(完整版)微型计算机原理(第三章课后答案)
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微型计算机原理和接口技术第三章课后答案本文回答了微型计算机原理和接口技术第三章的课后题目,涵盖了数字逻辑电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路和存储器等内容。
1. 数字逻辑电路1.1. 逻辑电路和数字逻辑电路的基本概念逻辑电路是由逻辑门(与门、或门、非门等)和触发器等基本逻辑元件组合而成的电路。
数字逻辑电路是逻辑电路在数字系统中的应用,主要用于实现数字信号的逻辑运算和信号的转换等功能。
1.2. 数字逻辑门电路的组合和简化数字逻辑电路中常见的逻辑门有与门(AND)、或门(OR)、非门(NOT)等。
这些逻辑门可以通过组合和简化来构造更复杂的逻辑电路,例如与非门(NAND)、或非门(NOR)等。
1.3. 数字逻辑电路的时序特性数字逻辑电路的时序特性主要包括延迟时间、上升时间和下降时间等。
延迟时间表示信号经过电路的传播所需的时间,上升时间和下降时间表示信号从一个逻辑状态到另一个逻辑状态所需的时间。
2. 组合逻辑电路2.1. 组合逻辑电路的定义和特点组合逻辑电路是由多个逻辑门组合而成的电路,输入信号直接决定输出信号,不涉及时钟信号和状态存储。
2.2. 组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计方法主要有真值表法、卡诺图法和特征方程法。
真值表法通过列出输入输出的真值表来进行设计,卡诺图法通过画出卡诺图进行化简,特征方程法通过建立逻辑方程进行设计。
2.3. 组合逻辑电路的应用组合逻辑电路广泛应用于数字系统中,包括逻辑运算、数据选择、数据的编码和解码等功能。
3. 时序逻辑电路3.1. 时序逻辑电路的定义和特点时序逻辑电路是由触发器和组合逻辑电路组合而成的电路,通过时钟信号来控制触发器的状态转换。
时序逻辑电路具有状态存储的功能,可以实现存储和记忆功能。
3.2. 触发器和时序逻辑电路的设计方法触发器是时序逻辑电路的基本组件,常见的触发器包括SR 触发器、D触发器和JK触发器等。
时序逻辑电路的设计方法主要是通过状态转换图、状态转移表和重建方程等方法进行设计。
李伯成《微机原理》习题第三章3.1MOV AX,00H;立即寻址SUB AX,AX;寄存器寻址MOV AX,[BX];寄存器间接寻址MOV AX,TABLE;直接寻址MOV AL,ARAY1[SI];寄存器相对寻址MOV AX,[BX+6];寄存器相对寻址3.2若1KB的数据存放在TABLE以下,试编写程序将该数据拌到NEXT之下。
程序片段如下:ORG 100hMOV CX,03FFH;数据个数LEA SI,TABLE;源区首地址LEA DI,NEXT;目的区首地址AGAIN: MOV AL,[SI];MOV [DI],AL;搬移INC SIINC DI;移动地址指针DEC CX;循环计数器递减JNZ AGAIN;循环未结束转HLT;暂停TABLE DB 1024 dup ('A');源数据区NEXT DB 1024 dup (0);目的数据区3.3编写10个字(16位二进制数)之和的程序ORG 100hLEA SI,ADD1;LEA DI,ADD2;LEA BX,SUM;MOV CL,CONT;MOV CH,0; 循环初始化CLC;进位清零MADD1: MOV AX,[SI];读加数1ADC AX,[DI]ADD SI,2;移动源区地址指针ADD DI,2;移动目的区地址指针MOV [BX],AX;回存计算结果ADD BX,2;移动“和”存储区地址指针LOOP MADD1;循环控制HLT;暂停ADD1 DB 0FEH,86H,7CH,44h,56H,1FH,24H,01H,02H,33H;加数1ADD2 DB 56H,49H,4EH,0FH,9CH,22H,45H,11H,45H,21H;加数2SUM DB 10 DUP (0);和存储单元CONT DB 5 ;循环次数3.4 某16位二进制数,放在DATA连续的两个单元中,试编程求其平方根和余数,将其分别存放在ANS 和REMAIN中。
第二章 8086 体系结构与80x86CPU1.8086CPU 由哪两部份构成?它们的主要功能是什么?答:8086CPU 由两部份组成:指令执行部件<EU,Execution Unit>和总线接口部件<BIU,Bus Interface Unit>。
指令执行部件〔EU 主要由算术逻辑运算单元<ALU>、标志寄存器F R、通用寄存器组和E U 控制器等4个部件组成,其主要功能是执行指令。
总线接口部件<BIU>主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成,其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行,访问存储器或者I/O 端口读取操作数参加E U 运算或者存放运算结果等。
