CPU 存储器的数据类型及寻址方式

计算机系统结构复习试题及答案（⾮计算）⼀．名词解释计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。

在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种⾓度看⼜好像不存在的概念称为透明性。

系列机：由同⼀⼚家⽣产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的⼀系列不同型号的计算机。

同构型多处理机系统：由多个同类型或⾄少担负同等功能的处理机组成，它们同时处理同⼀作业中能并⾏执⾏的多个任务。

堆栈型机器：CPU 中存储操作数的单元是堆栈的机器。

累加器型机器：CPU 中存储操作数的单元是累加器的机器。

通⽤寄存器型机器：CPU 中存储操作数的单元是通⽤寄存器的机器。

数据相关：考虑两条指令i 和j，i 在j 的前⾯，如果下述条件之⼀成⽴，则称指令j 与指令 i 数据相关：（1）指令j 使⽤指令i 产⽣的结果；（2）指令j 与指令k 数据相关，⽽指令k ⼜与指令i 数据相关。

定向：⽤来解决写后读冲突的。

在发⽣写后读相关的情况下，在计算结果尚未出来之前，后⾯等待使⽤该结果的指令并不见得是马上就要⽤该结果。

如果能够将该计算结果从其产⽣的地⽅直接送到其它指令需要它的地⽅，那么就可以避免停顿。

向量处理机：指令级并⾏：简称ILP。

是指指令之间存在的⼀种并⾏性，利⽤它，计算机可以并⾏执⾏两条或两条以上的指令。

指令的动态调度：是指在保持数据流和异常⾏为的情况下，通过硬件对指令执⾏顺序进⾏重新安排，以提⾼流⽔线的利⽤率且减少停顿现象。

是由硬件在程序实际运⾏时实施的。

指令的静态调度：是指依靠编译器对代码进⾏静态调度，以减少相关和冲突。

它不是在程序执⾏的过程中、⽽是在编译期间进⾏代码调度和优化的。

失效率：CPU 访存时，在⼀级存储器中找不到所需信息的概率。

失效开销：CPU 向⼆级存储器发出访问请求到把这个数据调⼊⼀级存储器所需的时间。

强制性失效：当第⼀次访问⼀个块时，该块不在Cache 中，需要从下⼀级存储器中调⼊Cache，这就是强制性失效。

微机原理课后习题参考答案第1部分微型计算机基础知识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】微处理器：指计算机内部对数据进行处理并对处理过程进行控制的部件，伴随着大规模集成电路技术的迅速发展，芯片集成密度越来越高，CPU可以集成在一个半导体芯片上，这种具有中央处理器功能的大规模集成电路器件，被统称为“微处理器”。

微型计算机：简称“微型机”、“微机”，也称“微电脑”。

由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。

由微处理机(核心)、存储片、输入和输出片、系统总线等组成。

特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。

微型计算机系统：简称“微机系统”。

由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。

配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。

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在内部结构上由运算器、控制器、寄存器阵列和内部总线等各部分构成，其主要功能是完成各种算数及逻辑运算，并实现对整个微型计算机控制，为此，其内部又必须具备传递和暂存数据的功能。

1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点？【解】①简化了系统结构，便于系统设计制造；②大大减少了连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性；③便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似的接口；④便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化；⑤便于设备的软件设计，所有接口的软件就是对不同的口地址进行操作；⑥便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。

总线的逻辑电路有些是三态的，即输出电平有三种状态：逻辑“0”，逻辑“1”和“高阻”态。

1.4计算机总线有哪些，分别是什么？【解】总线按其信号线上传输的信息性质可分为三组：①数据总线，一般情况下是双向总线；②地址总线，单向总线，是微处理器或其他主设备发出的地址信号线；③ 控制总线，微处理器与存储器或接口等之间1．5 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（DB）为双向结构，数据在CPU与存储器或I/O 接口之间的传送是双向的，（数据既可以读也可以写），其宽度通常与微处理器的字长相同。

