微机原理与接口技术习题解答与实验指导.docx

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微机原理与接口技术习题解答与实验指导

第一部分学习指导与习题解答

第1章计算机基础

1.1学习指导

本章主要容包括：

1.计算机的发展

2.整机概念

计算机由处理器、存储器、输入/输出接口及三总线（数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB）组成，如图1-1所示。

其中：

数据总线为双向三态，地址总线为单项三态，控制总线的各信号线特点各异。

3.计算机中数和编码的表示

1）进制表示及相互之间的转换，重用的有：

二进制数、十进制数、十六进制数。

2）有符号数的表示（包括：

真值、原码、反码、补码）及相互之间的转换。

值得注意的是：

l正数的原码、反码和补码相等。

l负数的反码等于其原码你的符号位不变，其他位求反。

l负数的补码等于其原码的符号位不变吗，其他位求反后加以。

l常用的补码运算规则：

[X]原=[[X]补]补

[X]原=[[X]反]反

[X±Y]补=[X]补±[Y]补

3）编码的那表示，包括：

非压缩型BCD码（用8位二进制数表示1位十进制数，其中高4位为0）、压缩型BCD码（用8位二进制数表示2位十进制数）、ASCⅡ码（美国信息交换校准代码，参见附录A）。

4．微机系统中采用的先进技术

微机系统中采用的先进技术，包括:

流水线技术、高速缓冲存储技术、虚拟存储技术、CISC和RISC、多核心技术等。

1.2单项选择题

1．从第一代电子计算机到第四代计算机的体系结构都是相同的，都是由运算器、控制器、存储器以及输入输出设备组成的，称为（）体系结构。

Ａ．艾伦•图灵　　Ｂ．罗伯特•诺依斯　　Ｃ．比尔•盖茨　　Ｄ．•诺依曼

［解］　Ｄ

２．电子计算机从问世到现在都遵循“存储程序”的概念，最早提出它的是（）。

A．巴贝奇B.•诺依曼C.帕斯卡D.贝尔

[解]B

3．目前制造计算机所采用的电子器件是（）。

A．晶体管B.电子管C.中小规模集成电路D.超大规模集成电路

[解]D

4．计算机之所以能自动连续进行数据处理，其主要原因是（）。

A.采用了开关电路B.采用了半导体器件C.具有存储程序的功能D.采用可二进制

[解]C

5．计算机中存储数据的最小单位是二进制的（）。

A.位（比特）B.字节C.字长D.千字节

[解]A

6．一个字节包含（）个二进制位。

A.8B.16C.32D.64

[解]A

7.二进制数0B的十六进制表示为（）。

A.44EHB.75FHC.54FHD.65EH

[解]D

8.二进制数0B的八进制表示为（）。

A.4156QB.3136QC.4276QD.3176Q

[解]B

9．设（123）16=（X）8=（Y）2，其中下表分别表示十六进制，八进制，二进制，则X和Y因为（）。

A.X=246,Y=010101110B.X=443,Y=100100011C.X=173,Y=01111011D.X=315,Y=1100110

[解]B

10．下面是四个无符号数的大小顺序，正确的比较式是（）。

A.0FEH>250D>37Q>01111111BB.250D>0FEH>371Q>01111111B

C.371Q>0FEH>250D>01111111BD.01111111B>0FEH>250D>371Q

[解]A

11．带符号的八位二进制补码的表示围是（）.

