微型计算机原理与接口技术(周荷琴着)课后答案

第一章1.什么是冯·诺依曼机？答：冯·诺依曼于1945年提出了存储程序的概念和二进制原理，利用这种概念和原理设计的电子计算机系统统称为冯·诺依曼机。它包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个组成部分。早期的冯·诺依曼机结构上以运算器和控制器为中心，随着计算机体系结构的发展，现在已演化为以存储器为中心的结构。2.微处理器，微型计算机，微型计算机系统有什么联系与区别？答：微处理器是微型计算机系统的核心，也称为CPU（中央处理器）。主要完成：①从存储器中取指令，指令译码；②简单的算术逻辑运算；③在处理器和存储器或者I/O之间传送数据；④程序流向控制等。微型计算机由微处理器、存储器、输入/输出接口电路和系统总线组成。以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备及系统软件就构成了微型计算机系统。三者关系如下图：3.微处理器有哪些主要部件组成？其功能是什么？答：微处理器是一个中央处理器，由算术逻辑部件ALU、累加器和寄存器组、指令指针寄存器IP、段寄存器、标志寄存器、时序和控制逻辑部件、内部总线等组成。算术逻辑部件ALU主要完成算术运算及逻辑运算。累加器和寄存器组包括数据寄存器和变址及指针寄存器，用来存放参加运算的数据、中间结果或地址。指令指针寄存器IP存放要执行的下一条指令的偏移地址，顺序执行指令时，每取一条指令增加相应计数。段寄存器存放存储单元的段地址，与偏移地址组成20位物理地址用来对存储器寻址。标志寄存器flags存放算术与逻辑运算结果的状态。时序和控制逻辑部件负责对整机的控制：包括从存储器中取指令，对指令进行译码和分析，发出相应的控制信号和时序，将控制信号和时序送到微型计算机的相应部件，使CPU内部及外部协调工作。内部总线用于微处理器内部各部件之间进行数据传输的通道。4.画一个计算机系统的方框图，简述各部分主要功能。答：计算机系统由硬件（Hardware）和软件（Software）两大部分组成。硬件是指物理上存在的各种设备，如显示器、机箱、键盘、鼠标、硬盘和打印机等，是计算机进行工作的物质基础。软件是指在硬件系统上运行的各种程序、数据及有关资料。一个完整的计算机系统不仅应该具备齐全的基本硬件结构，还必须配备功能齐全的基本软件系统，后者是为了充分发挥基本硬件结构中各部分的功能和方便用户使用计算机而编制的各种程序，一般称为计算机的软件系统。主机内存储器外存硬件系统外部设备计算机系统应用软件5.列出计算机系统中的三种总线结构，画出面向存储器的双总线结构图。答：（1）面向系统的单总线结构（2）面向CPU的双总线结构（3）面向主存储器的双总线结构6.8086微处理器可寻址多少字节存储器？PentiumII微处理器可寻址多少字节存储器？答：8086微处理器有20条地址线，可寻址220=1MB存储器PentiumII处理器有36条地址线，可寻址236=64GB存储器7.什么是PCI总线？什么是USB？答：PCI总线是微处理机机箱内的底板总线即系统总线的一种，是用来连接构成微处理机的各个插件板的一种数据传输标准。PCI全称为PeripheralComponentInterconnect，即外设互连局部总线，是Intel公司推出的32/64位标准总线。数据传输速率为132MB/s，适用于Pentium微型机。PCI总线是同步且独立于微处理器的，具有即插即用的特性，允许任何微处理器通过桥接口连接到PCI总线上。USB总线，通用串行总线（UniversalSerialBus），属于外部总线的一种，用作微处理机系统与系统之间，系统与外部设备之间的信息通道。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的，不过直到近期，才得到广泛应用，已成为目前电脑中的标准扩展接口。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能，具有传输速度快，使用方便，连接灵活，独立供电等优点。8.说明以下一些伪指令的作用。（1）DB答：（1）在汇编语言中定义字节数据。（2）在汇编语言中定义4字数据。（3）在汇编语言中定义字数据。（4）在汇编语言中定义双字数据。9.将下列二进制数转换为十进制数。（1）1101.01B（3）101011.0101B（4）111.0001B答：（1）13.25（3）43.312510.将下列十六进制数转换为十进制数。（1）A3.3H（3）AC.DCH答：（1）163.1875（3）172.859375（4）4011.187511.将下列十进制数转换为二进制、八进制、十六进制。（1）23答：（1）+1.5=1.1B=1.1×2，符号为0，移码阶127+0=127=01111111B答：（1）23D=27Q=17H（3）1238D=2326Q=4D6H（2）107D=153Q=6BH（4）92D=134Q=5CH12.将下列十进制数转换为8位有符号二进制数。（1）+32（2）-12答：（1）[+32]原=[+32]反=[+32]补=00100000B（2）[-12]原=10001100B[-12]反=11110011B[-12]补=11110100B（3）[+100]原=[+100]反=[+100]补=01100100B（4）[-92]原=11011100B[-92]反=10100011B[-92]补=10100100B13.将下列十进制数转换为压缩和非压缩格式的BCD码。（1）102（2）44答：（1）[102]压缩BCD=0000000100000010B[102]非压缩BCD=000000010000000000000010B（2）[44]压缩BCD=01000100B[44]非压缩BCD=0000010000000100B（3）[301]压缩BCD=0000001100000001B[301]非压缩BCD=000000110000000000000001B（4）[1000]压缩BCD=0001000000000000B[1000]非压缩BCD=00000001000000000000000000000000B14.