微机原理与接口技术苏州大学出版社习题答案.docx

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微机原理与接口技术苏州大学出版社习题答案

习题一

1．1电子计算机分成几代？

各代计算机有那些特点？

解：

大体上可以分为五代（电子管、晶体管、集成电路、VLSI，以及智能超级计算机时代），但是第五代计算机的定义尚未统一，也有第六代计算机的说法。

1．2电子计算机有那些特点？

有那些主要的应用？

解：

速度快、精度高、具有记忆与逻辑判断能力、自动执行程序，交互性能好，多种信息表达方式，等等。

主要应用包括：

科学计算、自动控制、信息处理、辅助设计、办公自动化、娱乐教育、通讯、电子商务，等等。

1．3微型计算机与大中型计算机的主要区别是什么？

解：

微型计算机广泛采用高集成度的器件，尽量做到小型化，以便家庭、办公室和移动便携的商业应用。

1．4当前微型计算机的发展趋势是什么？

解：

（1）发展高性能的32位微处理器；

（2）发展专用化的单片微型计算机；（3）发展带有软件固化的微型计算机；（4）发多微处理机系统和计算机网络；（5）充实和发展外围接口电路。

1．6为什么计算机采用二进制作为运算的基础？

为什么计算机中同时又采用十进制和十六进制表示数字？

解：

二进制数的运算简单且易于进行逻辑判断，与此相对应的两电平数字电路也容易实现且工作可靠。

采用十六进制是为了简化表达，因为一位十六进制数字等于四位二进制数字。

采用十进制是为了与常人的思维方式兼容，便于一般人员使用计算机。

1．7二进制数字与十六进制数字之间有什么关系？

解：

一位十六进制数字等于四位二进制数字。

例如1010B用十六进制表示即为0AH

1．8什么是模？

钟表系统中小时、分钟、秒计数的模各是多少？

解：

模数从物理意义上讲，是某种计量器的容量。

在计算机中，机器表示数据的字长是固定的。

对于n位数来说，模数的大小是：

n位数全为1，且最末位再加1。

小时的模是12，分钟的模是60，秒的模是60。

1．9计算机中为什么大都采用补码表示数据？

它有什么优点？

解：

数的原码表示形式简单，适用于乘除运算，但用原码表示的数进行加减法运算比较复杂，引入补码之后，减法运算可以用加法来实现，从而简化机器内部硬件电路的结构，且数的符号位也可以当作数值一样参与运算，因此在计算机中大都采用补码来进行加减法运算。

而且用补码表示数据，0就只有一种表示方法。

1．10什么是ASCII码？

它能表示多少信息？

解：

ASCII码英文全称AmericaStandardCodeforInformationInterchange，中文意思：

美国信息交换标准码。

ASCII码划分为两个集合：

128个字符的标准ASCII码和附加的128个字符的扩充和ASCII码。

第0～32号及第127号（共34个）是控制字符或通讯专用字符，第33～126号（共94个）是字符，其中第48～57号为0～9十个阿拉伯数字；65～90号为26个大写英文字母，97～122号为26个小写英文字母，其余为一些标点符号、运算符号等。

