2、进制计算10010110 2FE3 F7，-119 FFF7，-32759 4 73、数据表示范围：一个字节的无符号数表示范围为0～255，有符号数补码表示范围为-l28—+127。
两个字节的无符号数表示范围为0～65535，有符号数补码表示范围为—32768～+32767。
N位二进制数的无符号数表示范围为0～(2N-1)，有符号数(补码)表示范围为-2N-1～(2N-1-1).4、35H代表的ASCII字符为'5'，代表十六进制数时等价的十进制值为53 ，代表压缩8421BCD码等价的十进制值为35 ，代表非压缩8421BCD码等价的十进制值为5。
5、FFH代表无符号数时等价的十进制值为255 ，代表补码有符号数时等价的十进制值为一1 ，代表反码有符号数时等价的十进制值为一0 ，代表原码有符号数时等价的十进制值为一l27。
6、—20的8位二进制补码为 ECH ，原码为 94H ，反码为 EBH 。
158的16位二进制补码为009EH，原码为009EH ，反码为 009EH 。
7、英文字符一般在计算机内占用（1）个字节，每个字节的最高位一定为 0 ，全角英文字符在计算机内占用 2个字节，一个汉字在计算机内占用 2 个字节，每个字节最高位为 1 。
8、设阶码用8位补码表示，尾数部分用16位补码表示，则—（1/32+1/128+1/512）的尾数部分及阶码分别为多少？第2章微机硬件基础1、请画出计算机系统硬件图。
2、8086/88CPU为什么要分为BIU和EU两大模块？答：为了使取指和分析、执行指令可并行处理，提高CPU的执行效率。
第一章习题及答案1. 微处理器内部包含哪三大部分？解： 运算器、控制器和寄存器组。
2. 完成下列数制的转换①10101101B=（ ）D=（ ）H解：10101101B=173D=ADH 。
②0.11B=（ ）D解：0.11B=0.75D 。
③211.25=( )B =( )H解：211.25=11010011.01B=D3.4H 。
④10111.0101B=( )H=( )BCD解：10111.0101B=17.5H=23.3125D=（0010 0011.0011 0001 0010 0101）BCD3. 已知X=+1011010B ，Y =–0011011B ，设机器数为8位，分别写出X 、Y 的原码、反码和补码。
解：[][][]01011010B 01011010B 01011010B X X X ===原反补 [][][]10011011B11100100B 11100101BY Y Y ===原反补4. 已知X 的真值为32，Y 的真值为–19，求[]?Y X =+补解：[]00001101B X Y +=补5. 已知X=51，Y=–86，用补码完成下列运算，并判断是否产生溢出（设字长为8位）。
① X ＋Y ② X －Y③ –X ＋Y ④ –X －Y解：10100011B ，因为67C C 0⊕=，所以未产生溢出。
② 11110111B ，因为67C C 1⊕=，所以产生溢出。
③ 01110111B ，因为67C C 1⊕=，所以产生溢出。
④ 00100011B ，因为67C C 0⊕=，所以未产生溢出。
6. 若使与门的输出端输出高电平，则各输入端的状态是什么？解：各输入端为高电平。
7. 若使与非门的输出端输出低电平，则各输入端的状态是什么？解：各输入端为高电平。
8. 如果74LS138译码器的Y 4端输出低电平，则C 、B 、A 三个输入端的状态分别是什么？解：C 、B 、A 三个输入端的状态分别是‘1’，‘0’，‘0’。
第一章作业答案1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片1.3 阐述摩尔定律。
每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。
1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。
IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。
它有软核、硬核和固核三种实现形式。
1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。
特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。
2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。
3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。
