第3章微型计算机CPU

第1章计算机概述1：计算机的类型有哪些？简述它们的特点目前国际上比较流行的计算机分类是：巨型计算机、主机（大、中型机）、小型计算机、和个人计算机。

巨型计算机指运算速度快、存储容量大的高性能计算机，它采用了大规模并行处理的体系结构，CPU由数以百计、千计的处理器组成，有极强的运算处理能力。

计算机的运算速度平均每秒1000万次以上；存贮容量在1000万位以上。

巨型机的研制水平是一个国家计算机技术水平的重要标志。

主机（大、中型机）大型机的运算速度一般在100万次/秒至几千万次/秒，通常用每秒运行多少万次来作为运算速度单位，字长32～64位，主存容量在几百兆字节以上，。

它有比较完善的指令系统，丰富的外部设备和功能齐全的软件系统。

其特点是通用，有极强的综合处理能力。

中型机的规模介于大型机和小型机之间。

小型机的机器规模小、结构简单、设计试制周期短，便于及时采用先进工艺技术，软件开发成本低，易于操作维护。

微型计算机是以微处理器（CPU）为核心，通过系统总线（BUS）将存储器、外围控制电路、输入输出接口连接起来的系统称为微型计算机。

若配有相应的外围设备(如显示器、键盘、打印机等)和系统软件，就组成了微型计算机系统(Micro Computer System)。

微型计算机具有以下特点：◆集成度高，体积小，重量轻，价格低廉；◆部件标准化，易于组装及维修；◆高可靠性及适应性。

2：微型计算机简单分哪几类？各有什么特点？微型计算机简单可分为常见的台式微型计算机即个人计算机PC，笔记本，及掌上电脑台式机具有：集成度高、体积较小价格低廉、部件标准化、，易于组装维修、高可靠性及适应性，计算能力强等特点；笔记本具有体积小重量轻，便于携带移动性强，耗电少功能强的特点;掌上电脑具有更小的体积、更轻的重量、更少的耗电和更强的可移动性的特点，其方便的上网功能正将加速“处处计算，移动计算”的时代到来。

；Flash存储器与RAM相比具有非易失性的优势，但是寿命短，可擦写次数少，读写速度慢，且不能完成完全随机读写。

微型计算机原理及应用第三版课后答案【篇一：《微型计算机原理及应用》课后习题答案】=txt>第一章1.1 解释题(1) 微处理器【解答】由大规模集成电路芯片构成的中央处理器（cpu），叫做微处理器。

(2) 微型计算机【解答】以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出接口电路、总线以及相应的辅助电路而构成的计算机裸机，叫做微型计算机。

(3) 微型计算机系统【解答】微型计算机系统由硬件系统和软件系统组成。

即由微型计算机、配以相应的外部设备（如打印机、显示器、键盘、磁盘机等），再配以足够的软件而构成的系统。

(4) 单板机【解答】将微处理器、ram、rom以及i/o接口电路，再配上相应的外设（如小键盘、led显示器等）和固化在rom中的监控程序等，安装在一块印刷电路板上构成的微型计算机系统称为单板机。

(5) 运算器【解答】运算器是直接完成各种算术运算、逻辑运算的部件，主要由alu（arithmetic and logic unit,算术逻辑部件）、通用寄存器、标志寄存器等组成。

(6) 地址总线【解答】地址总线是cpu对内存或外设进行寻址时，传送内存及外设端口地址的一组信号线。

地址总线的条数多少决定了cpu的寻址能力。

(7) 数据总线【解答】数据总线是cpu与内存或外设进行信息交换时，所用的一组数据信号线。

它决定了cpu一次并行传送二进制信息的位数，反映出cpu的“字长”这个重要性能指标。

(8) 控制总线【解答】控制总线是在cpu与外部部件之间传送控制信息（如读/写命令、中断请求命令等）的一组信号线。

1-2 单片机应包括哪些基本部件？其主要应用于哪些领域？【解答】一般单片机芯片中包括微处理器、ram、rom、i/o接口电路、定时器/计数器，有的还包括a/d、d/a转换器等。

