微型计算机原理与应用技术第二版朱金钧版.docx
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微型计算机原理与应用技术第二版朱金钧版
第1章计算机基础知识
教材习题解答
1.计算机中为什么都采用二进制数而不采用十进制数？
[解]计算机的基本功能是对数的运算和处理。
计算机中，通过数字化编码技术，对所表示的数值、文字、符号与控制信息等进行数字编码，这种数字化表示方法不仅要适合于人的自然习惯，同时要满足机器中所用器件、线路的工作状态以与数据可靠传输与易于校验纠错等方面的要求。
一个具有两种不同的稳定状态且能相互转换的器件，就可以用来表示一位二进制数，所以表示二进制的器件易于制造且工作可靠，并且二进制数的运算规则也最简单，因此目前计算机中均采用二进制数来表示各种信息与进行信息处理。
2.写出以下用原码或补码表示的机器数的真值：
（1）01101101
（2）10001101（3）01011001（4）11001110
[解]
（1）[X]原＝01101101＝＋109[X]补＝01101101＝＋109
（2）[X]原＝10001101＝－13[X]补＝10001101＝－115
（3）[X]原＝01011001＝＋89[X]补＝01011001＝＋89
（4）[X]原＝11001110＝－78[X]补＝11001110＝－50
3.填空：
（1）（1234）10＝（）2＝（）16
（2）（34.6875）10＝（）2＝（）16
（3）（271.33）10＝（）2＝（）16
（4）
（1）2＝（）10＝（）16
（5）（1AB.E）16＝（）10＝（）2
（6）（10101010.0111）2＝（）10＝（）16
[解]
（1）（1234）10＝（）2＝（4D2）16
（2）（34.6875）10＝（100010.1011）2＝（22.B）16
（3）（271.33）10＝（100001111.010101）2＝（10F.54）16
（4）
（1）2＝（2761）10＝（AC9）16
（5）（1AB.E）16＝（427.875）10＝（110101011.111）2
（6）（10101010.0111）2＝（170.4375）10＝（AA.7）16
4.已知X=36，Y=－136，Z=－1250，请写出X、Y、Z的16位原码、反码和补码。
[解]
[X]原＝0000000000100100
[Y]原＝1000000010001000
[Z]原＝1000010011100010
[X]反＝0000000000100100
[Y]反＝1111111101110111
[Z]反＝1111101100011101
[X]补＝0000000000100100
[Y]补＝1111111101111000
[Z]补＝1111101100011110
5.已知[X]补=01010101B，[Y]补=10101010B，[Z]补=11111B，求X、Y、Z与X＋Y、Y－Z的十进制值为多少?
[解]Y－Z运算时Y需要扩展符号位
X＝85
Y＝－86
Z＝－28673
X＋Y＝01010101B＋10101010B＝11111111B＝－1
Y－Z＝1111111110101010B－1000111111111111B
＝1111111110101010B＋0111000000000001B
＝0110111110101011B
＝28587
6.用8位补码进行以下运算,并说明运算结果的进位和溢出：
（1）33＋114
（2）33－114（3）（-33）＋114（4）（-33）-114
[解]
（1）[33]补＝00100001
[114]补＝01110010
00100001
＋01110010
10010011
正确的运算结果147>127，出现溢出，使符号位发生变化，出现结果：
－109
（2）[33]补＝00100001
[－114]补＝10001110
00100001
＋10001110
10101111
运算结果：
－81
（3）[-33]补＝11011111
[114]补＝01110010
11011111
＋01110010
101010001
最高位进位，自然丢失，运算结果：
＋81
（4）[-33]补＝11011111
[-114]补＝10001110
11011111
＋10001110
101101101
正确的运算结果－147<－127，出现溢出，使符号位发生变化，出现运算结果：
＋109
7.将以下十进制数表示为8421BCD码：
（1）8609
（2）5254（3）2730（4）2998
[解]
（1）1000011000001001
（2）0101001001010100
（3）0010011100110000
（4）0010100110011000
8.将以下8421BCD码表示为十进制数和二进制数：
（1）01111001
（2）1（3）1（4）0
[解]
（1）79，1001111B
（2）285，100011101B
（3）607，1001011111B
（4）590，1001001110B
9.将以下数值或字符串表示为相应的ASCII码：
（1）51
（2）7FH（3）C6H（4）Computer（5）howareyou?