在计算机的存储单元中，一个ASCII码值占一个字节（8个二进制位），其最高位（b7）用作奇偶校验位。

1．11什么是计算机发展中的“摩尔定律”？

解：

30多年前，37岁的美国科学家戈登·摩尔在一本杂志上发表了一篇文章，大胆提出了后来为世人称之为"摩尔定律"的论述。

摩尔在文中提出了这样的观点：

处理器（CPU）的功能和复杂性每年（其后期减慢为18个月）会增加一倍，而成本却成比例地递减。

1．12分别用二进制、八进制和十六进制表示下列十进制数据：

（1）100

（2）200

（3）1000（4）10000

解：

（1）1100100，144，64

（2）11001000，310，C8

（3）1111101000，1750，3E8

（4）10011100010000，23420，2710

1．13将下列十进制数转换为二进制数：

（1）175

（2）257

（3）0．625（4）0．156250

解：

（1）10101111

（2）100000001（3）0.101（4）0.00101

1．14将下列二进制数转换为BCD码：

（1）1101

（2）0．01

（3）10101．101（4）11011．001

解：

（1）00010011

（2）0.00100101

（3）00100001.011000100101

（4）00100111.000100100101

1．15将下列二进制数分别转换为八进制数和十六进制数：

（1）10101011

（2）1011110011

（3）0．01101011（4）11101010．0011

解：

（1）253，AB

（2）1363,2F3（3）0.326，0.6B（4）352.14，EA.3

1．16分别选取字长为8位和16位，写出下列数据的原码、反码。

（1）X=+31

（2）Y=-31

（3）Z=+169（4）W=-169

解：

（1）00011111，00011111；0000000000011111，0000000000011111

（2）10011111，11100000；1000000000011111，111111*********0

（3）0000000010101001，0000000010101001

（4）1000000010101001，111111*********0

1．17分别选取字长为8位和16位，写出下列数据的原码、补码。

（1）X=+65

（2）Y=-65

（3）Z=+129（4）W=-257

解：

（1）01000001，01000001；0000000001000001，0000000001000001

（2）11000001，10111111；1000000001000001，111111*********1

（3）0000000010000001，0000000010000001

（4）1000000100000001，111111*********1

1．18已知数的补码形式表示如下，分别求出数的原码与真值。

（1）[X]补=0．10011

（2）[Y]补=1．10011

（3）[Z]补=FFFH（4）[W]补=800H

解：

（1）0.10011，0.59375

（2）1.01101，-0.40625

（3）801H，-1

（4）800H，-0

1．19如果将FFH与01H相加，会产生溢出吗？

解：

不会（FF=-1，-1+1=0）

1．20选取8位字长，分别用补码计算下列各式，并且判断是否有进位及溢出？

（首先转化为补码表示，运算后再判断）

（1）01111001+01110000

（2）-01111001-01110001

（3）01111100-01111111（4）-01010001+01110001

解：

（1）11101001最高有效位有进位，符号位无进位，有溢出

（2）00010110最高有效位无进位，符号位有进位，有溢出

（3）11111101最高有效位无进位，符号位无进位，无溢出

（4）00100000最高有效位有进位，符号位有进位，无溢出

1．21用16位补码计算下列各式，并判断结果是否有进位及溢出：

（1）1234+5678H

（2）8888H-9999H

（3）-3456H-8899H（4）-7788H+0FFFFH

解：

（1）68ACH，最高有效位无进位，符号位无进位，无溢出

（2）8001H,最高有效位有进位，符号位有进位，无溢出

（3）4311H，最高有效位有进位，符号位有进位，无溢出

（4）0879H，最高有效位无进位，符号位有进位，有溢出

1．22分别写出用下列表示方法所能够表示的有符号和无符号数据的范围：

（1）8位二进制

（2）10位二进制

（3）16位二进制（4）32位二进制

解：

（1）-128--+127，0—255

（2）-512--+511，0—1023

（3）-32768--+32767，0—65535

（4）-2147483648--+2147483647，0--4294967296

1．23分别写出下列字符串的ASCII码：

（书13、14页）

（1）10abc

（2）RF56（3）Z#12（4）W=-2

解：

（1）00110001001100000110000101100010

（2）010*********

（3）010*********

（4）010*********

1．24写出下列数字所代表的无符号数、有符号数和ASCII码：

（1）89H

（2）48H

（3）1234H（4）8899H

解：

（1）137，-9，0011100000111001

（2）72，+72，0011010000111000

（3）4660，+4660，00110001001100100011001100110100