2.8086CPU 预取指令队列有什么好处? 8086CPU 内部的并行操作体现在哪里?答: 8086CPU 的预取指令队列由6个字节组成,按照8086CPU 的设计要求, 指令执行部件〔EU 在执行指令时,不是直接通过访问存储器取指令,而是从指令队列中取得指令代码,并分析执行它。
从速度上看,该指令队列是在C PU 内部,EU 从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。
8086CPU 内部的并行操作体现在指令执行的同时,待执行的指令也同时从内存中读取,并送到指令队列。
5.简述8086 系统中物理地址的形成过程。
8086 系统中的物理地址最多有多少个?逻辑地址呢?答: 8086 系统中的物理地址是由20 根地址总线形成的。
8086 系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20 位的物理地址。
采用分段结构的存储器中,任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部份构成,都是16 位二进制数。
通过一个20 位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。
具体做法是16 位的段基址左移4位<相当于在段基址最低位后添4个"0">,然后与偏移地址相加获得物理地址。
微机原理课后答案第一章:计算机系统简介1.1 问题1.计算机硬件系统由哪些部分组成?2.什么是计算机软件系统?3.计算机的主要功能有哪些?1.2 答案1.计算机硬件系统由以下几部分组成:–中央处理器(CPU)–内存(Memory)–外部设备(包括输入设备和输出设备)2.计算机软件系统是指计算机系统中的各种软件程序的集合,包括系统软件和应用软件。
系统软件用于管理和控制计算机硬件系统的运行,例如操作系统、编译器、数据库管理系统等。
应用软件用于实现各种具体的应用功能,例如文字处理软件、图形设计软件、游戏等。
3.计算机的主要功能包括:–进行数据的输入、输出和存储。
–进行数据的处理和运算。
–运行各种软件程序,实现各种功能。
第二章:计算机的基本组成部分2.1 问题1.什么是计算机的存储器?2.什么是计算机的输入设备?3.什么是计算机的输出设备?2.2 答案1.计算机的存储器是指计算机中用于存储数据和程序的设备,包括主存储器和辅助存储器。
主存储器又称为内存,是计算机中用于存放程序和数据的临时存储区域,其容量相对较小但访问速度很快。
辅助存储器是用于永久性存储数据和程序的设备,例如硬盘、固态硬盘或者光盘。
2.计算机的输入设备是用于将外部数据或命令输入到计算机中的设备,常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
3.计算机的输出设备是用于将计算机处理后的结果或数据输出到外部的设备,常见的输出设备包括显示器、打印机、音频设备等。
第三章:计算机的运算方法3.1 问题1.什么是计算机的算术运算?2.什么是计算机的逻辑运算?3.什么是计算机的数据转移?3.2 答案1.计算机的算术运算是指计算机对数字数据进行加、减、乘、除等运算的过程。
算术运算包括整数运算和浮点数运算。
整数运算是指对整数进行计算的过程,浮点数运算是指对带有小数部分的实数进行计算的过程。
2.计算机的逻辑运算是指计算机对逻辑数据进行与、或、非等运算的过程。
逻辑运算常用于判断和决策的场景,例如判断某个条件是否为真、执行不同的分支等。
单片机微型计算机原理及接口技术课后习题答案3章3-1简述模型机的工作过程(就以书上举例,叙述过程,本题内容较多,明白道理即可,不需详细记住)计算机的指令执行过程分为读取指令→分析指令→执行指令→保存结果在进行计算前,应做如下工作:①用助记符号指令(汇编语言)编写程序(源程序)②用汇编软件(汇编程序)将源程序汇编成计算机能识别的机器语言程序③将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放读取指令阶段(就以书上举例,理解过程即可):①CPU将程序计数器PC中的内容XXH送地址寄存器AR②程序计数器PC的内容自动加1,为取下一条指令做好准备③地址寄存器AR将XXH通过地址总线AB送至存储器地址译码器译码,选中XXH 单元。
④CPU发出“读”指令⑤所选中的XXH单元中的内容由存储器送至数据总线DB上⑥经数据总线DB,CPU将读出的XXH单元中的内容送至数据寄存器DR⑦数据寄存器DR将其送至指令寄存器IR,经过译码,CPU通过控制器发出执行该条指令的控制命令。