A.－127～+127B.－32768～+32768C.－128～+127D.－32768～+32767

[解]C

12.十进制负数—61的八位二进制原码是（）。

A.00101111BB.00111101BC.01111001BD.10111101B

[解]D

13.十进制正数+121的八位二进制反码是（）。

A.00000110BB.01001111BC.01111001B

[解]C

14.—89的八位二进制补码为（）。

A.B9HB.89HC.10100111BD.00100111B

[解]C

15．无符号二进制数00001101.01B的真值位（）。

A.13.25B.0B.1HC.0B.4HD.13.01

[解]A

16.有符号二进制原码数10000001B的真值为（）。

A.01HB.—1C.128

[解]B

17．数D8H被看做是用补码表示的符号数十，该数的真值为（）。

A.—58HB.—28HC.—40

[解]C

18.数4FH被看做是用反码表示的有符号数时，该数的真值为（）。

A.＋30HB.－28HC.－40

[解]B

19.计算机的溢出是指其运算结果（）。

A.无穷大

B.超出了计算机存储单元所能存储的数值围。

C.超出了该指令所指定的结果单元所能存储的数值围。

D.超出了运算器的取值围。

[解]C

20．两个十六进制补码数进行运算3AH+B7H，其运算结果（）溢出。

A.有B.无

[解]B

21.二进制数11101110B转换为BCD码为（）。

A.1BB.0BC.0BD.0B

[解]C

22．键盘输入1999时，实际运行的ASCⅡ码是（）。

A.41H49H47H46HB.61H69H67H66HC.31H39H39H39HD.51H59H57H56H

[解]C

23.一个完整的计算机系统通常应包括（）。

A.系统软件和应用软件B.计算机及其外围设备C.硬件系统和软件系统

D.系统硬件和系统软件

[解]C

24．通常所说的“裸机”指的是（）。

A.只装备有操作系统的计算机B.不带输入输出设备的计算机

C.为装备任何软件的计算机D.计算机主机暴露在外

[解]C

25．计算机运算速度的单位是MI/S（即MIPS），其含义是（）。

A.每秒钟处理百万个字符B.每分钟处理百万个字符

C.每秒钟执行百万条指令D.每分钟执行百万条指令

[解]C

26.通常所说的32位机，指的是这种计算机的CPU（）。

A.是由32个运算器组成的B.能够同时处理32位二进制数据

C.包含有32个寄存器D.一共有32个运算器和控制器

[解]B

27．运算器的主要功能是（）。

A.算术运算B.逻辑运算C.算术和逻辑运算D.函数运算

[解]C

28.在一般微处理器中包含有（）。

A.算术逻辑单元B.主存C.I/O单元D.数据总线

[解]A

29.一台计算机实际上是执行（）。

A.用户编制的高级语言包程序B.用户编制的汇编语言程序

C.系统程序D.由二进制码组成的机器指令

[解]D

30.构成违纪的主要部件除CPU、系统总线、I/O接口外，还有（）。

A.CRTB.键盘C.磁盘D.存（ROM和RAM）

[解]D

31.计算机的字长是指（）。

A.32位长的数据

B.CPU数据总线饿宽度

C.计算机部一次可以处理的二进制数码的位数

D.CPU地址总线的宽度

[解]D

1.3判断题

1．汇编语言就是机器语言。

（）

2．所谓三总线就是数据总线、控制总线、地址总线。

（）

3．计算机中所有数据都是以二进制形式存放的。

（）

4．若[X]原=[X]反=[X]补，则该数为正数。

（）

5．补码的求法是：

正数的补码等于原码，负数的补码是原码连同符号位一起求反加1（）

6．无论是什么违纪，其CPU都具有相同的机器指令。

（）

7．与二进制数11001011B等值的压缩型BCD码是11001011B。

（）

8．十进制数378转换成十六进制数时1710H。

（）

9．与十进制小数0.5625等值的二进制小数1.0011B。

（）

10．二进制数B转换成十六进制数时FE5H。

（）

11．如果二进制数11111B～01111B的最高位为符号位，其能表示31个十进制数。

（）

[答案]

1．错2.对3.对4．对５.错6.错7.错

8．错9.错10.错11.对

1.4填空题

1．•诺依曼原理的基本思想是

（1）和

（2）。

[解]

（1）程序储存

（2）程序控制

2．第一代计算机采用的电子器件是

（1）.

[解]

（1）电子管

3．一个完整的计算机系统应包括

（1）和

（2）。

[解]

（1）硬件系统

（2）软件系统

4．计算机中所谓三总线包括

（1）、

（2）和（3）。

[解]

（1）数据总线

（2）地址总线（3）控制总线

5．计算机系统中数据总线用于传输

（1）信息，其特点是

（2）。

地址总线用于传输（3）

信息，其特点是（4）。

如果CPU的数据总线与地址总线采用同一组信号线，那么系统中需要采用（5）分离出地址总线。

[解]

（1）数据

（2）双向三态（3）地址（4）单向三态（5）锁存器

6．计算机的软件可以分成两大类，即

（1）和

（2）。

[解]

（1）系统软件

（2）应用软件

7．在计算机中的负数以

（1）方式表示，这样可以把减法转换为加法。

[解]

（1）补码

8．在计算机部，所有信息的存取、处理、传送都是以

（1）形式进行的。

[解]