（4）34969，-2201，00111000001110000011100100111001

1．25已知[x+y]补=7001H，[x-y]补=0001H，试求[2x]补，[2y]补，[x]补，[y]补，x和y。

解：

7002H,7000H,3801H,3800H,3801H,3800H

1．26对于字长为24位和32位的二进制补码，分别写出其数据的表示范围的一般表达式。

各自所能够表示的负数的最小值与正数的最大值是多少？

解：

-2

--+2

-1，-8388608，+8388607

-2

--+2

-1，-2147483648，+2147483647

1．27将下列十进制数转换为24位（8位阶符阶码+16位符号及尾数）浮点数：

（书6页）

（1）+8.5

（2）-4.825

（3）12.48（4）-8800

解：

（1）010*********

（2）000000111100110100110011

（3）000001000110001111010111

（4）000011101100010011000000

1．28设二进制浮点数的阶码为3位、阶符1位，尾数为6位、尾符1位，分别将下列各数

表示成规格化的浮点数：

（1）1111.0111B

（2）-1111.10101B

（3）-12/128（4）189/64

解：

（1）010********

（2）010********

（3）10111110000（4）00100101111

习题二

2．1典型的“与”门、“或”门与“非”门是用什么电路实现的？

解：

可以用简单的二极管和三极管实现（详见电子技术基础教材）。

2．2试利用三种基本门电路设计Y=A+B+C的逻辑电路。

（或门）

解：

题2.2题2.3

2．3试利用三种基本门电路设计Y=A•B•C的逻辑电路。

（与门）

2．4什么是三态门？

什么情况下需要使用三态门？

试分析三态门的工作原理。

解：

高电平,低电平,高阻态称为三态。

可以具备这三种状态的门器件就叫做三态门。

2．5试利用3-8译码器74LS138设计一个4-16译码器。

解：

2．6组合逻辑电路与时序逻辑电路有什么区别？

各自的用途是什么？

解：

组合逻辑电路可以有若个输入变量和若干个输出变量，其每个输出变量是其输入的逻辑函数，其每个时刻的输出变量的状态仅与当时的输入变量的状态有关，与本输出的原来状态及输入的原状态无关，也就是输入状态的变化立即反映在输出状态的变化。

时序逻辑电路任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关。

也就是说，组合逻辑电路没有记忆功能，而时序电路具有记忆功能。

2．7布尔代数和真值表是怎样的关系？

各自的特点是什么？

解：

布尔代数亦称开关代数或逻辑代数，可写成下述表达式：

Y=f（X,Y,Z,…）。

它有两个特点：

1、其中的变量X,Y,Z,…等都只有两种可能的数值：

0和1。

2、函数f只有三种基本逻辑操作：

“与”、“或”及“非”。

真值表又称功能表，它是指由自变量的各种取值组合而成，反映与函数值之间对应关系的一种表格。

函数取值为“1”的项数，表明函数运算多项式中的项数。

从真值表写出布尔代数式的方法可以用下面两段话来描述：

⑴写布尔代数式先看真值表中结果为1的项，有几项就有几个“或”项；

⑵每一项的各因素间是“与”关系。

写该项时每个因素都写上，然后酌情取“反”。

至于哪个因素要取反，要看该因素在这项里是否是“0”状态，是“0”状态则取“反”，否则不取“反”。

2．8简述TTL电路和CMOS电路的异同之处和各自的特点。

解：

TTL和CMOS电路比较：

1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。

2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短（5-10ns），但是功耗大。

CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长（25-50ns）,但功耗低。

CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。

3）CMOS电路的锁定效应：

CMOS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。

这种效应就是锁定效应。

当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。

特点：

1.TTL逻辑电平即Transistor-TransistorLogic。

最小输出高电平VOHmin：

2.4V，输出低电平VOLmax：

0.4V。

在室温下，一般输出高电平是3.5V输出低电平是0.2V。

最小输入高电平VIHmin：

2.0V，最大输入低电平VILmax：

0.8V；它的噪声容限是0.4V。

2.CMOS逻辑电平即Complementarymetal-oxide-semiconductor。

逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。

而且具有很宽的噪声容限。

2．9请列出常用的TTL组合逻辑电路型号和CMOS组合逻辑电路型号。

解：

TTL组合逻辑电路型号：

5400/7400系列是最流行的TTL集成器件，如：

74--、74S--、74LS--、74AS--、74ALS--、74F--。

CMOS组合逻辑电路型号：

4000系列（前缀为MC的产品，则标为MC14000），40000系列为互补场效应管系列；54/74HC，54/74HCT，54/74AHC，54/74AHCT及54/74HCU系列为高速CMOS电路。