①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中；②要求高质量、高可靠性的软件代码；③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。
5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。
6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。
第二章作业答案2.2 完成下列逻辑运算（1）101+1.01 = 110.01（2）1010.001-10.1 = 111.101（3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1（4）10.1101-1.1001 = 1.01（5）110011/11 = 10001（6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.12.3 完成下列逻辑运算（1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101（2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001（3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 01112.4 选择题(1)A （2）B （3）A （4）BCD （5）D,C2.5通常使用逻辑运算代替数值运算是非常方便的。
例如，逻辑运算AND将两个位组合的方法同乘法运算一样。
哪一种逻辑运算和两个位的加法几乎相同？这样情况下会导致什么错误发生？逻辑运算异或（XOR）和两个位的加法几乎相同。
问题在于多个bit乘法和加运算无法用AND或XOR运算替代，因为逻辑运算没有相应的进位机制。
2.6 假设一台数码相机的存储容量是256MB，如果每个像素需要3个字节的存储空间，而且一张照片包括每行1024个像素和每列1024个像素，那么这台数码相机可以存放多少张照片？解：每张照片所需空间为：1024*1024*3=3MB则256M可存照片数为：256MB/3MB≈85张。
2.14某测试程序在一个40 MHz处理器上运行，其目标代码有100 000条指令，由如下各类指令及其时钟周期计数混合组成，试确定这个程序的有效CPI、MIPS的值和执行时间。
CPI=(45000/100000)*1+(32000/100000)*2+(15000/100000)*2+(8000/100000)*2=0.45*1+0. 32*2+0.15*2+0.08*2=1.55MIPS=40/1.55=25.8执行时间T=(100000*1.55)*(1/(40*10∧6) )=15.5/4*10∧（-3）= 3.875*10∧（-3）s= 3.875ms 2.15 假设一条指令的执行过程分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每一段的时间分别为∆t,2∆t和3∆t。
在下列各种情况下，分别写出连续执行n条指令所需要的时间表达式。
解：（1）顺序执行方式T= (∆t+2∆t+3∆t)*n=6n∆t（2）仅“取指令”和“执行”重叠当“取指令”和“执行”重叠时，指令的执行过程如图所示：第1条指令执行完的时间：t1=∆t+2∆t+3∆t=6∆t第2条指令执行完的时间：t2= t1+5∆t=6∆t+5∆t*1第3条指令执行完的时间：t3= t2+5∆t=6∆t+5∆t*2…第n条指令执行完的时间：tn= tn-1+∆t=6∆t+5∆t*（n-1）=(1+5n)∆t（3）“取指令”、“分析”和“执行”重叠当“取指令”、“分析”和“执行”重叠时，指令的执行过程如图所示：第1条指令执行完的时间：t1=∆t+2∆t+3∆t=6∆t第2条指令执行完的时间：t2= t1+3∆t=6∆t+3∆t*1第3条指令执行完的时间：t3= t2+3∆t=6∆t+3∆t*2…第n条指令执行完的时间：tn= tn-1+3∆t=6∆t+3∆t*（n-1）=(3+3n)∆t第三章作业答案3.1处理器有哪些功能？说明实现这些功能各需要哪些部件，并画出处理器的基本结构图。
处理器的基本功能包括数据的存储、数据的运算和控制等功能。
其有5个主要功能：①指令控制②操作控制③时间控制④数据加工⑤中断处理。
其中，数据加工由ALU、移位器和寄存器等数据通路部件完成，其他功能由控制器实现。
处理器的基本结构图如下：3.2处理器内部有哪些基本操作？这些基本操作各包含哪些微操作？处理器内部的基本操作有：取指、间接、执行和中断。
其中必须包含取指和执行。