[解]
（1）01101010110001
（2）011011111001101101000
（3）110001101101101101000
（4）11000111101111110110111100001110101111010011001011110010
（5）110100011011111110111010000011000011110010110010101000001111001110111111101010111111
10.定点数和浮点数表示方法各有什么特点？
[解]用浮点表示法比定点表示法表示数的围大，浮点数的运算比定点数的运算复杂
11.微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？
[解]微处理器（CPU），由运算器和控制器组成。
运算器完成算术运算和逻辑运算，控制器分析命令并指挥协调各部件统一行动完成命令规定的各种动作或操作。
微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。
微型计算机系统包括微型计算机硬件和软件。
12.微型计算机由哪几部分组成，各部分的功能是什么？
[解]微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。
运算器完成算术运算和逻辑运算；控制器分析命令并指挥协调各部件统一行动完成命令规定的各种动作或操作；存储器存放原始数据、中间结果和最终结果以与程序；输入设备、输出设备与外界交换信息。
13.CPU在部结构上由哪几部分组成，CPU应具备什么功能？
[解]微处理器（CPU）由运算器和控制器组成。
CPU应具备的功能：
对数据进行处理并对处理过程进行控制。
14.简述计算机执行指令和执行程序的过程。
以书中的例子为例，说明在此三条指令执行中，哪些信号属于数据流，哪些信号属于控制流？
[解]计算机执行指令和执行程序的过程分为：
（1）取指阶段，从存储器中取出指令；
（2）分析执行阶段，由控制器进行分析译码、发出一系列控制信号完成该指令的执行。
以书中的例子为例，在此三条指令执行中，以下信号属于数据流：
IP→M；
IP+1→IP；
M→IR；
IR→ID；addr→M；M→ACC
⑤ALU结果→ACC。
以下信号属于控制流：
控制上述操作过程的信号流；
控制IP自动加1
存储器对地址译码，找到100单元；
ID对指令译码后，由控制信号发生器产生一系列控制信号来执行这条指令
⑤ALU执行“ADD”运算；
15.微型计算机外部为什么采用三总线结构？
[解]有了总线结构以后，系统中各功能部件之间的相互关系变为各个部件面向总线的单一关系。
一个部件或设备只要符合总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统中，使系统功能能很简便地得到扩展。
数据总线用来传输数据，地址总线专门用来传送地址信息，控制总线用来传输控制信号。
16.数据总线和地址总线在结构和作用上有什么不同？
[解]数据总线用来传输数据，地址总线专门用来传送地址信息。
从结构上看，数据总线是双向的，即数据既可以从CPU送到其它部件，也可以从其它部件传送到CPU。
因地址总是从CPU送出去的，所以地址总线是单向的。
地址总线的位数决定了CPU可以直接寻址的存围。
17.如果某几种CPU的地址总线分别有8、16、20、32条，它们各自能寻址的存储器的容量是多少？
[解]地址总线8条：
28＝256B
地址总线16条：
216＝64KB
地址总线20条：
220＝1MB
地址总线32条：
232＝4GB
18.什么是硬件，什么是软件，硬件和软件的关系如何？
[解]硬件是指组成计算机的各种电子的、机械的、光磁学的物理器件和设备，它们构成了计算机的物理实体。
软件则是指为了运行、管理和维护计算机而编制的各种程序与其有关的文档资料的总称。
硬件是基础，软件是灵魂，两者既相互独立，又相互依存，缺一不可。
硬件和软件合起来才组成一个完整的计算机系统。
19.说明位、字节、字长的概念与它们之间的关系。
[解]
（1）位（bit）。
位是计算机所能表示的最基本最小的数据单位。
它只能有两种状态“0”和“1”，即二进制位。
（2）字（Word）。
计算机中作为一个整体参与运算、处理和传送的一串二进制数，是计算机息的基本单位。
（3）字长（WordLength）。
计算机中每个字所包含的二进制位数称为字长。
它们之间的关系：
