北航微計算機原理課后習題答案

1、第一章第一章基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識1—1解釋和區(qū)別名詞術(shù)語1、微處理器μP，微計算機μC，微處理器系統(tǒng)μPS。解：解：（1）、微處理器是把原來的中央處理器單元CPU的復雜電路（包括運算器和控制器）做在一片或幾片大規(guī)模集成電路的芯片上。我們把這種微縮的CPU大規(guī)模集成電路稱為微處理器簡稱μP或者MP。（2）微計算機是以微處理器為核心，再配上其他的芯片，如隨機存儲器RAM，只讀存儲器ROM以及IO接口電路以及其他一些輔助電路而構(gòu)成的微型化計算機裝

2、置，簡稱MC或者μC。（3）微處理器系統(tǒng)是以微處理器為核心配置相應的一系列大規(guī)模集成電路以滿足用戶需要的特殊專門用途的系統(tǒng)，簡稱MPS或者μPS。2、單片微處理器和單片微計算機。解：解：（1）、單片微型計算機：所謂單片微型計算機，就是將CPU、RAM、ROM、定時計數(shù)器和多種IO接口電路都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機，又皆稱為單片機或微處理器。（2）單片微處理器：就是把微處理器的各個邏輯部件都集成在一塊芯片上，故稱為單片微處理器

3、。3、硬件和軟件解：解：（1）所謂硬件是指計算機的硬設備，是實體部分。微型計算機的硬件是指主機箱、系統(tǒng)主板、硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器，顯示器和鍵盤等基本部件構(gòu)成的系統(tǒng)。（2）軟件是指微計算機為了方便用戶和充分發(fā)揮微計算機及其效所必備的各種程序。它們或存在于內(nèi)存儲器或者外存儲器。硬件和軟件是組成微機系統(tǒng)必不可少的組成部分。4、系統(tǒng)軟件、中間件和應用軟件解：解：（1）、系統(tǒng)軟件：為了充分發(fā)揮計算機效能的系列軟件，由廠家?供給用戶，包括操作系統(tǒng)

4、，語言處理系統(tǒng)及支撐軟件（服務型程序）。（2）中間件：為協(xié)調(diào)異構(gòu)系統(tǒng)之間的最佳聯(lián)合，所需的軟件支撐。（3）應用軟件：為了解決各類應用問題而編寫的程序，處于軟件系統(tǒng)的最外層，直接面向用戶，為用戶服務。它包括用戶編寫的特定程序以及商品化的應用軟件。5、位、字節(jié)、字和雙字。解：解：(1)、位：一個二進制位是計算機中表示信息的最小單位。(2)、字節(jié)：指相鄰的8個二進制位，是計算機中通用的基本單位。(3)字：字是計算機內(nèi)部進行數(shù)據(jù)傳遞、處理的基本

5、單位。通常與計算機內(nèi)部寄存器、運算器、數(shù)據(jù)總線相一致。PC機中把一個字定義為2個字節(jié)。(4)雙字：即4個字節(jié)，有32位，是32位微計算機的字長。6、正邏輯和負邏輯解：解：若用高電平表示邏輯值1，低電平表示邏輯值0，按此約定稱為正邏輯。反之，若把高電平表示邏輯值0，低電平表示邏輯值1，則稱為負邏輯。7、RAM和ROM解：解：（1）、隨機存儲器RAM：用于存放當前參與運行的程序和數(shù)據(jù)，其特點是通信可讀可寫、存取方便，但是信息不能長期保留，斷

6、電會丟失。（2）、只讀存儲器ROM：用于存放各種固定的程序和數(shù)據(jù)，由廠家將開機檢測、系統(tǒng)初始化、引導程序、監(jiān)控程序等固化在其中。特點是信息固定不變、只能讀出、不能寫入或者重寫。8、IO接口和IO設備解：解：（1）、IO接口：由于各種IO設備在其信號類型、數(shù)據(jù)格式、傳輸速率、傳輸方式等方面均有差異。因此，在微計算機主機與外設之間必須設置一種電路，能使CPU與IO設備間的工作速度匹配，數(shù)據(jù)格式一致，電平信號相同，以達到信息交換的目的。這種電