取指包含微操作有：经过多路器把程序计数器的值选送到存储器，然后存储器回送所期望的指令并将其写入指令寄存器，与此同时程序计数器值加1，并将新值回写入程序计数器。
间接有4个CPU周期，包含微操作有：第1周期把指令寄存器中地址部分的形式地址转到地址寄存器中；第2周期完成从内存取出操作数地址，并放入地址寄存器；第3周期中累加器内容传送到缓冲寄存器，然后再存入所选定的存储单元。
执行包含微操作有：在寄存器中选定一个地址寄存器，并通过多路器将值送到存储器；来自于存储器的数据作为ALU的一个原操作数，另一个原操作数则来自于寄存器组中的数据寄存器，它们将一同被送往ALU的输入；ALU的结果被写入寄存器组。
中断包含微操作有：保护断点及现场，查找中断向量表以确定中断程序入口地址，修改程序指针，执行完毕后恢复现场及断点。
3.3什么是冯·诺伊曼计算机结构的主要技术瓶颈？如何克服？冯·诺伊曼计算机结构的主要技术瓶颈是数据传输和指令串行执行。
可以通过以下方案克服：采用哈佛体系结构、存储器分层结构、高速缓存和虚拟存储器、指令流水线、超标量等方法。
3.5指令系统的设计会影响计算机系统的哪些性能？指令系统是指一台计算机所能执行的全部指令的集合，其决定了一台计算机硬件主要性能和基本功能。
指令系统一般都包括以下几大类指令。
：1）数据传送类指令。
（2）运算类指令 包括算术运算指令和逻辑运算指令。
（3）程序控制类指令 主要用于控制程序的流向。
（4）输入/输出类指令 简称I/O 指令，这类指令用于主机与外设之间交换信息。
因而，其设计会影响到计算机系统如下性能: 数据传送、算术运算和逻辑运算、程序控制、输入/输出。
另外，其还会影响到运算速度以及兼容等。
3.9某时钟速率为2.5GHz 的流水式处理器执行一个有150万条指令的程序。
流水线有5段，并以每时钟周期1条的速率发射指令。
不考虑分支指令和乱序执行带来的性能损失。
a)同样执行这个程序，该处理器比非流水式处理器可能加速多少？b)此流水式处理器是吞吐量是多少（以MIPS 为单位）？解：a.）=51p T nm S T m n =≈+-串流水速度几乎是非流水线结构的5倍。
b.）2500MIPS p nT T =≈流水3.10一个时钟频率为2.5 GHz 的非流水式处理器，其平均CPI 是4。
此处理器的升级版本引入了5级流水。
然而，由于如锁存延迟这样的流水线内部延迟，使新版处理器的时钟频率必须降低到2 GHz 。
(1) 对一典型程序，新版所实现的加速比是多少？(2) 新、旧两版处理器的MIPS 各是多少？解：（1）对于一个有N 条指令的程序来说：非流水式处理器的总执行时间s N N T 990106.1)105.2/()4(-⨯=⨯⨯=5级流水处理器的总执行时间s N N T 99110)2/)4(()102/()15(-⨯+=⨯-+=加速比=42.310+=N N T T ，N 很大时加速比≈3.2 （2）非流水式处理器CPI=4，则其执行速度=2500MHz/4=625MIPS 。
5级流水处理器CPI=1，则其执行速度=2000 MHz /1=2000 MIPS 。
3.11随机逻辑体系结构的处理器的特点是什么？详细说明各部件的作用。
随机逻辑的特点是指令集设计与硬件的逻辑设计紧密相关，通过针对特定指令集进行硬件的优化设计来得到逻辑门最小化的处理器，以此减小电路规模并降低制造费用。
主要部件包括：产生程序地址的程序计数器，存储指令的指令寄存器，解释指令的控制逻辑，存放数据的通用寄存器堆，以及执行指令的ALU 等几个主要部分构成。
3.13 什么是微代码体系结构？微指令的作用是什么？在微码结构中，控制单元的输入和输出之间被视为一个内存系统。
控制信号存放在一个微程序内存中，指令执行过程中的每一个时钟周期，处理器从微程序内存中读取一个控制字作为指令执行的控制信号并输出。
微指令只实现必要的基本操作，可以直接被硬件执行。
通过编写由微指令构成的微代码，可以实现复杂的指令功能。
微指令使处理器硬件设计与指令集设计相分离，有助于指令集的修改与升级，并有助于实现复杂的指令。
3.14微码体系结构与随机逻辑体系结构有什么区别？（1） 指令集的改变导致不同的硬件设计开销。
在设计随机逻辑结构时，指令集和硬件必须同步设计和优化，因此设计随机逻辑的结构比设计微码结构复杂得多，而且硬件和指令集二者中任意一个变化，就会导致另外一个变化。
在微码结构中，指令设计通过为微码ROM 编写微码程序来实现的，指令集的设计并不直接影响现有的硬件设计。
因此，一旦修改了指令集，并不需要重新设计新的硬件。
（2） 从性能上比较随机逻辑在指令集和硬件设计上都进行了优化，因此在二者采用相同指令集时随机逻辑结构要更快一些。
但微码结构可以实现更复杂指令集，因此可以用较少的指令完成复杂的功能，尤其在存储器速度受限时，微码结构性能更优。