字由位构成，字长指每个字所包含的位的个数。
20.计算机的发展趋势有哪些？
你如何看待·诺依曼计算机体系结构理论？
[解]计算机的发展趋势包括：
微处理器的位数增加（4位→64位）；采用并行处理技术；集中式主机模式逐渐被客户/服务器模式所取代；网络技术的应用和普与；多媒体技术技术应用等。
·诺依曼计算机体系结构理论的核心是“存储程序”和“程序控制”。
·诺依曼提出的这些基本概念奠定了现代计算机体系结构的基本框架，并由此产生了程序设计思想。
尽管从计算机诞生到现在已经历了半个多世纪，计算机的体系结构已发生了很大变化，计算机的性能也有了巨大提高，但目前大多数计算机仍遵从·诺依曼体系结构理论。
21.说出几种型号的CPU，它们各有什么特点？
[解]
（1）8088，8086
Intel公司于1981年推出，16位微处理器，地址线有20条，存寻址围为1M字节。
它们的区别在于，8086外部的数据也是16位，而8088的外部数据为8位。
（2）80286
80286也是16位处理器，其频率比8086更高，它有24条地址线，存寻址围是16M字节。
（3）80386
80386属于32位微处理器，其部和外部数据总线都是32位，地址总线也是32位，可寻址4GB存。
它除具有实模式和保护模式外，还增加了虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理器来提供多任务能力。
386处理器的主频有16，20，25，33，40MHz五种。
（4）80486
于1989年由Intel公司首先出。
其时钟频率从25MHz逐步提高到33MHz、50MHz。
它也属于32位处理器。
80486是将80386和数学协处理器80387以与一个8KB的高速缓存集成在一个芯片，并且在80X86系列中首次采用了RISC技术，可以在一个时钟周期执行一条指令。
它还采用了突发总线方式，大大提高了CPU与存的数据交换速度。
（5）Pentium处理器
Pentium（奔腾）是Intel公司于1993年推出的新一代微处理器，Pentium微处理器使用更高的时钟频率，最初为60MHZ和66MHZ，后提高到200MHZ。
64位数据总线，16KB的高速缓存。
接着Intel推出使用MMX技术的PentiumMMX的多能奔腾。
它增加了57条多媒体指令，部高速缓存增加到32KB。
最高频率是233MHz。
MMX是MultimediaExtension的缩写，意即多媒体扩展，一种基于多媒体计算以与通讯功能的技术，它能生成高质量的图像、视频和音频，加速对声音图像的处理。
（6）PentiumII
PentiumII与以往的Pentium处理器使用了不同的封装方式，它将处理器放到了盒中。
而且采用SLOT1模式的插座。
该形式的封装结构为系统总线与L2高级缓存之间的接口提供了独立的连接电路。
然后再将处理器、高速缓存芯片，都放置在一个小型电路板上（SEC卡盒）。
（7）塞扬
塞扬属于PentiumII的低价位版本，被称为"Celeron"。
它是将PentiumII处理器的二级Cache去掉，并简化了封装形式，没有塑料壳，另加一一块散热片组成。
因为没有了Cache，其速度明显下降。
（8）塞扬300A
Celeron300A处理器是包含了128K二级缓存的PentiumII处理器，其缓存是集成在CPU部的，速度和CPU相同，比PentiumII/III的Cache速度还要高，这样CPU从二级缓存中读写数据时不需等待，可以大大提高计算速度；塞扬300A仍没有塑料外壳，采用了SLOT1的结构，加了一个散热片和一块风扇。
（9）PentiumIII
它采用了与PentiumII相同的SLOT1结构，具有100MHz的外频，其部集成了64K的一级缓存，512K的二级缓存仍然安装在SLOT1的卡盒，工作频率是CPU的一半。
提供了比PentiumII更强劲的性能，这主要表现在其新增加了KNI指令集。
KNI指令集中提供了70条全新的指令，可以大大提高3D运算、动画片、影像、音效等功能，增强了视频处理和语音识别的功能。
22.说出目前流行的几种主机板的类型以与他们的性能特点。
[解]ATX是目前市场上最常见的主板结构，扩展插槽较多，PCI插槽数量在4-6个，大多数主板都采用此结构；
MicroATX又称MiniATX，是ATX结构的简化版，扩展插槽较少，PCI插槽数量在3个或3个以下，多用于品牌机并配备小型机箱；
BTX是英特尔制定的最新一代主板结构。