2．10为什么常用数字电路中有2-4译码器和3-8译码器，却没有1-2译码器？

解：

用反相器即可完成1-2译码器的功能。

2．11电子计算机主要包括哪几个组成部分？

其基本功能是什么？

解：

电子计算机主要包括输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。

输出设备把外算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出。

存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息。

运算器的功能是对数据进行各种算术运算和逻辑运算，即对数据进行加工处理。

控制器是整个计算机的中枢神经，其功能是对程序规定的控制信息进行解释，根据其要求进行控制，调度程序、数据、地址，协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。

2．12半加器与全加器之间的主要区别是什么？

解：

半加器电路要求有两个输入端，用以两个代表数字（A0，B0）的电位输入；有两个输出端，用以输出总和S0及进位C1。

从真值表得出布尔代数式：

C1=A0×B0，S0=A0⊕B0

可以用“与门”及“异或门”（或称“异门”）来实现真值表的要求。

全加器电路的要求是：

有3个输入端，以输入Ai，Bi和Ci，有两个输出端，即Si及Ci+1。

布尔表达式如下：

Si=Ai⊕Bi⊕Ci

Ci+1=AiBi+AiCi+BiCi

故Si可用“异或门”来实现，进位Ci+1可用3个“与门”及一个“或门”来实现。

2．13判断溢出的方法有几种？

各自有何特点？

在电路中如何实现？

解：

设：

被操作数为：

[X]补=Xs,X1X2…Xn

操作数为：

[Y]补=Ys,Y1Y2…Yn

其和（差）为：

[S]补=Ss,S1S2…Sn

⑴采用一个符号位

采用一个符号位检测溢出时，当Xs=Ys=0，Ss=1时，产生正溢；当Xs=Ys=1，Ss=0时，产生负溢。

溢出判断条件为:

溢出=Ss+XsYs

⑵采用进位位判断

两数运算时，产生的进位为：

Cs,C1C2…Cn，其中：

Cs为符号位产生的进位，C1为最高数值位产生的进位。

两正数相加，当最高有效位产生进位（C1=1）而符号位不产生进位（Cs=0）时，发生正溢；两负数相加，当最高有效位不产生进位（C1=0）而符号位产生进位（Cs=1）时，发生负溢。