执行指令阶段(就以书上举例,理解过程即可)与读取类似(这里从略)3-2 STC15F2K60S2单片机的存储器分为哪几个空间?中断服务程序的入口地址分别是什么?32个通用寄存器各对应哪些RAM单元?STC15F2K60S2单片机的存储器分为四个空间,分别为程序Flash存储器,数据Flash 存储器,内部数据存储器和扩展数据存储器。
中断服务程序的入口地址分别为:0003H 外部中断0中断服务程序的入口地址000BH 定时/计数器0中断服务程序的入口地址0013H 外部中断1中断服务程序的入口地址001BH 定时/计数器1中断服务程序的入口地址0023H 串行通信口1中断服务程序的入口地址002BH ADC中断服务程序的入口地址0033H 低电压检测中断服务程序的入口地址003BH PCA中断服务程序的入口地址0043H 串行通信口2中断服务程序的入口地址004BH SPI中断服务程序的入口地址0053H 外部中断2中断服务程序的入口地址005BH 外部中断3中断服务程序的入口地址0063H 定时/计数器2中断服务程序的入口地址0083H 外部中断4中断服务程序的入口地址32个通用寄存器分为寄存器组0,1,2,3,每个组8个8位的工作寄存器(R0~R7),均存在于内部数据存储器的低128字节内,范围为00H-1FH寄存器组0 R0~R7对应00H-07H寄存器组1 R0~R7对应08H-0FH寄存器组2 R0~R7对应10H-17H寄存器组3 R0~R7对应18H-1FH3-3 位地址29H,61H,7FH,E0H,F1H,各对应哪些单元的哪些位?29H——RAM位寻址区字节地址25H,对应D1位61H——RAM位寻址区字节地址2CH,对应D1位7FH——RAM位寻址区字节地址2FH,对应D7位E0H——高128字节/特殊功能寄存器SFR区,寄存器ACC(字节地址E0H)的D0位;F1H——高128字节/SFR,寄存器B(字节地址F0H)的D1位。
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今,经历了哪几代?答:电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成?微处理器、微机、微机系统的关系是什么? 答:1、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接口,软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU;微处理器、存储器和输入输出设备组成微机;微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种?各用在什么应用领域中?答:按微处理器的位数,可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成?各部分的功能是什么?答:微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算;控制器的功能是根据指令的要求,对微型计算机各部分发出相应的控制信息,使它们协调工作,从而完成对整个系统的控制;寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代?Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术?答:第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术,如:RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线?有几种?功能是什么?答: 系统总线是传送信息的公共导线,微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
第三章课后题答案注:存储单元或寄存器名用“()”,表示存储单元或寄存器的内容寄存器名用“[]”,表示寄存器内容为一个内存单元的地址习题答案:1、指出指令中源操作数的寻址方式1)立即数寻址2)直接寻址3)寄存器间接寻址4)寄存器相对寻址5)寄存器寻址6)基址变址相对寻址7)寄存器寻址8)段内间接寻址9)端口间接寻址10)寄存器相对寻址11)立即数寻址12)立即数寻址2、指令是否正确,若不正确说明原因1)错误,立即数不能直接传送到段寄存器,可以用MOV AX,0100H MOVDS,AX两条指令实现2)错误,数据类型不匹配源操作数字节操作,目的操作数字操作数3)正确4)错误,端口地址>0FFH时,必须使用端口间接寻址方式。
可以用下两条指令实现:MOV DX,310H OUT DX,AL5)正确6)正确7)错误,没有同时用两个变址寄存器寻址内存单元的指令。
8)正确允许段超越9)错误,数据类型不匹配10)错误,BP不能作为间址寄存器11)正确12)错误,立即数不能作为目的操作数13)错误,堆栈指令不能用立即数14)错误,不能在两个内存单元之间直接用MOV指令传送数据。