其主要应用于智能化仪器仪表及工业控制领域。

1-3 按图1-11和图1-12，写出取第二条指令操作码和执行第二条指令的过程。

【解答】1) ip的值（002h）送入地址寄存器ar；2) ip的内容自动加1，变为003h；3) ar将地址码通过地址总线送到存储器的地址译码器，经译码后选中002h单元；4) 微处理器给出读命令；5) 所选中的002h单元内容04h送上数据总线db；6) 数据总线db上的数据04h送到数据寄存器dr；7) 因是取指操作，取出的是指令操作码04h，即由dr送入指令寄存器ir；8) ir中的操作码经指令译码器id译码后，通过pla发出执行该指令的有关控制命令。

项目三选购和维护一台计算机第三节微型计算机的系统组成【教学目标】⏹了解微机主机的组成⏹了解微机外存储器的分类及特点⏹了解微机输入设备的分类及特点⏹了解微机输出设备的分类及特点【教学时序】一、微型计算机的系统组成下图所示为一台多媒体微型计算机的系统组成，它包括主机、显示器、键盘、鼠标、音箱和耳机等。

1．主机微机的主机箱内一般安装着系统主板（包括CPU和内存等）、外存（软盘、硬盘和光盘）、总线扩展槽、输入输出接口电路（显示适配卡、打印适配卡、声音卡、视频卡和Modem卡）等。

（1）主板主板也称系统主板或母板，它是一块电路板，用来控制和驱动整个微型计算机，是微处理器与其他部件连接的桥梁。

主板主要组成：■CPU插座■内存插槽■总线扩展槽■外设接口插座■串行和并行端口（2）CPU■CPU是微型计算机的心脏，主要包括运算器和控制器。

■微型计算机的处理功能是由CPU来完成的。

■CPU芯片决定了计算机的档次，CPU的性能直接决定了微型计算机的性能。

■CPU的主要性能指标有两个：字长和主频。

字长(位)：指CPU一次能处理的二进制数的位数。

CPU字长越长，性能越强。

PC机的字长，已由8088的准16位(运算用16位，I／O用8位)发展到现在的32位、64位。

主频(Mhz)：CPU工作的时钟频率，单位为MHz（兆赫兹）。

主频越高处理数据速度越快。

如Pentium III 800表示CPU型号为Pentium III，主频为800MHz。

Pentium 4 2.0G表示CPU型号为Pentium 4，主频为2.0GHz。

（3）内存（主存储器或主存）内存用于存放计算机当前正在运行的程序和数据，它可被CPU访问，直接与CPU交换信息。

其特点是：读写速度快，但容量较小，价格也较高。

内存储器目前大多采用半导体存储器，按功能分为RAM（Random Access Memory，随机存储器）和ROM（read only Memory，只读存储器）两类。

微型计算机中的cpu主要包括哪两个部件微型计算机中的cpu主要包括哪两个部件在信息化时代的今天，计算机成为每一个人在生活中都会使用的工具，那么你们知道我们使用微型计算机中的cpu主要包括哪两个部件?今天就让我带你们走进计算机的世界，去了解它到底是由哪些东西组成的。

微型计算机中的cpu主要包括运算器和控制器两大部件。

【拓展阅读】计算机的硬件组成简介1.主板电脑机箱主板，又叫主机板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard);它分为商用主板和工业主板两种。

它安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。

主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O 控制芯片、键和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

2.中央处理器中央处理器(CPU，Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。

它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元，ALU Arithmetic Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。

3.内存内存是计算机中重要的部件之一，它是与CPU进行沟通的桥梁。

计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。

内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。

内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。

4.显卡显卡(Video card，Graphics card)全称显示接口卡，又称显示适配器，是计算机最基本配置、最重要的配件之一。

第三章微型计算机硬件组成1.微型计算机的基本结构由哪几部分构成？主机主要包括了哪些部件？答：微机的硬件主要由主机和外设两部分构成。

主机主要包括了主机板（主要有CPU和内存）、各类驱动器、电源、各类适配器等。

2．微机的发展方向是什么？答：以下五个方向高速化；超小型化；多媒体化；网络化；隐形化。

3．系统主板主要包括了哪些部件？答：CPU、内存、接口等。

4．衡量CPU性能的主要技术指标有哪些？答：字长：即内部数据总线的位数位宽：即外部数据总线的位数外频：即CPU总线频率，是由主板为CPU提供的基准时钟频率。

主频：即CPU内核电路的实际运行频率，也称内频。

生产工艺技术：即集成电路的集成化程序。

5．微机的内部存储器按其功能特征可分为几类？各有什么区别？答：三类即RAM、ROM、CACHERAM：存放操作系统、系统软件及用户程序等；可读写；关机内容将全部消失。