故溢出条件为：

溢出=Cs⊕C1

⑶采用变形补码（双符号位补码）

在双符号位的情况下，把左边的符号位Ss1叫做真符，两个符号位都作为数的一部分参加运算。

这种编码又称为变形补码。

双符号位的含义如下：

Ss1Ss2=00结果为正数，无溢出

Ss1Ss2=01结果正溢

Ss1Ss2=10结果负溢

Ss1Ss2=11结果为负数，无溢出

溢出条件为：

溢出=Ss1⊕Ss2

2．14什么是锁存器？

它在计算机的电路中有什么作用？

解：

锁存器是一种存储逻辑信号的电路，由触发器构成，它的输出端有输出使能控制，它可以使输出状态不随输入端状态的变化而改变，处在保持状态。

它把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除锁定。

2．15什么是ALU？

它在计算机中起什么作用？

解：

ALU（ArithmeticLogicalUnit）计算机的中央处理器（CPU）中的算术与逻辑单元;运算器。

主要负责执行所有数学与逻辑功能。

2．16微处理器内部是由哪些主要部件所组成的？

解：

CPU的内部结构可分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分。

2．17简述冯•诺依曼计算机的体系结构与工作原理。

解：

工作原理：

存储程序（或程序存储）。

体系结构：

1.计算机完成任务是由事先编号的程序完成的；

2.计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。

3.计算机能自动连续地完成程序。

4.程序运行的所需要的信息和结果可以通输入\输出设备完成。

5.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成；

2．18计算机中的三种总线分别是什么？

控制总线传输的信号大致有哪些？

解：

地址总线、数据总线和控制总线。

控制总线传输控制信号和状态信号，使得计算机各部分协调工作。

2．19微处理器、微型计算机与微型计算机系统有何区别？

解：

微处理器：

一般也称中央处理器（CPU），是本身具有运算能力和控制功能，是微型计算机的核心。

微型计算机：

由CPU、存储器、输入输出接口电路和系统总线构成。

微型计算机系统：

以微型计算机为主体，配上系统软件和外部设备以后，就成为了计算机系统。

2．20微型计算机的分类方法有几种？

可以分为几个类别？

解：

1. 按CPU字长分类：

微型计算机按字长可以分为：

8位机、16位机、32位机、64位机。

2. 按结构分类：

按结构可以分为：

单片机，单板机，多板机。

3. 按用途分类：

按用途可分为：

工业控制机，数据处理机。

4. 按CUP型号分类：

按CPU的型号可以分为：

286机、386机、486机、Pentium。

习题三

3．18086CPU有多少根数据线和地址线？

它能寻址多少内存单元和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：

16，20，1M

8，20，为了方便与８位外部接口或设备相连。

3．28086CPU按功能可以分为哪两大部分？

它们各自的主要功能是什么？

解：

8086微处理器从功能结构上可以划分为执行部件EU（ExecutionUnit）和总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）两大部分.

总线接口部件具有下列功能：

物理地址的形成、预取指令、指令队列排队、读/写操作数和总线控制。

指令执行部件的功能是进行指令译码并执行指令。

3．3什么是微处理器的并行操作功能？

8086CPU是否具有并行操作功能？

在什么情况下8086的执行单元EU才需要等待总线接口单元BIU提取指令？

解：

并行操作是同时完成取指/操作数和执行指令操作,有。

在遇到系统复位或执行转移指令等特殊情况，指令队列被刷新时，EU才需要等待BIU进行取指操作。

或者在EU需要操作数而BIU正忙时，EU需要等待BIU执行完当前的操作，再去取操作数，等到EU得到操作数以后，才能进行这条指令的执行操作。

3．4逻辑地址和物理地址有何区别？

段加偏移的基本含义是什么？

解：

逻辑地址也称相对地址或虚拟地址，它是目标程序中的地址。

物理地址也称绝对地址或实地址，它是物理存贮器的单元地址。

物理地址＝段基地址×16＋偏移地址。

3．5基址指针BP和堆栈指针SP在使用中有何区别？

解：

BP则是用来存放位于堆栈段中的一个数据区基址的偏移地址的，称作基址指针寄存器。

SP给出栈顶的偏移地址，称为堆栈指针寄存器。

3．6段地址和段起始地址是否相同？

两者是什么关系？

解：

段地址为段的起始单元的物理地址（低4位一般为0）除以16的结果。

段起始地址为段的起始单元的物理地址，它必须能被16整除。

段地址＝段起始地址／１６

3．78086CPU一般使用哪个寄存器来保存计数值？

解：

CX

3．8寄存器IP的用途是什么？

它提供的是什么信息？

解：

用于微处理器在程序中顺序寻址代码段中的下一条指令。

给出接着要执行的指令在代码段中的偏移。

3．9寄存器FLAGES的用途是什么？

它提供的是什么信息？

解：

反映处理器的状态和运算结果的某些特征。

进位标志，零标志，符号标志，溢出标志，奇偶标志，辅助进位标志，方向标志，中断允许标志，追踪标志

3．10对于数字0，对应的零标志是否为1？

解：

不是，零标志是用于反映运算结果的。

（运算结果为0，零标志记为1）

3．11在实模式下，对于如下段寄存器内容，写出相应的段起始地址和结束地址：

（1）1000H

（2）1234H

（3）E000H（4）AB00H

解：

（1）10000H~1FFFFH

（2）12340H~2233FH（12340H+FFFF，先全部转换为二进制再相加）

（3）E0000H~EFFFFH（4）AB000H~BAFFFH

3．12在实模式下，对于如下的CS：

IP组合，写出相应的存储器地址：

（方法同上）

（1）1000H：

2000H

（2）2400H：

1A00H

（3）1A00H：

E000H（4）3456H：

AB00H

解：

（1）12000H

（2）25A00H（3）28000H（4）3E060H

3．13什么是总线周期？

微处理器在什么情况下才执行总线周期？

解：

把执行外部总线对存储器或I／O端口进行一次信息的输入或输出所需要的时间