15)错误,数据类型不匹配16)正确17)错误,CS段寄存器不能做目的操作数18)错误,没有指明操作数类型是字还是字节19)错误,端口间接寻址时,间址寄存器只能是DX不能是其它寄存器20)错误,移位指令和循环指令当操作次数大于1时,只能用CL存储操作次数。
21)错误,交换指令中不能用段寄存器22)错误,堆栈操作只能是字类型3、写出物理地址的计算表达式1)PA= (DS) * 10H + (DI)2)PA= (DS) * 10H + (BX) + (SI)3)PA= (DS) * 10H + (BX) + (DI) +54)PA= (ES) * 10H + (BX)5)PA= (DS) * 10H + 1000H6)PA= (DS) * 10H + (BX)+(DI)+2000H7)PA= (SS) * 10H + (BP)+(SI)8)PA= (DS) * 10H + (DI)4、计算物理地址1)PA= (DS) * 10H + (BX)=30000H+2000H=32000H2)PA= (DS) * 10H + (BX)+(SI)+1000H=30000H+2000H+0100H+1000H=33100H3)PA= (DS) * 10H + (BX)+(SI)=32100H4)PA= (ES) * 10H + (BX)=40000H+2000H=42000H5、代码段可寻址的空间范围:0E0000H~0EFFFFH6、(SP)=1FFEH,(AX)=5000H, (BX)=5000H7、两条指令的相同点:同为减法指令,均执行(AX)-09H操作;不同点:SUB指令有返回结果,而CMP指令没有返回结果。
单片机微型计算机原理及接口技术课后习题答案3章3-1简述模型机的工作过程(就以书上举例,叙述过程,本题内容较多,明白道理即可,不需详细记住)计算机的指令执行过程分为读取指令→分析指令→执行指令→保存结果在进行计算前,应做如下工作:①用助记符号指令(汇编语言)编写程序(源程序)②用汇编软件(汇编程序)将源程序汇编成计算机能识别的机器语言程序③将数据和程序通过输入设备送入存储器中存放读取指令阶段(就以书上举例,理解过程即可):①CPU将程序计数器PC中的内容XXH送地址寄存器AR②程序计数器PC的内容自动加1,为取下一条指令做好准备③地址寄存器AR将XXH通过地址总线AB送至存储器地址译码器译码,选中XXH 单元。
④CPU发出“读”指令⑤所选中的XXH单元中的内容由存储器送至数据总线DB上⑥经数据总线DB,CPU将读出的XXH单元中的内容送至数据寄存器DR⑦数据寄存器DR将其送至指令寄存器IR,经过译码,CPU通过控制器发出执行该条指令的控制命令。
执行指令阶段(就以书上举例,理解过程即可)与读取类似(这里从略)3-2 STC15F2K60S2单片机的存储器分为哪几个空间?中断服务程序的入口地址分别是什么?32个通用寄存器各对应哪些RAM单元?STC15F2K60S2单片机的存储器分为四个空间,分别为程序Flash存储器,数据Flash 存储器,内部数据存储器和扩展数据存储器。
中断服务程序的入口地址分别为:0003H 外部中断0中断服务程序的入口地址000BH 定时/计数器0中断服务程序的入口地址0013H 外部中断1中断服务程序的入口地址001BH 定时/计数器1中断服务程序的入口地址0023H 串行通信口1中断服务程序的入口地址002BH ADC中断服务程序的入口地址0033H 低电压检测中断服务程序的入口地址003BH PCA中断服务程序的入口地址0043H 串行通信口2中断服务程序的入口地址004BH SPI中断服务程序的入口地址0053H 外部中断2中断服务程序的入口地址005BH 外部中断3中断服务程序的入口地址0063H 定时/计数器2中断服务程序的入口地址0083H 外部中断4中断服务程序的入口地址32个通用寄存器分为寄存器组0,1,2,3,每个组8个8位的工作寄存器(R0~R7),均存在于内部数据存储器的低128字节内,范围为00H-1FH寄存器组0 R0~R7对应00H-07H寄存器组1 R0~R7对应08H-0FH寄存器组2 R0~R7对应10H-17H寄存器组3 R0~R7对应18H-1FH3-3 位地址29H,61H,7FH,E0H,F1H,各对应哪些单元的哪些位?29H——RAM位寻址区字节地址25H,对应D1位61H——RAM位寻址区字节地址2CH,对应D1位7FH——RAM位寻址区字节地址2FH,对应D7位E0H——高128字节/特殊功能寄存器SFR区,寄存器ACC(字节地址E0H)的D0位;F1H——高128字节/SFR,寄存器B(字节地址F0H)的D1位。
《微型计算机原理与接口技术》清华大学出版社冯博琴吴宁主编课后答案第1章基础知识1。
1 计算机中常用的计数制有哪些?解:二进制、八进制、十进制(BCD)、十六进制。
1。
2 什么是机器码?什么是真值?解:把符号数值化的数码称为机器数或机器码,原来的数值叫做机器数的真值。
