微机原理作业及参考答案(修订20091016)

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。

第一章计算机基础（P32）1-1电子管，晶体管，中小规模集成电路、大规模、超大规模集成电路。

1-2把CPU和一组称为寄存器（Registers）的特殊存储器集成在一片大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中，这个器件才被称为微处理器。

以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器（ROM）、读写存储器（RAM）、输入／输出、接口电路及系统总线等所组成的计算机，称为微型计算机。

微型计算机系统是微型计算机配置相应的系统软件,应用软件及外部设备等.1-3写出下列机器数的真值：（1）01101110 （2）10001101（3）01011001 （4）11001110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=10101000 [x]反= 11010111 [x]补= 11011000（4）[x]原=10111111 [x]反= 11000000 [x]补=110000011-5 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）11111111 表示原码－127，反码－0，表示补码为－1（3）10000000 表示原码-0，反码-127，表示补码为－128（4）10000001 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。

微机原理答案习题11.什么是汇编语言，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。

微机原理课后习题答案第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ASC II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）：（1）85+60 （2）-85+60（3）85-60 （4）-85-60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。

微机原理作业参考答案第一次：P16 3,4,5,71.3冯。

诺依曼计算机的结构特点是什么？答：参考P51.4典型微机有哪三大总线？它们传送的是什么信息？答：有数据总线（DB ,双向，传送数据），地址总线（AB ,单向，传送CPU要访问的内存单元地址或D 端口的端口号），控制总线CB,双向，传送总线控制信息）。

1.5什么叫微处理器？什么叫微型计算机？什么叫微型计算机系统？三者有什么区别和联系？答：微型计算机系统可分为三个层次，BP：微处理器，微型计算机和微型计算机系统。

微处理器即CPU,是一片主要包含运算器、控制器、寄存器组和总线访问逻辑电路的芯片；微型计算机是以微处理器为核心，配上存储器（ROM、RAM ）、IX）接口电路及系统总线等所组成的计算机；以微型计算机为屮心，配以相应的外围设备以及控制微型计算机工作的软件，就构成了完整的微型计算机系统。

1.7试用示意图说明内存单元的地址和内存单元的内容，二者有何联系和区别？答：内存单元、内存单元的地址、内存单元的内容一这三个名词可类比为：房子、房子的地址、房子里住的人。

也就是说，内存单元是物理器件，8086CPU有二十根地址线，最多可访问1M （2^20）个内存单元。

内存单元按顺序被分配一个地址一第一个单元：0,第二个单元：1…最后一个单元：FFFFFH （或1048575D）。

每个内存单元可存储一个字节的数据。

图略，参考P7o第二彳欠作业：P54 1,2,3,6,7,9,11,132.18086从功能上分为哪两个部件？每个工作部件的功能、组成和特点分别是什么？答：分为执行部件OEU）和总线功能部件6U）两部分。

EU功能：执行算术/逻辑命令。

BE功能：访问内存或⑷ 端口，从屮读冯数据和读指令。

EU组成：ALU、EU控制器、寄存器组（通用、指针变址、标志）组成：指令队列、总线控制逻辑、物理地址生成逻辑（地址加法器、段寄存器、F ）EU、BU的特点和更详细的功能说明：参考P19o2.28086 +有几个通用寄存器，有几个变址寄存器，有几个地址指针寄存器？它们中通常哪几个寄存器可作为地址寄存器使用？答：通用寄存器：AX , BX , CX , DX ；变址寄存器：SI、DI；地址指针寄存器：BP、SP。

第一章习题答案1-1 请说明CPU的功能以及CPU是如何执行指令和程序的。

答：CPU的功能是执行程序和统筹处理计算机系统中各类事务。

CPU执行指令分为3步：取指令、分析指令、执行指令；计算机程序是由一条条指令按一定的顺序排列组成的，CPU执行程序的过程就是一条条指令累计执行的过程，其方式分为串行作业方式和流水线作业方式。

1-2 请说明单片机内部主要是由哪些部件组成的，并说明各部件的作用。

答：CPU：由控制器和运算器构成，控制器的作用是执行指令和协调系统各部件的工作；运算器的作用是进行逻辑运算和算术运算。

存储器：存储计算机工作时使用的信息，即指令代码和数据代码。

I/O接口电路：具有数据缓冲、数据隔离及数据转换的功能。

1-3 请问对于容量位8K的存储器芯片，它的地址线是多少根？答：8K=8192=213,故地址线为13根。

另附：存储器的数据线由存储器的字长决定，例如一块32K×16（存储器容量显示格式：存储单元数×存储单元的字长）的存储器，其地址线为15根，数据线为16根。

1-4 将十进制数78，134，分别用二进制数、十六进制数和8421BCD吗表示。

答：(78)D=(1001110)B=(4E)H=(01111000)8421BCD(134)D=(10000110)B=(86)H=(000100110100)8421BCD注：8421BCD码为4位表示一个十进制数符，本质是符号不是数值，所以不可省略0。

1-5 将下列真值分别转化为用8位和16位二进制数表示的原码、补码和反码。

X=1000100;[X]8位原=[X]8位反=[X]8位补=01000100；[X]16位原=[X]16位反=[X]16位补=0000000001000100X= -1000100[X]8位原=11000100，[X]8位反=10111011，[X]8位补=10111100；[X]16位原=1000000001000100，[X]16位反=1111111110111011，[X]16位补=1111111110111100；X= -0111111[X]8位原=10111111，[X]8位反=11000000，[X]8位补=11000001；[X]16位原=1000000000111111，[X]16位反=1111111111000000，[X]16位补=1111111111000001；1-6 将下列补码转化成二进制数的真值。

上册第一章P91.1 微处理器、微型计算机、微型计算机系统的区别是什么？答：（1）微型计算机中的运算器和控制器合起来称为中央处理器，也就是微处理器，又称微处理机。

（2）微型计算机是由cpu、主存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。

（3）微型计算机系统由微型计算机、输入/输出设备、外存储器、系统软件、电源、面板和机架等组成。

1.2微型计算机由哪些基本部分构成？微型计算机是由cpu、主存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。

1.4 说明CISC、RISC及其主要区别。

CISC是指复杂指令系统计算机，RISC是指精简指令系统计算机。

他们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。

RISC指令系统仅包含哪些必要的经常使用的指令，不经常使用的功能，往往通过基本指令组合来完成。

完成特殊功能时效率比较低。

CISC的指令系统比较丰富，一些特殊功能都有相应的指令。

处理特殊任务效率较高。

RISC对存储器操作相对简单，使对存储器访问的控制简化；而CISC机器的存储器操作指令较多，对存储器的访问有更多的指令直接操作，要求的控制逻辑比较复杂。

RISC在一条指令执行的适当地方可以响应中断；而CISC机器是在一条指令执行结束后响应中断。

RISC CPU的电路构成比CISC　CPU简单，因此面积小、功耗也更低；CISC电路CPU电路复杂，同水平比RISC CPU面积大、功耗大。

RISC CPU结构比较简单，布局紧凑规整，设计周期较短，比较容易采用一些并行计算的最新技术；CISC CPU结构复杂，设计周期长，技术更新难度大。

从使用角度看，RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用；CISC微处理器结构复杂，功能强大，实现特殊功能容易。

第二章2.1 8086CPU 由哪两大部分组成？简述它们的主要功能。

总线接口部件BIU跟执行部件EU。

总线接口部件（BIU）是联系微处理器内部与外部的重要通道，其主要功能是负责微处理器内部与外部的信息传递。