《微型计算机原理与接口技术》周荷琴_吴秀清(第三版)课后习题答案

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。（3）1238D=2326Q=4D6H（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（3）+100（4）-9答：（1）[+32]原=[+32]反=[+32]补=00100000B（2）[-12]原=10001100B[-12]反=11110011B（3）[+100]原=[+100]反=[+100]补=01100100B（4）[-92]原=11011100B[-92]反=10100011B13.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（3）301（4）1000答：（1）[102]压缩BCD=0000000100000010B[102]非压缩BCD=00000001000000000（2）[44]压缩BCD=01000100B[44]非压缩BCD=000001000（3）[301]压缩BCD=0000001100000001B[301]非压缩BCD=00000011000000000（4）[1000]压缩BCD=0001000000000000B[1000]非压缩BCD=0000000100000000014.将下列二进制数转换为有符号十进制数。（1）10000000B（2）00110011B（3）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（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-119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）通用寄存器组包含4个16位通用寄存器AX、BX、CX、DX，用以存放普通数据或地址，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BP、SP、SI和DI，在间接寻址中用于存放基址和偏移地址。（3）段寄存器CS、DS、SS、ES存放代码段、数据段、堆栈段和附加段的段地址。（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Flags用来存放运算结果的特征。3.8086CPU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。系统总线：微处理机机箱内的底板总线，用来连接构成微处理机的各个插件板，如ISA总线、EISA总线、PCI总线等。5.要完成下述运算或控制，用什么标志位判别？其值是什么？（1）比较两数是否相等（2）两数运算后结果是正数还是负数（3）两数相加后是否溢出（4）采用偶校验方式，判定是否要补1（5）两数相减后比较大小（6）中断信号能否允许答：（1）ZF，两数相减，若ZF=1，则相等。（2）SF，SF=1则为负，否则为正（3）对有符号数：OF，OF=1为溢出；对无符号数：CF，CF=1为溢出（4）PF，PF=1，不补1（5）对有符号数：无溢出时（OF=0），如ZF=1，则两数相等；如ZF=0且SF=0，则被减数大；如ZF=0且SF=1，则减数大；有溢出时（OF=1），如SF=1，则被减数大；如SF=0，则减数大；对无符号数：如ZF=1，则两数相等；如CF=0，则被减数大；如CF=1，则减数大（6）IF，IF=1，允许中断6.8086系统中存储器采用什么结构？用什么信号来选中存储体？答：8086系统中，存储器采用分体结构，1MB的存储空间分成两个存储体：偶地址存储体和奇地址存储体，各为512KB。使用A0和BHE来区分两个存储体。当A0=0时，选中偶地址存储体，与数据总线低8位相连，从低8位数据总线读/写一个字节。当BHE=0时，选中奇地址存储体，与数据总线高8位相连，从高8位数据总线读/写一个字节。当A0=0，BHE=0时，同时选中两个存储体，读/写一个字。9.段寄存器装入如下数据，写出每段的起始和结束地址。（1）1000H（2）1234H（3）2300H（4）E000H（5）AB00H答：（1）10000H~1FFFFH（2）12340H~2233FH（3）23000H~32FFFH（4）E0000H~EFFFFH（5）AB000H~BAFFFH10.根据下列CS：IP的组合，求出要执行的下一条指令的存储器地址。（1）CS：IP=1000H：2000H（2）CS：IP=2000H：1000H（3）CS：IP=1A00H：B000H（4）CS：IP=3456H：AB09H答：（1）12000H（2）21000H（3）25000H（4）3F069H11.求下列寄存器组合所寻址的存储单元地址：（1）DS=1000H，DI=2000H（2）SS=2300H，BP=3200H（3）DS=A000H，BX=1000H（4）SS=2900H，SP=3A00H答：（1）12000H（2）26200H（3）A1000H（4）2CA00H12.若当前SS=3500H，SP=0800H，说明堆栈段在存储器中的物理地址，若此时入栈10个字节，SP内容是什么？若再出栈6个字节，SP为什么值？答：物理地址：35000H～35800H。入栈10个字节后SP为7F6H。再出栈6个字节后SP为7FCH。14.存储器中每段容量最多64K字节，若用debug调试程序中的r命令，在屏幕上有如下显示：C：debug-rAX=0000BX=0000CX=0079DX=0000SP=FFEEBP=0000SI=0000DI=0000DS=10E4ES=10F4SS=21F0CS=31FFIP=0100NVUPDIPLNZNAPONC（1）试画出此时存储器分段示意图（2）写出状态标志OF、SF、ZF、CF的值答：（1）代码段首地址：31FF0H当前指令地址：320F0H数据段首地址：10E40H堆栈段首地址：21F00H堆栈段栈顶地址：31EEEH附加段首地址：10F40H（2）OF=SF=ZF=CF=015.说明8086系统中“最小模式”和“最大模式”两种工作方式的主要区别是什么？答：为了便于组成不同规模的系统，在8086芯片中设计了两种工作模式，即最小模式和最大模式。最小模式用于单机系统，系统中所需要的控制信号全部由8086直接提供；最大模式用于多处理机系统，系统中所需要的控制信号由总线控制器8288提供。16.8086系统中为什么要用地址锁存器？8282地址锁存器与CPU如何连接？答：为了减少引脚的数量，8086CPU的地址引脚和数据引脚分时复用，为了保证在总线操作周期中地址信号能有效而稳定的输出，必须使用地址锁存器。由于8086有20条地址线，故需使用三片8282，其中OE接地，STB与CPU的ALE相连，前两片8282的DI0~DI7分别与CPU的AD0~AD15相连，第三片8282的DI0~DI3分别与CPU的AD16~AD19