AT主板的尺寸为13"×12"，板上集成有控制芯片和8个I/0扩充插槽。
由于AT主板尺寸较大，因此系统单元（机箱）水平方向增加了2英寸，高度增加了1英寸，这一改变也是为了支持新的较大尺寸的AT格式适配卡。
AT主板尺寸较大，板上能放置较多的元件和扩充插槽。
Baby/MiniAT主板：
随着电子元件集成化程度的提高，相同功能的主板不再需要全AT的尺寸。
因此在1990年推出了规，简称为BabyAT主板。
BabyAT主板是从最早的XT主板继承来的，它的大小为15"×8.5"，比AT主板是略长，而宽度大大窄于AT主板。
BabyAT主板沿袭了AT主板的I/0扩展插槽、键盘插座等外设接口与元件的摆放位置，而对存槽等部元件结构进行了紧缩，再加上大规模集成电路使部元件减少，使得BabyAT主板比AT主板布局紧凑而功能不减。
MicroATX主板把扩展插槽减少为3-4只，DIMM插槽为2-3个，从横向减小了主板宽度，其总面积减小约0.92平方英寸，比ATX标准主板结构更为紧凑。
按照MicroATX标准，板上还应该集成图形和音频处理功能。
目前很多品牌机主板使用了MicroATX标准。
BTX是英特尔提出的新型主板架构BalancedTechnologyExtended的简称，是ATX结构的替代者。
BTX具有如下特点：
支持Low-profile，也即窄板设计，系统结构将更加紧凑；针对散热和气流的运动，对主板的线路布局进行了优化设计；主板的安装将更加简便，机械性能也将经过最优化设计。
23常用的外部设备有哪些，它们各有什么特点？
如何衡量它们的性能？
[解]常用的外部设备有外存储器（如CD-ROM、磁带存储器、硬盘、软盘）、键盘、鼠标、打印机、显示器、多媒体设备（如扫描仪、扬声器）、网络设备等。
CD-ROM的特点是：
存储容量大，只能读不能写，读写数据速度低于硬盘。
磁带存储器的特点是：
存储容量大，顺序存取方式，主要用于在系统中备份数据。
硬盘的特点是：
存储容量大，读写速度高
软盘的特点是：
便宜、适宜于由用户保存数据，容易损坏，容量小，速度慢。
键盘：
键盘是最主要的输入设备。
鼠标：
鼠标器是控制显示屏上光标移动位置并向主机输入用户所选中的某个操作命令或操作对象的一种常用的输入设备。
打印机：
打印机是产生硬拷贝输出的一种设备，供用户保存计算机处理的结果。
显示器：
是用户与计算机对话的主要窗口。
分辨率、彩色数目与屏幕尺寸是显示器的主要指标。
扫描仪：
是一种输入图片和文字的外部设备。
24计算机软件包括哪些种类，它们有什么不同？
[解]计算机软件包括系统软件和应用软件两大类。
系统软件指由机器的设计者提供的，使用和管理计算机的软件。
系统软件包括：
①各种语言的汇编或解释、编译程序。
②机器的监控管理程序、操作系统、调试程序、故障诊断程序。
③程序库。
应用软件指用户用各种语言编制的解决各种问题的软件，如财务管理软件、银行管理软件、文字处理软件等。
系统软件和应用软件的不同：
系统软件指由机器的设计者提供的，其目的是让用户更方便地使用和管理计算机，而不必了解具体的计算机硬件，从而使用户编制各种源程序更为简单、方便和可靠。
应用软件则是为了解决各种应用问题的软件，其目的为了扩大计算机的功能和应用领域，方便各应用领域的用户的使用。
25.你知道或用过哪些系统软件，它们各有什么功能特点？
[解]
（1）DOS系统是1981年由微软公司为IBM个人电脑开发的，它是一个单用户单任务的操作系统。
在1985年到1995年间DOS占据操作系统的统治地位。
功能特点：
小巧灵活、文件管理方便、外设支持良好、应用程序众多
（2）Windows
Windows是一个为个人电脑和服务器用户设计的操作系统。
它的第一个版本由微软公司发行于1985年，并最终获得了世界个人电脑操作系统软件的垄断地位。
功能特点：
具有友好的图形用户界面；具有强大的存管理功能（可直接收理4GB存）；允许多任务操作（可同时运行多个程序），且速度较快；具有出色的多媒体功能；支持新硬件，如DVD、数字相机等；可靠性更强。
（3）Unix
Unix是一种分时计算机操作系统，1969在AT&TBell实验室诞生。
从此以后其优越性不可阻挡的占领网络。
大部分重要网络环节都是Unix构造。
功能特点：
具有强大的可移植性，适合多种硬件平台；可操作性很强；具有良好的用户界面和程序接口；为用户提供了数千条系统命令，有助于系统操作和系统管理；管道机制；为用户提供了良好的开发环境；其跨平台的文件系统和网络文件系统；具有强大的网络功能；完善的系统审计；增强的系统安全机制；系统备份功能完善；系统结构清晰，有利于操作系统的教学和实践；具有强稳定性和健壮的系统核心。