（1）二进制编码

9．对于一个字节的带符号数可表示的最大正数为

（1），最小负数时

（2）。

[解]

（1）+127

（2）—128

10．一个8位二进制补码数10010011B等值扩展为16位二进制数后，其机器数为

（1）。

[解]

（1）1111111110010011B

11.用补码表示的二进制数10001000B转换为对应的十进制数真值为

（1）。

[解]

（1）—120

12．设机器字长为8位，已知X=-1，则[X]原=

（1），[X]反=

（2）,[X]补=（3）。

[X+Y]补=（3）。

[解]

（1）10010101B

（2）01001010B（3）11011111B

13．将十进制整数4120分别转换为相对应的二进制数、八进制数和十六进制数。

其转换结果分别为

（1）、

（2）、（3）。

[解]

（1）1000000011000B

（2）10030Q（3）1018H

14.若X=-107，Y=+74。

按8位二进制可写出：

[X]补=

（1）；[Y]补=

（2）；

[X+Y]补=（3）。

[解]

（1）10010101B

（2）01001010B（3）11011111B

15．若X=-128，Y=-1，机器字长为16位，求：

[X]补=

（1）;[Y]补=

（2）；

[X+Y]补=（3）。

[解]

（1）FF80H

（2）FFFFH　　（３）FF7FH

16．将十进制小数0.65625转换为相对应的二进制数、八进制数和十六进制数。

其转换结果分别为

（1），

（2），（3）。

[解]

（1）0.10101B

（2）0.52Q（3）0.A8H

17．将二进制数1001.101B，八进制数35.54Q,十六进制FF.1H转换为十进制，结果分别为

（1），

（2），（3）。

[解]

（1）9.625D

（2）29.6875D（3）255.0625D

18．一个二进制数11111010B转换成压缩的BCD码的形式为

（1）。

[解]

（1）250H

19．有一个16位的二进制数0100000101100011B，与它等值的十进制数是

（1），如果是压缩BCD码表示的数是

（2）。

[解]

（1）16739

（2）4163

20．十进制数255的ASCⅡ码，可以表示为

（1）；用压缩型BCD码表示为

（2）；

其16进制数表示为（3）。

［解］

（1）32H35H35H

（2）0000001001010101B（3）0FFH

21.可将36.25用IEEE754的单精度浮点格式表示成

（1）。

[解]

（1）C210000H

1.5简答题

1．简述数据总线和地址总线各自具有的特点。

如果某CPU的数据总线与地址总线采用同一组信号线，可以采用什么方法将地址总线分离出来。

[解]数据总线的特点为双向三态，其总线位数决定CPU与外部一次传输的位数。

地址总线的特点为单向三态，其总线位数决定CPU对外部寻址的围。

如果某CPU的数据总线与地址总线采用同一组信号线，可以采用锁存器将地址总线分离出来。

‘

2.试举例说明什么是压缩型（或称组合型）BCD码？

什么是非压缩型（或称非组合型）BCD码？

[解]压缩型BCD码为一字节表示2位十进制数，如:

36H表示36。

非压缩型BCD码为一字节表示1位十进制数，其中高4位为0。

如：

0306H表示36。

3．在计算机中常采用哪几种数值？

如何用符号表示？

[解]在计算机中常采用二进制、八进制、十进制、十六进制数等。

为了明确所采用的数值，在相应数的末尾都采用对应的符号说明。

其中十进制用D表示（D-Decimal可以默认不写），

八进制原为Octonary,为避免与数字0混淆，用字母Q表示八进制，用H（Hexadecimal）表示十六进制。

4．根据ASCⅡ码的表示，试写出0、9、F、f、A、a、CR、LF、＄等字符的ASCⅡ码。

[解]字符09FfAaCRLF＄

ASCⅡ码30H39H46H66H41H61H0DH0AH24H

5.将下列十进制数分别转换成二进制数、八进制数、十六进制数。

（1）39

（2）54（3）127（4）119

[解]

（1）100111B47Q27H

（2）110110B66Q36H

（3）1111111B117Q7FH

（4）1110111B167Q77H

6.8位、16位二进制数所表示的无符号数及补码的围是多少？

[解]8位二进制无符号数表示的围为0～255,8位二进制补码表示的围为-128～+127；16为无符号二进制数表示的围为0～65535,16位二进制补码表示的围为-32768～+32767。