可编程控制器辅导资料五主题：课件第三章第2节——存储器的数据类型与寻址方式学习时间：2016年10月31日－11月6日内容：我们这周主要学习课件第三章PLC的程序设计基础第2节PLC的编程语言与程序结构的相关内容。

希望通过下面的内容能使同学们加深对PLC的程序设计相关知识的理解。

一、学习要求1．掌握PLC的存储器的数据类型与寻址方式。

二、主要内容1．数据在存储器中存取的方式所有的数据在PLC中都是以二进制形式表示的，数据的长度和表示方式称为数据格式。

（1）用1位二进制数表示开关量二进制数的1位（bit）只有0和1这两种不同的取值，可以用来表示开关量（或称数字量）的两种不同状态。

位数据的数据类型为BOOL（布尔）类型。

S7-200的位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，例如I3.2，其中的区域标识符“I”表示输入，字节地址为3，位地址为2。

（2）多位二进制数可以用多位二进制数来表示数字，二进制又称为8421码，8位二进制数组成一个字节，相邻的两个字节组成一个字，相邻的4个字节组成双字（3）十六进制数十六进制数使用16个数字符号，即0～9和A～F，A～F分别对应于十进制数10～15。

（4）BCD码BCD码是二进制编码的十进制数的缩写，BCD码用4位二进制数的组合来表示1位十进制数。

例如十进制数23对应的BCD码为2#00100011。

2．CPU的存储区（1）输入映像寄存器I（输入继电器）输入继电器是PLC用来接收用户设备输入信号的接口，它的作用是接收来自现场的控制按钮、行程开关及各种传感器等的输入信号。

通过输入继电器，将PLC 的存储系统中与外部输入端子(输入点)建立起明确对应的连接关系，它的每1位对应1个数字量输入点。

输入继电器的状态是在每个扫描周期的输入采样阶段接收到的由现场送来的输入信号的状态（“1”或“0”）。

由于S7-200的输入映像寄存器是以字节为单位的寄存器，CPU一般按“字节.位”的编址方式来读取一个继电器的状态，也可以按字节（8位）、或者按字（2个字节、16位）来读取相邻一组继电器的状态。

PLC中存储器的数据类型与寻址方式一、数据在存储器中的存储方式1、数据格式及要求A〉数据格式：即指数据的长度和表示方式。

B〉要求：S7-200对数据的格式有一定的要求，指令与数据之间的格式一致才能正常工作。

2、用一位二进制数表示开关量A〉一位二进制数：一位二进制数有0（OFF）和1（ON）两种不同的取值，分别对应于开关量（或数字量）的两种不同的状态。

B〉位数据的数据类型：布尔（Bool）型。

C〉位地址：由存储器标识符、字节地址和位号组成，如I3.4等。

D〉其它CPU存储区的地址格式：由存储器标识符和起始字节号（一般取藕字节）组成，如V B 100、V W 100、V D 100等。

3、多位二进制数（8421码）A〉数及数制：数用于表示一个量的具体大小。

根据计数方式的不同，有十进制（D）、二进制（B）、十六进制（H）和八进制等不同的计数方式。

B〉二进制数的表示：在S7-200中用2#来表示二进制常数，例如“2# 10111010 ”。

C〉二进制数的大小：将二进制数的各位（从右往左第n位）乘以对应的位权（×2n-1），并将结果累加求和可得其大小。

例如：2# 10111010 =1×27+0×26+1×25+1×24+1×23+0×22+1×21+0×20 = 1864、十六进制数A〉十六进制数的引入：将二进制数从右往左每4位用一个十六进制数表示，可以实现对多位二进制数的快速准确的读写。

B〉不同进制数的表示方法：( 表3-2-1 不同进制数的表示方法) C〉十六进制数的表示：在S7-200中用16#来表示十六进制常数，例如“2# 1010 1110 0111 0101 可转换为16# AEF7 ”。