1.3 完成下列数制的转换。
微型计算机的基本工作原理汇编语言程序设计微型计算机接口技术建立微型计算机系统的整体概念,形成微机系统软硬件开发的初步能力。
解:(1)166,A6H (2)0。
75(3)11111101.01B, FD。
4H(4 )5B.AH, (10010001.011000100101)BCD1.4 8位和16位二进制数的原码、补码和反码可表示的数的范围分别是多少?解:原码(—127~+127)、(-32767~+32767)补码(—128~+127)、(-32768~+32767)反码(—127~+127)、(—32767~+32767)1。
5 写出下列真值对应的原码和补码的形式。
(1)X= -1110011B (2)X= -71D(3)X= +1001001B 解:(1)原码:11110011 补码:10001101 (2)原码:11000111 补码:10111001 (3)原码:01001001 补码:01001001 1。
6 写出符号数10110101B的反码和补码。
解:11001010,110010111.7 已知X和Y的真值,求[X+Y]的补码。
(1)X=—1110111B Y=+1011010B (2)X=56D Y= —21D 解:(1)11100011 (2)001000111。
8 已知X= —1101001B,Y= -1010110B,用补码求X-Y的值。
解:111011011.9 请写出下列字符的ASCII码。
4A3- !解:34H,41H,33H,3DH,21H1.10 若给字符4和9的ASCII码加奇校验,应是多少?解:34H,B9H1。
《微型计算机原理及应用》习题解答第一章基础知识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】ADD AL,12H指令的取指过程: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MEMR;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IO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,即: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)、I/O接口电路及系统总线等所组成的计算机;以微型计算机为中心,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---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---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P7。
第二次作业:P54 1,2,3,6,7,9,11,132.1 8086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(EU)和总线功能部件(BIU)两部分。
EU功能:执行算术/逻辑命令。
BIU功能:访问内存或I/O端口,从中读/写数据和读指令。
EU组成:ALU、EU控制器、寄存器组(通用、指针变址、标志)BIU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、IP)EU、BIU的特点和更详细的功能说明:参考P19。
第一章学习指导:1.掌握十六进制、二进制、BCD(十进制数)、ASCII码2.掌握有符号数(补码、原码)、无符号数计算机的表示方法以及表示范围3.掌握补码运算4.了解计算机基本组成及工作原理5.了解新技术6.了解计算机主要性能指标2、完成下列数制之间的转换。
(1)01011100B=92D (3)135D=10000111B (5)10110010B=262Q=B2H3、组合型BCD码和非组合型BCD码有什么区别?写出十进制数254的组合型BCD数和非组合型数。
答:组合型BCD码用高四位和低四位分别对应十进制数的个位和十位,其表示范围是0~99;非组合型BCD码用一个字节的低四位表示十进制数,高四位则任意取值,表示范围为0~9。
组合型:254=(001001010100)BCD非组合型:254=(00000010 00000101 00000100)BCD7、计算机为什么采用补码形式存储数据?当计算机的字长n=16,补码的数据表示范围是多少?答:在补码运算过程中,符号位参加运算,简化了加减法规则,且能使减法运算转化为加法运算,可以简化机器的运算器电路。
+32767~ -32768。
9、设计算机字长n=8,求下列各式的[X+Y]补和[X-Y]补,并验证计算结果是否正确。