ROM：存放BIOS；只可读；关机内容仍然存在。

CACHE：暂存RAM向CPU传送的数据；速度快；容量小；价格贵。

6．外存上的数据能否被CPU直接处理？答：不能。

7．高速缓冲存储器的作用是什么？答：暂存RAM向CPU传送的数据。

8．常用的外存储器有哪些？各有什么特点？答：有磁介质存储器、光介质存储器和移动存储产品。

磁介质存储器：以磁性物质为其制作材料，运用磁的物理特性实现二进制数据的存取。

光介质存储器：利用激光在介质上二进制数据的存取。

移动存储产品。

不固定于计算机上，可方便移动、携带的新型存储设备。

9．什么是总线？按总线传输的信息特征可将总线分为哪几类？各自的功能是什么？答：所谓总线是指计算机内部数据传输的通道即连线。

按总线传输的信息特征可将总线分类为数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线：用于CPU与内存或I/O接口之间的数据传递。

地址总线：用于存储单元或I/O接口地址信息的传递。

控制总线：用于控制器所发出的控制信号的传递。

10．什么是接口？计算机上常见的接口有哪些？答：接口主要是指外部设备接口，是外部设备与计算机连接的端口。

微型计算机的基本结构第一篇：微型计算机的基本结构概述微型计算机（Personal Computer，简称PC）是一种广泛应用于个人日常工作和娱乐等方面的计算机，其基本结构由五个部分构成，分别是中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）、存储器、输入设备、输出设备和系统总线。

1. 中央处理器中央处理器是微型计算机最核心的部分，它是负责处理各种指令和数据的大脑。

CPU的性能直接影响着计算机的整体运行速度，因此在选择CPU时需要根据自己的需求选购合适的型号。

CPU主要由控制器和算术逻辑单元组成，其中控制器负责指导CPU完成各种操作，而算术逻辑单元则负责实现各种算术和逻辑运算。

除此之外，CPU还包括寄存器和高速缓存，它们的作用是缓存一些频繁使用的指令和数据，以提高CPU的运行效率。

2. 存储器存储器是微型计算机中用于存储数据和指令的部分，包括随机存储器（Random Access Memory，简称RAM）和只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）。

RAM是计算机中最常见的存储器，它可以被操作系统和应用程序用来存储临时数据和程序代码。

RAM的容量通常按照兆字节（Megabyte，简称MB）或者千字节（Kilobyte，简称KB）来计算，容量越大，能够同时存储的数据和程序代码就越多。

ROM是一类只能读取，不能写入的存储器，其中记录了一些固定的程序代码和数据。

ROM中的程序和数据不会被操作系统和应用程序改变，因此可以保证系统的稳定性和安全性。

3. 输入设备输入设备是用来输入数据和指令到计算机中的设备，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等。

键盘是计算机最常见的输入设备，可以输入各种文字和命令；而鼠标则可以通过移动鼠标指针来控制计算机的操作。

4. 输出设备输出设备是用来将计算机处理的结果显示给用户的设备，常用的输出设备有显示器、打印机、音响等。

其中显示器可以显示计算机处理的图像和文字，而打印机则可以将计算机处理的结果打印出来。

微型计算机原理及应用第三版课后答案【篇一：《微型计算机原理及应用》课后习题答案】=txt>第一章1.1 解释题(1) 微处理器【解答】由大规模集成电路芯片构成的中央处理器（cpu），叫做微处理器。

(2) 微型计算机【解答】以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出接口电路、总线以及相应的辅助电路而构成的计算机裸机，叫做微型计算机。

(3) 微型计算机系统【解答】微型计算机系统由硬件系统和软件系统组成。

即由微型计算机、配以相应的外部设备（如打印机、显示器、键盘、磁盘机等），再配以足够的软件而构成的系统。

(4) 单板机【解答】将微处理器、ram、rom以及i/o接口电路，再配上相应的外设（如小键盘、led显示器等）和固化在rom中的监控程序等，安装在一块印刷电路板上构成的微型计算机系统称为单板机。