7、路是一種界面，被稱為IO接口電路。（2）、IO設備：IO設備是一種類型繁多，信號類型復雜的設備，可分成輸入設備和輸出設備兩大類別。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標、紙帶輸入機及AD轉(zhuǎn)換器等。常用的輸出設備有發(fā)光二極管LED、CRT終端、各種打印機、DA轉(zhuǎn)換器等。近年來，多媒體技術(shù)的應用與發(fā)展，使聲、像的輸入輸出設備也成為微機的重要設備。9、芯片總線，片總線、內(nèi)總線和外總線解：解：（1）、芯片總線：位于μP芯片內(nèi)部，用以實現(xiàn)μP內(nèi)部各功能單元電

8、路之間的相互連接。（2）、片總線：又稱元件級總線，是微計算機主板上芯片與芯片之間的連接總線。（3）、內(nèi)總線：又稱微計算機系統(tǒng)總線，用來實現(xiàn)微計算機系統(tǒng)中插件板與插件板之間的連接。各種微計算機系統(tǒng)都有自己的系統(tǒng)總線。如：IBMPCXT機的PC系統(tǒng)總線，PCAT的ISA系統(tǒng)總線，32位微機系統(tǒng)的EISA總線。（4）外總線：又稱通信總線，用于系統(tǒng)之間的連接，實現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的通信。如微計算機系統(tǒng)與微計算機系統(tǒng)之間，微計算機系統(tǒng)與儀器設備之間

9、的連接。此類總線不是微計算機系統(tǒng)所特有的，如USB（通用串行口總線）、IEEE1394（高性能串行總線標準）、SCSI（小型計算機系統(tǒng)接口總線），等等。10、機器語言、匯編語言和高級語言。解：解：（1）、機器語言：是計算機硬件系統(tǒng)能夠直接識別并能運行的計算機語言，不需要翻譯。它的每一條語句實際上是一條二進制形式的指令代碼，由操作碼和操作數(shù)組成。（2）、匯編語言：用助記符代替操作碼，用符號地址代替操作數(shù)，故匯編語言也稱為符號語言。它是“面

10、向機器”的語言，且隨機器型號不同而異，不能通用。（3）、高級語言：是由各種意義的“詞”和“數(shù)學公式”按照一定的“語法規(guī)則”組成的。由于它采自然詞匯，并且使用與自然語言語法相近的語法體系，故其程序設計方法比較接近人們的習慣，編寫出的程序更容易閱讀和理解。高級語言的最大優(yōu)點是“面向問題”。這不僅使問題的?述更加容易，大大?高編程效率；同時因為與具體機器無關(guān)，故有很強的通用性和可移植性。11、匯編語言程序和匯編程序解：解：（1）、匯編語言程序

11、：用匯編語言編寫的程序稱為匯編語言程序。它不能直接運行，要用“匯編程序”將它翻譯成機器語言程序后方可以執(zhí)行。（2）、匯編程序：是將由助記符編寫的匯編語言源程序自動翻譯成用機器語言（二進制代碼）編寫的目標程序的軟件。12、匯編和手編解：解：（1）、匯編：若借助于通用系統(tǒng)軟件，匯編程序的翻譯系統(tǒng)把匯編語言源程序變?yōu)闄C器語言程序——目標程序，這種翻譯過程稱為匯編。（2）、若是借助于手工查表翻譯，將匯編語言程序變?yōu)闄C器語言程序的這一翻譯過程，稱

12、為手編。13、監(jiān)控程序和操作系統(tǒng)解（1）、監(jiān)控程序：又稱管理程序，是一種簡易的操作系統(tǒng)，用來對主機和外設的操作進行合理安排，實現(xiàn)人—機聯(lián)系。監(jiān)控程序中還包括有用戶可調(diào)用的子程序。（2）、操作系統(tǒng)：是計算機硬件的第一級擴充，它是計算機軟件中最基礎(chǔ)部分，支持其他軟件的開發(fā)和運行。操作系統(tǒng)由一系列具有控制盒管理功能的模塊組成，實現(xiàn)對計算機全部軟硬件資源的管理和控制。任何用戶都是通過操作系統(tǒng)使用計算機的。操作系統(tǒng)有五大管理功能，即進程與處理機調(diào)