7．将十进制数146.25转换为二进制，小数保留四位。

[解]10010010.0100B

8.将下列二进制数转换为十进制数，小数保留四位。

（1）00001011.1101B

（2）1000110011.0101B（3）1.1011B

[解]

（1）11.8125

（2）563.3125（3）2739.6875

9．写出二进制数1101.101B，十六进制数2AE.4H,八进制数42.54Q的十进制数。

[解]1101.101B=13.625D2AAE.4H=686.25D42.57Q=34.6875D

10.简述原码、反码、补码的规则。

[解]

1）求原码的规则：

正数的符号位为0，负数的符号位为1，其他位表示数的绝对值。

2）求反码的规则：

正数的反码与其原码相同；负数的反驳吗为原码除符号位以外的各位取反。

3）求补码的规则：

正数的补码与其原码相同；负数的补码为反码在最低位上加1。

11．用补码计算（-56）-（-17）。

[解]此处运用补码加减运算公式[X±Y]补=[X]补±[±Y]补，令X=-56,Y=-17,且有：

[X]原=10111000B、[X]反=11001000B、[X]补=11001001B

[Y]原=10010001B、[-Y]补=00010001B

则[X]补=11001000B

+）[-Y]补=00010001B

[X-Y]补=11011001B

得[X-Y]原=10100111B=-39

12.简述计算机在进行有符号补码运算中进位与溢出的区别。

[解]进位为数据运算时的正常情况，其进位状态通过CPU中进位状态位的状态体现。

溢出为运算结果超出了所能表示的数据围，数据侵占了符号位。

13.简述进行有符号补码运算判断是否产生溢出的方法。

[解]判断溢出的方法可以有两种：

1）双进位法：

2个进位位分别为次高位向最高位的进位和最高位向进位位的进位。

如果两个进位均有或均无则无溢出。

如果两个进位中1个有进位而另1个无进位则一定有溢出。

2）同号相减无溢出，同号相加是结果符号与加数符号相反有溢出，相同则无溢出。

异号相加无溢出，异号相减时结果符号与减数符号相同有溢出，相反则无溢出。

14．用8位二进制补码进行计算（-56）+（-177），并判断出运算结果是否有溢出。

[解]令X=-56,Y=-117

[X]原=10111000B、[X]反=11001000B、[X]补=11001001B

[Y]原=11110101B、[XY]反=10001010B、[Y]补=10001011B

则[X]补=11001000B

+）[Y]补=10001011B

[X]补+[Y]补=01010011B

得[X]补+[Y]补=[X+Y]补=01010011B,X+Y=[[X+Y]补]]补=01010011B=+83

从上面运算式中可以看到，次高位向最高位无进位，而你最高为向进位位有进位，所以运算结果溢出。

从另一个角度来看，两个负数相加，结果为正数，其符号与减数的符号相反，所以运算结果有溢出。

也就是（-56）+（-177）=-173≠+83，运算结果不正确，这是因为已婚算结果又溢出，也就是运算结果的数据位超出了所能表示的围，侵占了符号位。

15.试将0.0875用IEEE-754的单精度浮点格式表示。

[解]

0.0875=0.1100110011B=1.110011B×2的-100B次

尾数L=110011B

阶码=01111111B-100B=01111011B

0.0875的浮点表示=001111011110011B=3DB33333H

第2章微处理器

2.1学习指导

本章主要容包括：

1.8086/8088微处理器的部结构与工作原理

8086/8088未处理的部分为执行单元（EU）和总线接口单元（BIU）两部分。

执行单元负责完成指令的执行工作，总线接口单元负责完成预取指令和数据传输的工作。

两部分既相互独立工作，又相互配合。

这种结构的优点为可疑实现流水作业，在执行指令同时取下一条指令，提高了微处理器的工作效率。

2.8086/8088的部寄存器

8086/8088具有14个十六位寄存器，包括：

8个通用寄存器（4个数据寄存器AX、BX、CX、DX，4个指针寄存器SP、BP、SI、DI），4个段寄存器（CS、SS、DS、ES），1个指令指针寄存器IP和1个状态控制寄存器FR。

每个寄存器具有各自的特点，比如：

1）4个数据寄存器具有双重性，可以存储十六位数据（AX、BX、CX、DX），也可以拆成8个八位寄存器（AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH）进行八位运算。

2）16位的状态控制寄存器FR中有9位有效位，其中6位是状态标志（进位状态位CF、辅助进位状态位AF、符号状态位SF、零状态位ZF、奇偶状态位PF和溢出状态位OF），3位是控制标志（中断允许、方向、单步）。