（4）Linux
Linux是Unix克隆的操作系统，在源代码上兼容绝大部分Unix标准，是一个支持多用户、多进程、多线程、实时性较好的且稳定的操作系统。
功能特点：
完全免费；完全兼容POSIX1.0标准；多用户、多任务；良好的界面；丰富的网络功能；多进程、多线程、实时性较好；支持多种平台
26.说出你用过的一种计算机的主要性能指标。
[解]
（1）联想天骄e1050x的主要性能指标：
处理器类型CeleronD331，处理器主频2660MHz，处理器的一级缓存128KB，二级缓存256KB，处理器运算位数64位
主板的系统总线频率533MHz
存类型DDR，容量256MB
外围设备包括：
DVD-ROM（16X）光驱，硬盘（7200rpm，80GB），17英寸液晶显示器，显卡，声卡，音响系统，10/100M网卡，键盘，USB光电鼠标
（2）联想家悦C1066E的主要性能指标：
处理器类型SEM2200+，处理器主频2200MHz，处理器的一级缓存128KB，二级缓存256KB，处理器运算位数64位
主板的系统总线频率533MHz
存类型DDR，容量256MB
外围设备包括：
DVD-ROM（16X）光驱，硬盘（7200rpm，80GB），17英寸液晶显示器，显卡，声卡，音响系统，10/100M网卡，键盘，USB光电鼠标
第2章8086微处理器与其系统
教材习题解答
1.8086CPU由哪两部分构成，它们的主要功能是什么?
在执行指令期间,EU能直接访问存储器吗，为什么?
[解]8086CPU由执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两部分组成。
执行部件由部寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）与标志寄存器（FR）与部控制逻辑等三部分组成。
寄存器用于存储操作数和中间结果；算术逻辑单元完成16位或8位算术逻辑运算，运算结果送上ALU部数据总线，同时在标志寄存器中建立相应的标志；部控制逻辑电路的主要功能是从指令队列缓冲器中取出指令，对指令进行译码，并产生各种控制信号，控制各部件的协同工作以完成指令的执行过程。
总线接口部件（BIU）负责CPU与存储器、I/O设备之间传送数据、地址、状态与控制信息。
每当EU部件要执行一条指令时，它就从指令队列头部取出指令，后续指令自动向前推进。
EU要花几个时钟周期执行指令，指令执行中若需要访问存或I/O设备，EU就向BIU申请总线周期，若BIU总线空闲，则立即响应，若BIU正在取一条指令，则待取指令操作完成后再响应EU的总线请求。
2.8086CPU与传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同？
这样的设计思想有什么优点？
[解]8086CPU与传统的计算机相比增加了指令队列缓冲器，从而实现了执行部件（EU）与总线接口（BIU）部件的并行工作，因而提高了8086系统的效率。
3.8086CPU中有哪些寄存器，各有什么用途？
[解]8086共有8个16位的部寄存器，分为两组：
①通用数据寄存器。
四个通用数据寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8位寄存器。
用作8位寄存器时分别记为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。
AX（AH、AL）累加器。
有些指令约定以AX（或AL）为源或目的寄存器。
实际上大多数情况下，8086的所有通用寄存器均可充当累加器。
BX（BH、BL）基址寄存器。
BX可用作间接寻址的地址寄存器和基地址寄存器，BH、BL可用作8位通用数据寄存器。
CX（CH、CL）计数寄存器。
CX在循环和串操作中充当计数器，指令执行后CX容自动修改，因此称为计数寄存器。
DX（DH、DL）数据寄存器。
除用作通用寄存器外，在I/O指令中可用作端口地址寄存器，乘除指令中用作辅助累加器。
②指针和变址寄存器。
BP（BasicPointerRegister）基址指针寄存器。
SP（StackPointerRegister）
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