(1)X=18,Y=89 [X+Y]补=00010010+01011001=01101011B=107D 正确[X-Y]补=10111001B=00010010+10100111=(-71D)补正确(2)X=-23,Y=-11 [X+Y]补=11101001+11110101=11011110B=(-34D)补正确[X-Y]补=11101001+00001011=11110100B=(-12D)补正确(3)X=18,Y=-15 [X+Y]补=00010010+11110001=00000011B=(3D)补正确[X-Y]补=00010010+00001111=00100001B=(33D)补正确(4)X=-18,Y=120 [X+Y]补=11101110+01111000=01100110B=(102D)补正确[X-Y]补=11101110+10001000=01110110B=(123D)补由于X-Y=-138 超出了机器数范围,因此出错了。
微型计算机原理及应⽤课后答案(供参考)第1章习题1.3简述3个门电路的基本元素在电路中对电平⾼低的作⽤。
答:与、或、⾮。
1.4 布尔代数有哪两个特点?答:(1)值只有两个;(2)只有与、或、反3种运算。
1.5 布尔代数的“或运算”结果可⽤哪两句话来归纳?其“与运算”⼜可归纳成哪两句话“答:(1)“或运算”运算结果为有⼀真必为真,两者皆假才为假。
(2)“与运算”有⼀假即为假,两者皆真才为真。
1.6 什么叫原码、反码及补码?答:原码就是⼀个数的机器数。
反码:将原码每位取反,即为反码。
更准确的是:正数的反码就等于它的原码;负数的反码就是它的原码除符号位外,各位取反。
补码:反码加1就是补码。
更准确的是:正数的补码就等于它的原码;负数的补码就是它的反码加1。
1.7 为什么需要半加器和全加器,它们之间的主要区别是什么?答:(1)因为加法的第⼀位没有进位,所以⽤半加器即可;⽽第⼆位起可能有进位,故需要考虑全加器;(2)两者的区别是半加器为双⼊双出,全加器为三⼊双出。
第2章习题2.2 触发器、寄存器及存储器之间有什么关系?请画出这⼏种器件的符号。
答:触发器是存放⼀位⼆进制数字信号的基本单元。
触发器是计算机的记忆装置的基本单元,也可以说是记忆细胞。
触发器可以组成寄存器,寄存器⼜可以组成存储器。
寄存器和存储器统称为计算机的记忆装置。
(2)其符号分别表⽰如下:2.4 累加器有何⽤处?画出其符号。
答:累加器作为ALU运算过程的代数和的临时存储处。
2.5 三态输出电路有何意义?其符号如何画?答:三态输出电路使得⼀条信号传输线既能与⼀个触发器接通,也可以与其断开⽽与另外⼀个触发器接通,从⽽使得⼀条信号线可以传输多个触发器的信息。
2.6 何谓L门及E门?它们在总线结构中有何⽤处?答:(1)L门:⾼电平时使数据装⼊、低电平时数据⾃锁其中的电路;E门:E门即三态门,当选通端E门为⾼电平时,可将信息从A端送到B端。
(2)L门专管对寄存器的装⼊数据的控制,⽽E门志管由寄存器输出数据的控制。
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。
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。
DI(Destination Index)称为目的变址寄存器。
DI存放目的串在附加数据段内的偏移地址。
(3)段寄存器:用于存放段地址
CS(Code Segment)称为代码段寄存器,用来存储程序当前使用的代码段的段地址。
CS的内容左移4位再加上指令指针寄存器IP的内容就是下一条要读取的指令在存储器中的物理地址。
DS(Data Segment)称为数据段寄存器,用来存放程序当前使用的数据段的段地址。
DS 的内容左
移4位再加上按指令中存储器寻址方式给出的偏移地址即得到对数据段指定单元进行读写的物理地址。
SS(Stack Segment)称为堆栈段寄存器,用来存放程序当前所使用的堆栈段的段地址。
堆栈是存
储器中开辟的按“先进后出”原则组织的一个特殊存储区,主要用于调用子程序或执行中断服务程
序时保护断点和现场。
ES(Extra Segment)称为附加数据段寄存器,用来存放程序当前使用的附加数据段的段地址。
附
加数据段用来存放字符串操作时的目的字符串。
(4)控制寄存器IP(Instmcdon Pointer)称为指令指针寄存器,用来存放下一条要读取的指令在代码段内的偏移地
址。
用户程序不能直接访问IP。
FLAGS称为标志寄存器,它是一个16位的寄存器,但只用了其中9位,这9位包括(个状态标
志位和3个控制标志位。
它用来反映算术运算和逻辑运算结果的一些特征,或用来控制CPU 的某种操作。
3.8086/8088CPU中有哪些寄存器可用来指示操作数在存储器中某段内的偏移地址?答:可用来指示段内偏移地址的寄存器共有6个:IP、SP、BP、BX、SI、DI
4.8086/8088CPU中标志寄存器FLAGS有哪些标志位?它们的含义和作用如何?
