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微机原理与接口技术

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《微机原理与接口技术》习题解答

习题1

1.1 冯·诺依曼型计算机的设计方案有哪些特点？

【解答】冯·诺依曼型计算机的设计方案是“存储程序”和“程序控制”，有以下 5方面特点：

（1）用二进制数表示数据和指令；

（2）指令和数据存储在内部存储器中，按顺序自动依次执行指令；

（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成基本硬件系统；

（4）由控制器来控制程序和数据的存取及程序的执行；

（5）以运算器为核心。

1.2 微处理器和微型计算机的发展经历了哪些阶段？各典型芯片具备哪些特点？

【解答】经历了6代演变，各典型芯片的特点如表1-1所示。

表1-1 微处理器的发展及典型芯片的特点

发展时代类别典型芯片及性能特点

第一代

（1971~1973 年）

4、8 位低

档微处理

器

Intel 4004 集成 2300 多个晶体管，主频 108KHz，寻址 640Byte，指令系统

简单；Intel 8008 采用 PMOS 工艺，集成 3500 晶体管，基本指令 48 条，主

频 500KHz。

第二代

（1974~1977 年）

8 位中高档

微处理器

Intel 8080 采用 NMOS 工艺，集成 6000 晶体管，主频 2MHz，指令系统较完

善，寻址能力增强，运算速度提高了一个数量级。

第三代

（1978~1984 年）

16 位

微处理器

Intel 8086 采用 HMOS 工艺，集成 29000 晶体管，主频 5MHz/8MHz/10MHz

，寻址 1MB。Intel 80286 集成度达到 13.4 万晶体管，主频 20MHz。

第四代

（1985~1992 年）

32 位

微处理器

Intel 80386 集成 27.5 万个晶体管，主频 33MHz，4GB 物理寻址。有分段存

储和分页存储部件，可管理 64TB 虚拟存储空间。Intel 80486 集成 120 万个

晶体管，包含浮点运算部件和 8KB 的一级高速缓冲存储器 Cache。

第五代

（1993~1999 年）

超级 32 位

微处理器

Intel Pentium 、 Pentium Pro 、 Pentium MMX 、 Pentium II 、 Pentium

III、Pentium 4 微处理器等，采用新式处理器结构，数据加密、视频压缩和

对等网络等方面性能有较大幅度提高。

第六代

（2000 年以后）

64 位

微处理器

Merced

由 Intel 公司与 HP 公司联手开发的 Merced 采用全新的 IA-64 结构设计，是

一种采用长指令字、指令预测、分支消除、推理装入和其他一些先进技术

的全新结构微处理器。

1.3 微型计算机的特点和主要性能指标有那些?