将下列二进制数转换为有符号十进制数。（1）10000000B（2）00110011B答：（1）看作原码时真值为-0，看作反码时真值为-127，看作补码时真值为-128（2）+51（3）看作原码时真值为-18，看作反码时真值为-109，看作补码时真值为-110（4）看作原码时真值为-9，看作反码时真值为-118，看作补码时真值为-11915.将下列十进制数转换为单精度浮点数。（1）+1.5（2）-10.6250尾数10000000000000000000000故单精度浮点数为00111111110000000000000000000000（2）-10.625=-1010.101B=-1.010101×23，符号为1，移码阶127+3=130=10000010B，尾数01010100000000000000000故单精度浮点数为110000010010101000000000000000（3）+100.25=1100100.01B=1.10010001×26，符号为0移码阶127+6=133=10000101B，尾数10010001000000000000000故单精度浮点数为01000010110010001000000000000000（4）-1200=-10010110000B=-1.0010110000×210，符号为1移码阶127+10=137=10001001B，尾数00101100000000000000000故单精度浮点数为1100010010010110000000000000000016.将下列单精度浮点数转换为十进制数。（1）01000000011000000000000000000000（2）10111111100000000000000000000000（3）01000000010010000000000000000000答：（1）1.11×21=11.1B=+3.5D（2）-1.0×20=-1B=-1D（3）1.1001×21=11.001B=+3.125D第二章1.8086CPU内部由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU内部由执行单元EU和总线接口单元BIU组成。主要功能为：执行单元EU负责执行指令。它由算术逻辑单元(ALU)、通用寄存器组、16位标志寄存器(FLAGS)、EU控制电路等组成。EU在工作时直接从指令流队列中取指令代码，对其译码后产生完成指令所需要的控制信息。数据在ALU中进行运算，运算结果的特征保留在标志寄存器FLAGS中。总线接口单元BIU负责CPU与存储器和I／O接口之间的信息传送。它由段寄存器、指令指针寄存器、指令队列、地址加法器以及总线控制逻辑组成。2.8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？答：8086CPU内部包含4组16位寄存器，分别是通用寄存器组、指针和变址寄存器、段寄存器、指令指针和标志位寄存器。（1）通用寄存器组数据或地址，也有其特殊用途。如AX（AL）用于输入输出指令、乘除法指令，BX在间接寻址中作基址寄存器，CX在串操作和循环指令中作计数器，DX用于乘除法指令等。（2）指针和变址寄存器（3）段寄存器（4）指令指针寄存器IP用来存放将要执行的下一条指令在现行代码段中的偏移地址。（5）标志寄存器Flags3.8086CPU和8088CPU的主要区别是什么？答：8088CPU的内部结构及外部引脚功能与8086CPU大部分相同，二者的主要不同之处如下：（1）8088指令队列长度是4个字节，8086是6个字节。（2）8088的BIU内数据总线宽度是8位，而EU内数据总线宽度是16位，这样对16位数的存储器读/写操作需要两个读/写周期才能完成。8086的BIU和EU内数据总线宽度都是16位。（3）8088外部数据总线只有8条AD7～AD0，即内部是16位，对外是8位，故8088也称为准16位机。（4）8088中，用IO/M信号代替M/IO信号。（5）8088中，只能进行8位数据传输，BHE不再需要，改为SS0，与DT/R和IO/M一起决定最小模式中的总线周期操作。4.简要解释下列名词的意义：CPU，存储器，堆栈，IP，SP，BP，段寄存器，状态标志，控制标志，物理地址，逻辑地址，机器语言，汇编语言，指令，内部总线，系统总线。答：CPU：中央处理器，是整个计算机系统的控制中心，主要功能是进行算术和逻辑运算，以及发出各种控制信号以协调整个系统正常工作。存储器：是计算机系统中的记忆元件，用于存储指令和数据。堆栈：在存储器中开辟的一个区域，用来存放需要暂时保存的数据。其操作特点是先进后出。IP：指令指针寄存器，用来存放将要执行的下一条指令在现行代码段中的偏移地址。SP：堆栈指针寄存器，用于指向当前栈顶单元。BP：基址指针，间接寻址中用于存放基址，隐含段地址为SS。段寄存器：用于存放逻辑段的段地址。状态标志：SF、ZF、OF、AF、PF和CF，反映运算结果的状态特征。控制标志：IF、DF和TF，对可屏蔽中断、字符串操作指针变换方向和单步运行起控制作用。物理地址：指存储器中存储单元的实际地址编码，是一种绝对地址，是CPU访问存储器的实际寻址地址，对于8086系统，地址范围为00000H～FFFFFH。逻辑地址：由段基址和偏移地址组成，均为无符号的16位二进制数，程序设计时采用逻辑地址，可由逻辑地址变换为物理地址，物理地址=段基址×16+偏移地址。机器语言：直接用二进制代码指令表达的计算机语言，指令是用0和1组成的一串代码，计算机可以直接识别，不需要进行任何翻译。每台机器的指令，其格式和代码所代表的含义都是硬性规定的，故称之为面向机器的语言，也称为机器语言，是第一代计算机语言。汇编语言：使用助记符表示的二进制代码指令语言，是一种符号化的机器语言，必须经编译程序将汇编语言编译成机器语言，计算机才能识别。指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，规定了计算机能完成的某一操作。内部总线：微处理器内部各个部件之间传送信息的通道。系统总