13、度、作業(yè)管理、存儲管理、設備管理、文件管理等。12IA32結(jié)構(gòu)的微處理器得到廣泛應用的關(guān)鍵因素有哪些？解：解：一是后代產(chǎn)品的特性大大高于前代產(chǎn)品，其數(shù)據(jù)寄存器的寬度以2倍遞增，后代結(jié)構(gòu)覆蓋了前代。二是指令系統(tǒng)向上兼容，后代產(chǎn)品只根據(jù)特性?升擴充了原來的指令組。13畫出典型的8位微處理器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，說明各組成部分的作用。解：解：典型的8位微處理器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖13所示。它包括微處理器、存儲器RAM和ROM、IO接口以及通向外部世界

14、的IO設備。它們的作用如下：微處理器：是該系統(tǒng)的核心，由運算器、控制器和內(nèi)部寄存器陣列三部分組成，用以完成算術(shù)或邏輯運算及循環(huán)移位等操作。控制器是整個機器的指揮中心，它產(chǎn)生執(zhí)行指令所需的各種微操作的控制信號。指揮整機自動協(xié)調(diào)地工作。存儲器（RAM和ROM）是計算機的記憶裝置。此處所談的存儲器是指內(nèi)存（又稱主存）。其中隨機存儲器RAM可讀、可寫，用來存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)，中間結(jié)果，也用來與外存交換信息和用作堆棧等；ROM在程序執(zhí)行過程中

15、對存儲單元信息只能寫入。ROM屬于非易失型存儲器，因此常用來存儲固定的程序，如計算機的監(jiān)控程序、匯編程序、系統(tǒng)軟件及各種常用表格等。輸入設備和輸出設備是人與計算機交往的窗口。輸入設備是用來把外界信息和程序輸入到計算機中去的設備。輸入設備是用來把輸?shù)綑C器內(nèi)的各種信息或信息處理結(jié)果輸入到外部設備。供人識別或用來長期保存的設備。14試比較微計算機和一般電子計算機結(jié)構(gòu)上的異同處解：解：任何一臺計算機都是有五大部件構(gòu)成的：運算器、控制器、存儲器、

16、輸入和輸出設備。它們是計算機工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。微計算機與一般電子計算機的工作原理無本質(zhì)的區(qū)別，微型機在組成結(jié)構(gòu)上也有五大件，但有其本身的特點，微型機的發(fā)展與大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展是分不開的。它不僅將運算器和控制器集成在一起，并且存儲器和IO接口芯片也是大規(guī)模集成電路。微型機組成結(jié)構(gòu)的最大特點是采用總線結(jié)構(gòu)體制，即把微處理器、存儲器，IO接口芯片，通過三總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）連接起來，它們之間的學習傳送就是通過這三組總線進行

17、的，再配置鍵盤、顯示器、打印機等外部設備就構(gòu)成了一臺微型計算機。15試述微計算機的應用層次的靈活性，概括說明各應用層次做的工作。解：由于微計算機體系結(jié)構(gòu)采用總線結(jié)構(gòu)形式，因而易于構(gòu)成滿足各種需要的不同層次的應用形態(tài)。（1）專業(yè)微處理器系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)較簡單，功能專一，適用于特殊場合。在該層次上，硬件主要工作是選用合適的微處理器作為系統(tǒng)核心，配以少量ROM，RAM和IO接口電路，軟件的主要工作是用機器語言或者匯編語言編寫控制程序，并固化在ROM

18、電路中。（2）選用OEM的單板機或微機主板并利用擴展槽或其它的OEM板構(gòu)成新的專用系統(tǒng)，該系統(tǒng)采取主從系統(tǒng)形式，通過并行處理協(xié)議協(xié)調(diào)運行。16將下列十進制轉(zhuǎn)換為二進制、十六進制數(shù)和BCD數(shù)（1）124.625（2）217.125（3）635.05（4）45279.25（5）86.0625（6）268.875解：解：（1）（01111100.101）B=（7C.A）H=（000100100100.011000100101）BCD（2）（1