(5) 运算器【解答】运算器是直接完成各种算术运算、逻辑运算的部件，主要由alu（arithmetic and logic unit,算术逻辑部件）、通用寄存器、标志寄存器等组成。

(6) 地址总线【解答】地址总线是cpu对内存或外设进行寻址时，传送内存及外设端口地址的一组信号线。

地址总线的条数多少决定了cpu的寻址能力。

(7) 数据总线【解答】数据总线是cpu与内存或外设进行信息交换时，所用的一组数据信号线。

它决定了cpu一次并行传送二进制信息的位数，反映出cpu的“字长”这个重要性能指标。

(8) 控制总线【解答】控制总线是在cpu与外部部件之间传送控制信息（如读/写命令、中断请求命令等）的一组信号线。

1-2 单片机应包括哪些基本部件？其主要应用于哪些领域？【解答】一般单片机芯片中包括微处理器、ram、rom、i/o接口电路、定时器/计数器，有的还包括a/d、d/a转换器等。

其主要应用于智能化仪器仪表及工业控制领域。

1-3 按图1-11和图1-12，写出取第二条指令操作码和执行第二条指令的过程。

【解答】1) ip的值（002h）送入地址寄存器ar；2) ip的内容自动加1，变为003h；3) ar将地址码通过地址总线送到存储器的地址译码器，经译码后选中002h单元；4) 微处理器给出读命令；5) 所选中的002h单元内容04h送上数据总线db；6) 数据总线db上的数据04h送到数据寄存器dr；7) 因是取指操作，取出的是指令操作码04h，即由dr送入指令寄存器ir；8) ir中的操作码经指令译码器id译码后，通过pla发出执行该指令的有关控制命令。

微型计算机原理第三章80X86微处理器1．简述8086／8088CPU中BIU和EU的作用，并说明其并行工作过程。

答：(1)BIU的作用：计算20位的物理地址，并负责完成CPU与存储器或I/O端口之间的数据传送。

(2)EU的作用：执行指令，并为BIU提供所需的有效地址。

(3)并行工作过程：当EU从指令队列中取出指令执行时，BIU将从内存中取出指令补充到指令队列中。

这样就实现了取指和执行指令的并行工作。

2．8086／8088CPU内部有哪些寄存器?其主要作用是什么?答：8086／8088CPU内部共有14个寄存器，可分为4类：数据寄存器4个，地址寄存器4个，段寄存器4个和控制寄存器2个。

其主要作用是：(1)数据寄存器：一般用来存放数据，但它们各自都有自己的特定用途。

AX(Accumulator)称为累加器。

用该寄存器存放运算结果可使指令简化，提高指令的执行速度。

此外，所有的I／O指令都使用该寄存器与外设端口交换信息。

BX(Base)称为基址寄存器。

用来存放操作数在内存中数据段内的偏移地址，CX(Counter)称为计数器。

在设计循环程序时使用该寄存器存放循环次数，可使程序指令简化，有利于提高程序的运行速度。

DX(Data)称为数据寄存器。

在寄存器间接寻址的I／O指令中存放I／O端口地址；在做双字长乘除法运算时，DX与AX一起存放一个双字长操作数，其中DX存放高16位数。

(2)地址寄存器：一般用来存放段内的偏移地址。

SP(Stack Pointer)称为堆栈指针寄存器。

在使用堆栈操作指令(PUSH或POP)对堆栈进行操作时，每执行一次进栈或出栈操作，系统会自动将SP的内容减2或加2，以使其始终指向栈顶。

BP(Base Pointer)称为基址寄存器。

作为通用寄存器，它可以用来存放数据，但更经常更重要的用途是存放操作数在堆栈段内的偏移地址。

SI(Source Index)称为源变址寄存器。

SI存放源串在数据段内的偏移地址。

第1章微型计算机系统〔习题〕简答题（2）总线信号分成哪三组信号（3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成（5）ROM-BIOS是什么（6）中断是什么（9）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么〔解答〕②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。