【解答】除具有运算速度快、计算精度高、有记忆能力和逻辑判断能力、可自动连续工作等基本

特点以外，还具有功能强、可靠性高、价格低廉、结构灵活、适应性强、体积小、重量轻、功耗低、使

用和维护方便等。

微型计算机的性能指标与系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配备等有关。常用

的微型计算机性能指标主要有：字长、主频、内存容量、指令数、基本指令执行时间、可靠性、兼容性

性能价格比等。

1.4 常见的微型计算机硬件结构由哪些部分组成？各部分的主要功能和特点是什么？

【解答】微型计算机硬件一般由微处理器、内存储器、外存储器、系统总线、接口电路、输入/输

出设备等部件组成。

主要组成部件的功能和特点分析如下：

（1）微处理器：是微型计算机的核心部件，由运算单元ALU、控制单元、寄存器组以及总线接口

部件等组成，其功能是负责统一协调、管理和控制系统中的各个部件有机地工作。

（2）内存储器：用来存放计算机工作过程中需要的操作数据和程序。

可分为随机存储器RAM和只读存储器ROM。RAM存放当前参与运行的各种程序和数据，特点是信

息可读可写，存取方便，但信息断电后会丢失；ROM用于存放各种固定的程序和数据，特点是信息固

定不变，关机后原存储的信息不会丢失。

（3）系统总线：是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。

可分成数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB。

（4）输入/输出接口电路：完成微型计算机与外部设备之间的信息交换。由寄存器组、专用存储器

和控制电路等组成。

（5）主机板：由CPU插座、芯片组、内存插槽、系统BIOS、CMOS、总线扩展槽、串行/并行接口

各种跳线和一些辅助电路等硬件组成。

（6）外存储器：

使用最多的是磁盘存储器（软盘、硬盘）和光盘存储器。外存储器容量大，保存的信息不会丢失

（7）输入/输入设备：是微型计算机系统与外部进行通信联系的主要装置。常用的有键盘、鼠标、

显示器、打印机和扫描仪等。

1.5 什么是微型计算机的系统总线？说明数据总线、地址总线、控制总线各自的作用。

【解答】系统总线是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。

（1）数据总线：用来传送数据，主要实现CPU与内存储器或I/O设备之间、内存储器与I/O设备或

外存储器之间的数据传送。

（2）地址总线：用来传送地址。主要实现从CPU送地址至内存储器和I/O设备，或从外存储器传送

地址至内存储器等。

（3）控制总线：用于传送控制信号、时序信号和状态信息等。

1.6 什么是系统的主机板？由哪些部件组成？

【解答】CPU、RAM、ROM、I/O接口电路以及系统总线组成的计算机装置称为“主机”，主机的主

体则是主机板。主机板上主要有CPU插座、芯片组、内存插槽、系统BIOS、CMOS、总线扩展槽、串

行/并行接口、各种跳线和一些辅助电路等硬件。

1.7 计算机中有哪些常用的数制和码制？如何进行数制之间的转换？

【解答】数值数据经常用二进制、十进制、八进制和十六进制；字符数据使用ASCII码；表示十进

制数字用BCD码。

（1）十进制到二进制：整数部分连续除以2后“倒取余”，小数部分连续乘以2后“正取整”；

（2）二进制到十进制：将二进制数按权展开即可。

（3）二进制到八进制：将3位二进制一组对应1位八进制数码。

（4）八进制到二进制：将1位八进制数码对应3位二进制数码。

十六进制与二进制间转换与八进制与二进制间转换类似，只是比例关系为1位十六进制数码对应4

位二进制数码。

1.8 将下列十进制数分别转化为二进制数、十六进制数和压缩BCD码。

（1）15.32 （2）325.16 （3）68.31 （4）214.126

【解答】：

（1）15.32 = 1111.0101B = F.5H=00010101.00110010BCD。

（2）325.16 = 10000101.0001B = 85.1H= 001100100101.00010110BCD。

（3）68.31 = 1000100.0100B = 64.4H= 01101000.00110001BCD。

（4）214.126 = 11010110.0010B = D6.2H= 001000010100.000100100110BCD。

1.9 将下列二进制数分别转化为十进制数、八进制数和十六进制数。

（1）10010101 （2）11001010 （3）10111.1101 （4）111001.0101

【解答】

（1） 11001010 = 202 = 312Q = CAH

（2） 10111.1101 = 23.8125 = 27.64Q = 17.DH

（3） 111001.0101 = 57.625 = 71.24Q = 39.5H

1.10 将下列十六进制数分别转化为二进制数、十进制数。

（1）FAH （2）12B8H （3）5A8.62H （4）2DF.2H

【解答】

（1） FAH = 11111010B = 250

（2） 12B8H = 0001001010111000B = 4792

（3） 5A8.62H = 010110101000.01100010B = 1448.3828125

（4） 2DF.2H = 001011011111.0010B = 735.0078125

1.11 写出下列带符号十进制数的原码、反码、补码表示（采用8位二进制数）。

（1）+38 （2）+82 （3）－57 （4）－115

【解答】

（1）X =+38，[X]

补

= 00100110B

（2）X =+82，[X]

补

= 01010010B

（3）X =－57，[X]

补

= 11000111B

（4）X =－115，[X]

补

= 10001101B

1.12 写出下列二进制数的补码表示。

（1）+1010100 （2）+1101101 （3）－0110010 （4）－1001110

【解答】

（1）X = +1010100，[X]

补

= 01010100B

（2）X = +1101101，[X]

补

= 01101101B

（3）X = －0110010，[X]

补

= 11001110B

（4）X = －1001110，[X]

补

= 10110010B

1.13 已知下列补码求出其真值。

（1）87H （2）3DH （3）0B62H （4）3CF2H

【解答】

（1） [X]

补

=87H = 10000111B，符号位为1，X是负数，[X]

原

=11111001B，X =-79H

（2） [X]

补

=3DH = 00111101B，符号位为0，X是正数，X = 3DH

（3） [X]