19、1011001.001）B=（D9.2）H=（001000010111.000100100101）BCD（3）（1001111011.00001）B=（27B.08）H=（011000110101.00000101）BCD（4）（1011000011011111.01）B=（DODF.4）H=（01000101001001111001.00100101）BCD（5）（01010110.0001）B=（56.1）H=（10000110.0

20、000011000100101）BCD（6）（100001100.111）B=（10C.E）H=（001001101000.100001110101100001110101）BCD17用16位二進制表示出下列十進制數(shù)的原碼、反碼和補碼。（1）128（2）128（3）15279（4）5（5）784（6）253解：解：（1）【X】原＝0000000010000000B，【X】反=00000000100000000B，【X】補=0000000

21、010000000B（2）【X】原＝0000000010000000B，【X】反=1111111101111111B，【X】補=1111111110000000B（3）【X】原＝0011101110101111B，【X】反=0011101110101111B，【X】補=0011101110101111B（4）【X】原＝1000000000000101B，【X】反=1111111111111010B，【X】補=11111111111110

22、11B（5）【X】原＝0000001100010000B，【X】反=0000001100010000B，【X】補=0000001100010000B（6）【X】原＝1000000011111101B，【X】反=1111111100000010B，【X】補=1111111100000011B18求下列補碼表示的機器數(shù)的真值。（1）01011001（2）11011001（3）01110001（4）11110011（5）00011101（6）

23、10011001解：解：（1）【X】原＝01011001B=【X】反=01011001B=【X】補=01011001B=89（2）【X】原＝10100111B=【X】反=10100110B=【X】補=11011001B=—39（3）【X】原＝01110001B=【X】反=01110001B=【X】補=01110001B=113214將下列字符串的II碼依次存入從00330H開始的字節(jié)單元中，試畫出它們的存放示意圖。U︺E︺S︺T︺C（︺

24、為空格符）解：解：U：1010101B=55H︺：0100000B=20HE：1000101B=45HS：1010011B=53HT：1010100B=54HC：1000011B=43H215存儲器中每一個段最多為64KB，當某程序routadf運行后，用DEBUG命令顯示出當前各寄存器的內(nèi)容如下，要求：91）畫出此時存儲器分段的示意圖；（2）寫出各狀態(tài)標志的值。BC:debugroutadf.exerAX=0000BX=0000CX=

25、006DDX=0000SP=00C8BP=0000SI=0000DI=0000DS=11A7ES=11A7SS=21BECS=31B8IP=0000NVUPEIPLNZNAP0NC解：解：數(shù)據(jù)段段首地址為11A7H，附加段段首地址為11A7H，堆棧段段首地址為21BEH，代碼段段首地址為31B8H。(1)如圖所示（2）NVOF=0UPDF=0EIIF=1PLSF=0NAAF=0POPF=0NCCF=0.DS和ES的段首地址11A70HS

26、S的段首地址21BE0HSP的偏移地址00C8HCS的段首地址31B80H216已知（SS）=20A0H，（SP）=0032H，欲將（CS）=0A5BH，（IP）=0012H，（AX）=0FF42H，（SI）=537AH，（BL）=5CH依次推入堆棧保存。要求：（1）試畫出堆棧存放示意圖；（2）寫出入棧完畢時SS和SP的值。解：解：（1）如圖所示，（2）（SS）=20A0H；（SP）=0028HSP=0028H5CHPUSHBXSP=0

27、02AH7AHPUSHSI00330H55H00331H20H00332H45H00333H20H00334H53H00335H20H00336H54H00337H20H00338H43H53HP=002CH42HPUSHAXFFHSP=002CH12HPUSHIP00HSP=0030H5BHPUSHCS0AHSP=0032H217試寫出8086系統(tǒng)線結(jié)構(gòu)中：（1）8284A時鐘產(chǎn)生器的作用是：有晶振?供正弦波信號，產(chǎn)生時鐘信號；外部復