3）16位的指令指针寄存器IP是专为微处理器使用，不能通过指令进行访问。

代码段寄存器CS只能读出，不能通过指令赋值。

4）只有BX、BP、SI、DI可以作访问存单元的地址指令。

3．工作模式与引脚

1）8086CPU和8088CPU的主要特点如表2-1所示。

2）8086/8088未处理其具有两种功能工作模式：

最小工作模式和最大工作模式。

最小工作模式：

即为构成单微处理器的简单系统，全部信号线均由8086/8088CPU提供

引脚MN/MX非接+5V电压。

最大工作模式：

即为构成多处理器的复杂系统。

一般所构成的系统中除偶一个主微处理器8086/8088外，还有两个协处理器：

用于数值运算处理的8087和忧郁输入/输出设备服务的8089，从而大大提高主处理器的运行效率。

在此种工作模式下，部分控制信号线是由8288总线控制器提供，而不是由8086/8088CPU直接提供全部信号线。

引脚MN/MX接地。

3）8086/8088为40引脚DIP芯片，其中部分引脚采用了服用技术，包括：

分时复用（即在一些时刻提供一种信息，而在另一时刻提供另一种信息）和分状态复用（即输入与输出定义不同、高电平与低电平定义不同、不同模式下定义不同）等。

分时复用的信号可通过锁存器实现分离。

另外，8086/8088中有部分引脚定义不同。

主要引脚包括：

AD0～AD15、A16/S3～A19/S3、MN/MX、ALE、BHE、REESET、RD、WR、M/IO等。

值得注意的是，如何获得存储器读、存储器写、IO读、IO写等信息，如图2-1所示。

4．存储器组织

8086/8088采用分段管理的概念。

1）所有的数据以字节形式存放在存储单元中，每一个单元军战一个地址，但是任何两个相邻字节都可以构成一个字（word），占用两个地址。

用地址值较小的那个字节单元地址作为这个字单元的地址。

一个16位字中低8位数据存在较小地址的单元中，而高8位数据存在地址较高的的单元中。

2）每个单元均有一个唯一的20位地址，称为物理地址。

3）在软件中8086/8088对存储器采用分段描述的方法，即将整个存储区划分很多的段，每一个段的大小可各不相同，单均≤64KB，各段之间可以是紧密连接、可以是部分或完全重叠、也可以是不相关，每个存储单元可用不惟一的逻辑地址描述（段基值：

偏移量）。

4）物理地址与逻辑地址的关系为：

物理地址（20位）=段基值（16位）×16+偏移量（16位）。

5）8086的存储器为能满足即可以16位操作又可以8位操作，采用奇、偶两个存储体的结构。

5.堆栈组织

堆栈是一个特定的存储区，它的特点是：

一端是固定的，另一端是活动的，而所有的信息存取都在活动的一端进行。

堆栈操作的原则是后进先出。

栈操作包括：

1）设置栈执政（设置SS、SP）和栈容量（栈长度）。

2）数据进栈操作（PUSH指令）。

3）数据出栈操作（POP指令）。

6.时序

处理器的周期状态可以分为三种：

始终周期（是处理器完成一个微操作所需的时间，也就是处理器的基本时间计量单位）、总线周期（是处理器完成一个基本操作所用的时间）和指令周期（是处理器执行一条指令所需的时间）。

最基本的读/写总线周期由4个十周周期组成。

2.2单项选择题

1.8088CPU和8086CPU对比，错误叙述是（　）。

A.8088CPU和8086CPU的地址线数量相同。

B.8088CPU和8086CPU的片数据线数量相同。

C.8088CPU和8086CPU的片外数据线数量相同。

D.8088CPU和8086CPU的寄存器数量相同。

[解]C

2.关于8088CPU和8086CPU对比，正确的叙述是（）。

A.8088CPU和8086CPU的地址数位数不相同。

B.8088CPU和8086CPU的片数据线数量不相同。

C.8088CPU和8086CPU的片外数据线数量不相同。

D.8088CPU和8086CPU的寄存器数量不相同。

[解]C

3.8086为16位的CPU，说明（）。

A.8086CPU有16条数据线B.8086CPU有16个寄存器

C.8086CPU外有16条地址线D.8086CPU外有16条控制线

[解]A

4.下列不是80