D〉十六进制数的大小：将十六进制数的各位（从右往左第n位）乘以对应的位权（×16n-1），并将结果累加求和可得其大小。

第3章数据的7种寻址方式，包括指令的格式，功能，指令的正误判断。

20位物理地址的生成：将段地址添上一个0（十六进制），再加上偏移地址。

数据传送指令：MOV PUSH,POP,XCHG,LEA,IN,OUT1、MOV ,注意指令的正误判断，可从3点入手。

（1）指令格式（2）数据大小是否超出范围（3）类型是否匹配。

通常，不能在两个内存单元间直接传送，段寄存器间不能直接传送，立即数不能直接传送到段寄存器，不能用CS作目的操作数。

2、PUSH 入栈指令，先减后压。

不能对字节进行压栈操作。

3、POP 出栈指令，先弹后加，将栈顶的一个字弹出到目的操作数。

4、EXCHG 交换指令。

不能在两个内存单元间直接交换。

5、LEA 取有效地址指令。

6、IN 输入指令，当端口大于255时，要用DX来表示端口号。

7、OUT 输出指令，当端口大于255时，要用DX来表示端口号算术运算等指令1、ADD AL，[1000H]例：AL=85H，BL=79H，执行指令ADD AL，BLAL= 0FEH ，CF= 0 ，OF= 02、SUB AL，BL3、INC [1000H] ERRORINC BYTE PTR [1000H]INC WORD PTR [1000H]该指令不影响CF标志4、DEC [1000H] ERRORDEC BX5、NEG AL 求相反数例：Y=X，X>=0; Y=|X|,X<0,编写程序段实现该功能MOV AL，XCMP AL，0JGE Y1NEG ALY1：MOV Y，ALHLT编程序的思路：取数据，在CPU里做运算，存数据；如果数据较多，通常要设指针，再取数据，取完数据后，修改地址指针，又取下一个数据，循环下去。

6、CMP AL，BL无符号数，A表示大，B表示小，E表示相等。

有符号数，G表示大，L表示小，E表示相等。

例：CMP AX，BXJGE NEXTXCHG AX，BXNEXT： CMP AX，CXJGE DONEXCHG AX，CXDONE：该程序段的功能是找AX，BX，CX中最大的数，并把最大的数放在AX中。

西门子200PLC存储器的数据类型与寻址方式一．存储器的数据类型与寻址方式1．位、字节、字和双字二进制数1位（bit）只有0和1两种不同的取值，可用来表示开关量（或称数字量）的两种不同的状态：通和断。

8位二进制数组成1个字节（Byte），第0位最低位（LSB）、第7位为最高位（MSB）。

两个字节组成1字（Word）。

两个字组成1双字（D表示双字）。

数据的位数与取值范围B（字节），8位值：无符号数十进制：0~255；十六进制：0~FFW（字），16位值：无符号数十进制：0~65535；十六进制：0~FFFFD（双字），32位值：无符号数十进制：0~4294967295；十六进制：0~FFFFFFFF2．数据的存取方式位存储单元的地址由字节地址和位地址组成，如：I3.2中的I表示区域标识符input，字节地址为3，位地址为2。

这种存取方式称为“字节.位”寻址方式。

输入字节IB3（B是Byte的缩写）由I3.0~I3.7这8位组成。

相邻的两个字节组成一个字，VW100表示由VB100和VB101组成的1个字，V表示区域标识符；W表示字（Word）；100表示起始字节的地址。

VD100表示由VB100~VB103组成的双字，V为区域标识符；D 表示存取双字（DoubleWord）；100为起始字节的地址。

二．存储取的寻址（I、Q、V、M、SM、L均可按位、字节、字和双字来存取）1．输入映像寄存器（I）寻址输入映像寄存器的标识符为I（I0.0~I15.7），在每个扫期描周的开始，CP对输入点进行采样，并将采样值存入映像寄存器中。

2．输出映像寄存器（Q）寻址输出映像寄存器的标识符为Q（Q0.0~Q15.7），在扫期描周的末尾，CPU输出映像寄存器数据传输给输出模块，再由后者驱动外部负载。

3．量存储器（V）寻址在程序执行的过程中存放中间结果，或用来保存与工序或任务有关的其他数据。

4．位存储区（M）区寻址内部存储器标志位（M0.0~M31.7）用来保存控制继电器的中间操作状态或其他控制信息。