补

=0B62H =0000101101100010B，符号位为0，X是正数，X = +B62H

（4） [X]

补

=3CF2H = 0011110011110010B，符号位为0，X是正数，X =3CF2H

1.14 按照字符所对应的ASCII码表示，查表写出下列字符的ASCII码。

A 、g 、W、*、ESC、LF、CR 、%

【解答】

A的ASCII码为41H；G的ASCII码为47H；W的ASCII码为57H；*的ASCII码为2AH；ESC的ASCII

码为1BH；LF的ASCII码为0AH；CR的ASCII码为DH；%的ASCII码为25H。

1.15 把下列英文单词转换成ASCII编码的字符串。

（1）How （2）Great （3）Water （4）Good

【解答】

（1）How的ASCII码为486F77H；

（2）Great的ASCII码为4772656174H；

（3）Water的ASCII码为5761746572H；

（4）Good的ASCII码为476F6F64H。

习题2

2.1 8086CPU具有 20 条地址线，可直接寻址 1MB 容量的内存空间，在访问I/O端口时，使用地

址线 16 条，最多可寻址 64K 个I/O端口。

2.2 8086CPU的内部结构有何特点？由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？

【解答】8086微处理器是典型的16位微处理器，HMOS工艺制造，集成了2.9万只晶体管，使用单

一的+5V电源，有16根数据线和20根地址线；通过其16位的内部数据通路与设置指令预取队列的流水线

结构结合起来而获得较高的性能。

8086微处理器内部安排了两个逻辑单元，即执行部件EU和总线接口部件BIU。EU主要负责指令译

码、执行和数据运算，包括计算有效地址；BIU主要完成计算物理地址、从内存中取指令、实现指令规

定的读/写存储器或外部设备等信息传输类操作。

2.3 8086CPU中的指令队列的作用是预取指令，其长度是 6 字节。

2.4 8086CPU内部寄存器有哪几种？各自的特点和作用是什么？

【解答】CPU有14个内部寄存器，可分为3大类：通用寄存器、控制寄存器和段寄存器。

通用寄存器是一种面向寄存器的体系结构，操作数可以直接存放在这些寄存器中，既可减少访问

存储器的次数，又可缩短程序的长度，提高了数据处理速度，占用内存空间少。

控制寄存器包括指令指针寄存器IP和标志寄存器FLAG：IP用来指示当前指令在代码段的偏移位置

FLAG用于反映指令执行结果或控制指令执行的形式。

为了实现寻址1MB存储器空间，8086CPU将1MB的存储空间分成若干个逻辑段进行管理，4个16位

的段寄存器来存放每一个逻辑段的段起始地址。

2.5 8086的标志寄存器分为 6 个状态标志位和 3 个控制标志位，它们各自的含义和作用是什么

【解答】标志寄存器各标志位的含义和作用如下表：

表 2-1 标志寄存器 FLAG 中标志位的含义和作用

标志位含义作用

进位标志

CF=1，指令执行结果在最高位上产生一个进位或借位； CF=0，则无

进位或借位产生

奇偶标志 PF=1，结果低 8 位含偶数个 1；PF=0，表示结果低 8 位含奇数个 1

辅助进位标志

AF=1，运算结果的低 4 位产生了一个进位或借位；AF=0，则无此进

位或借位

零标志 ZF=1，运算结果为零；ZF=0，则运算结果不为零

符号标志 SF=1，运算结果为负数；SF=0，则结果为正数

溢出标志 OF=1，带符号数在进行运算时产生了溢出；OF=0，则无溢出

陷阱标志 TF=1，8086CPU 处于单步工作方式；TF=0，8086CPU 正常执行程序

中断允许标志

IF=1，允许 CPU 接受外部从 INTR 引脚上发来的可屏蔽中断请求信

号；IF=0，则禁止接受可屏蔽中断请求

方向标志

DF=1，字符串操作指令按递减的顺序对字符串进行处理；DF=0，字

符串操作指令按递增的顺序进行处理

2.6 已知堆栈段寄存器（SS）=2400H，堆栈指针（SP）=1200H，计算该堆栈栈顶的实际地址，并

画出堆栈示意图。

【解答】（SS）=2400H，（ SP）=1200H；PA=（SS）×10H＋（SP）= 2400H×10H＋1200H =

图 2-1 堆栈示意图

堆栈段

栈底

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