答:标志寄存器中的标志共有9个,分为两类:状态标志6个和控制标志3个。
其作用是:(1)状态标志:用来反映算术和逻辑运算结果的一些特征。
CF(Carry Flag)—进位标志位。
当进行加减运算时,若最高位发生进位或借位,则CF为1,否则为0。
该标志位通常用于判断无符号数运算结果是否超出了计算机所能表示的无符号数的范围。
PF(Parity Flag)—奇偶标志位。
当指令执行结果的低8位中含有偶数个1时,PF为1,否则为0。
AF(Auxiliary Flag)—辅助进位标志位。
当执行一条加法或减法运算指令时,若结果的低字节的
低4位向高4位有进位或借位,则AF为1,否则为0。
ZF(Zero Flag)—零标志位。
若当前的运算结果为0,则ZF为1,否则为00
SF(Sign Flag)—符号标志位。
当运算结果的最高位为1时,SF=1,否则为00
OF(Overflow Flag)—溢出标志位。
当运算结果超出了带符号数所能表示的数值范围,即溢出时,
OF=1,否则为0。
该标志位通常用来判断带符号数运算结果是否溢出o(2)控制标志位:用来控制CPU的操作,由程序设置或清除。
它们是:
TF(TrapFlag)—跟踪(陷阱)标志位。
它是为测试程序的方便而设置的。
若将TF置1,8086/8088CPU处于单步工作方式,否则,将正常执行程序。
IP(Interrupt Flag)—中断允许标志位。
它是用来控制可屏蔽中断的控制标志位。
若用STI指令将
IF置1,表示允许CPU接受外部从INTR引脚上发来的可屏蔽中断请求信号;若用CLI指令将IP清
0,则禁止CPU接受可屏蔽中断请求信号。
IF的状态对非屏蔽中断及内部中断没有影响。
DF(DirectionFlag)—方向标志位。
若用STD将DF置1,串操作按减地址方式进行,也就是说,从高地址开始,每操作一次地址自动递减;若用CLD将DF清0,则串操作按增地址方式进行,即每操作一次地址自动递增。
5.8086/8088CPU的地址总线有多少位?其寻址范围是多少?答:8086/8088地址总线有20根,寻址范围1MB
6.什么叫指令队列?8086/8088CPU中指令队列有什么作用?其长度分别是多少?答:(1)指令队列:采用“先进先出”原则,按顺序存放预执行指令的缓冲器称为指令队列。
(2)指令队列的作用:存放EU将要执行的指令,使CPU的取指和执行指令能并行工作。
(3)指令队列的长度:8086为6个字节,8088为4个字节。
7.Intel8086与8088有何区别?答:8086与8088的区别有三处:(1)外部数据总线位数不同(即地址/数据分时复用引脚条数不同);8086为16位:AD15~AD0。
8088为8位:
AD7~AD0。
(2)内部指令队列缓冲器长度不同;8086有6个字节。
当指令队列出现2个空字节时,BIU将取指补充。
8086有4个字节。
当指令队列出现1个空字节时,BIU将取指补充。
(3)外部某些控制总线定义不同。
①8086的28号引脚定义为M/IO(S2),8088定义为IO/M(S2)
②8086的34号引脚定义为BHE/S7,8088定义为SS0/(HIGH)
8.简述8086CPU使用地址锁存信号ALE将地址A15~A0与数据D15~D0分开的工作原理。
答:在任何一个总线周期的T1状态,ALE均为高电平,以表示当前地址/数据复用线上的输出的是
地址信息,在ALE由高变低的下降沿时把地址装入地址锁存器,而在T2、T3和T4状态,ALE均为低电平,以表示当前地址/数据复用线上的输出的是数据信息,此时通过数据收发器进行传送。
9.什么是逻辑地址?什么是物理地址?若已知逻辑地址为BA00:A800,试求物理地址。
答:逻辑地址:由段地址和偏移地址表示的存储单元地址称为逻辑地址。
物理地址:CPU对存储器进行访问时实际所使用的20位地址称为物理地址。
若逻辑地址为BA00H:A800H
则物理地址=BA00H×10H+A800H=C4800H
10.简述堆栈指针寄存器SP的功能及堆栈的操作过程。
答:(1)SP的功能:指示进栈和出栈操作时的偏移地址。
(2)堆栈的操作过程:进栈时,先将SP-2,再将数据压入堆栈(即先移后入);出栈时,先将数据弹出堆栈,再将SP+2(即先出后移)。