③PC机主存采用DRAM组成。

⑤ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。

⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。

⑨指令的处理过程。

处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。

〔习题〕填空题（2）Intel 8086支持___________容量主存空间，80486支持___________容量主存空间。

（3）二进制16位共有___________个编码组合，如果一位对应处理器一个地址信号，16位地址信号共能寻址___________容量主存空间。

（9）最初由公司采用Intel 8088处理器和（）操作系统推出PC机。

②1MB，4GB③216，64KB（9）IBM,DOS〔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。

第1章微机系统导论1.2微处理器、微型计算机和微型计算机系统之间有何联系与区别?答：微处理器是微型计算机的中央处理器，微型计算机是微型计算机系统硬件部分的核心部件。

微处理器是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件。

微型计算机又称主机，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机。

微型计算机系统是指以微型计算机为中心，配以相应的外围设备（如硬盘、显示器、键盘、鼠标等）、电源和辅助电路（统称硬件）以及指挥微型计算机工作的软件系统（如系统软件、应用软件）所构成的系统。

1.3一个基本的微机硬件系统的组成部分包括哪几部分？实际微机硬件系统一般都由哪些部件组成?答：一个基本的微机硬件系统的组成包括微处理器芯片、存储器芯片与输入输出接口芯片。

微处理器芯片是微机的运算和控制中心，存储器芯片（内存）用来存储程序和数据，输入输出接口芯片是微机与外设之间的接口。

主流微机硬件系统一般由主机（包括CPU、主存储器RAM、CPU外围芯片组和总线插槽）、外设接口卡、外部设备（如显示器、键盘、鼠标）及电源等部件组成。

1.6 一个最基本的微处理器由哪几部分组成？它们各自的主要功能是什么？答：一个最基本的微处理器由运算器、控制器和内部寄存器阵列3个部分组成。

运算器又称为算术逻辑单元（ALU），用来进行算术或逻辑运算以及位移循环等操作；控制器包括指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、可编程逻辑阵列（PLA），三者共同作用完成取指控制、执指控制等操作；内部寄存器的数量和类型视具体的微处理器类型而定，一般包括累加器、数据寄存器、程序计数器、地址寄存器和标志寄存器等，用以存放对应的数据，供控制器和运算器使用。

1.7 试说明程序计数器PC在程序执行过程中的具体作用与功能特点。

答：PC中存放着正待取出的指令的地址。

根据PC中的指令地址，CPU准备从存储器中取出将要执行的指令。

第三章 8086/8088微处理器及其系统 教材习题3.1-3.70参考答案3.1 为什么要研究8086/8088微处理器及其系统?这比直接研究32位微处理器及其系统有何优缺点?解:尽管8086/8088后续的80286、80386、80486以及Pentium系列CPU结构和功能已发生很大变化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，他们仍然是经典的8086/8088CPU的延续与提升。

3.2 8086 CPU有多少根数据线和地址线？它能寻址多少内存地址单元和I/O端口？8088CPU又有多少根数据线和地址线？为什么要设计8088CPU？解：8086 CPU有16根数据线和20根地址线，可寻址1MB存储单元和64KB的I/O端口。

8088 CPU 有16位内部数据线和8条外部数据总线，20根地址线。

8088 CPU 是8086 CPU的向下兼容版，这样设计主要为了与INTEL原有的8位外围接口芯片直接兼容。

3.3 8086 CPU内部按功能可分为哪两大部分？他们各自的主要功能是什么？解：从功能上讲，8086可分为两个部分，即总线接口单元（bus interface unit，BIU）和执行单元（execution unit ，EU）。

总线接口单元（BIU）的功能是负责CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。

EU的功能只是负责执行指令；执行的指令从BIU的指令队列缓冲器中取得，执行指令的结果或执行指令所需要的数据，都由EU向BIU发出请求，再由BIU经总线控制电路对存储器或外设存取。

3.4 8086 CPU内部的总线接口单元BIU由哪些功能部件组成？他们的基本操作原理是什么？解：BIU内有4个16位的段地址寄存器CS、DS、SS和ES，16位指令指针IP，6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。

基本操作原理是BIU要从内存取指令送到指令队列缓冲器；CPU执行指令时，总线接口单元要配合执行单元从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行单元，或者把执行单元的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。