28、位信號輸入，產(chǎn)生送給CPU的復位信號RESET；存儲器等待信號輸入，產(chǎn)生等待控制信號READY。（2）82828283地址鎖存器的作用是：在T1時刻所存CPU地址數(shù)據(jù)復用線輸出的地址信息，并在T2~T4期間保持地址信息。8282的輸入與輸出的天平同相，8283的輸入與輸出的電平反相。第一章82868287總線收發(fā)器的作用是：CPU與數(shù)據(jù)總線間的緩沖（驅(qū)動）器，T2~T4期間，總線收發(fā)器的片選有效，可根據(jù)CPU的讀寫操作改變收發(fā)器的數(shù)據(jù)流

29、方向。8286的輸入與輸出的電平同相，8287的輸入與輸出的電平反相。第二章8288總線控制器的作用是：當8086CPU工作于最大工作方式時，系統(tǒng)的所有控制信號有8288總線控制器?供2188086尋址IO端口時，使用16條地址總線，可尋址32K個字端口，或64K個字節(jié)端口。21980286CPU由代碼預取部件、指令譯碼部件、指令執(zhí)行部件、存儲器管理部件組成。22080286CPU寄存器結(jié)構(gòu)中比8086增加的部分有哪些？主要用途何在？解

30、：解：80286的狀態(tài)標志寄存器FLAGS在8086僅用9位的基礎(chǔ)上增加了另外3位的定義，即b12和b13定義為IO特權(quán)層標志位IOPL；b14定義為IO嵌套任務標志位NT。新增加了1個16位的機器狀態(tài)字標志寄存器MSW，僅b0~b3共四位有定義，即b0位定義為保護虛地址方式標志位PE；b1位定義為監(jiān)控協(xié)處理器標志位MP；b2位定義為仿真協(xié)處理器標志位EM；b3位定義為任務轉(zhuǎn)換標志位TS221將80868088的存儲器和IO的保留空間及

31、其用途寫入下表中。80868088保留空間用途存儲器000000H~0007FH用于存放中斷向量表IOFFFF0H~FFFFFH用于系統(tǒng)復位后的啟動222微處理器8086、80286、80386、80486、Pentium4的數(shù)據(jù)總線寬度為多少？解：解：8086和80286的數(shù)據(jù)總線寬度為16位；80386和80486的數(shù)據(jù)總線寬度為32位；Pentium4的數(shù)據(jù)總線寬度為64位。223微處理器8086、80286、80386、8048

32、6、Pentium4的地址總線寬度為多少？解：解：8086地址總線寬度為20位；80286的地址總線寬度為24位；80386和80486的地址總線寬度為32位；Pentium4的地址總線寬度為64位。224試簡述80386微處理器的的實模式和保護模式。解：解：80386微處理器的實模式的基本特征與8086微處理器相同，但可訪問32位寄存器組，尋址空間為4GB。在80386微處理器的保護模式下，支持多任務操作，將線性地址空間從4GB擴展到

33、64TB。225試簡述80486DX和80486SX之間的區(qū)別。解：解：80486DX和80486SX都稱Intel486微處理器，但它們的性能差異很大，在80486DX芯片中集成了協(xié)處理器；而80486SX芯片中沒有協(xié)處理器，其輔助協(xié)處理器芯片為80487SX。226試簡述Cache系統(tǒng)是如何工作的。解：解：三級存儲器體系結(jié)構(gòu)的特點是?高系統(tǒng)的處理速度，用戶在執(zhí)行應用程序文件時，系統(tǒng)先將應用程序代碼從外存讀入并存放在主存中，CPU并不

34、直接從主存?取代碼并執(zhí)行，而是先將主存中部分代碼先調(diào)入Cache中?取代碼并執(zhí)行。第三章第三章80x86指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)31指令由操作碼字段和操作數(shù)字段組成。8086的指令長度在1~6字節(jié)范圍。32分別指出下列指令中源操作數(shù)和目的操作數(shù)的尋址方式。若是存儲器尋址，使用表達式表示出EA=？PA=？(1)MOVSI2100H(2)MOVCXDISP[BX](3)MOV[SI]AX(4)ADCZX[BX][SI](5)AXDX(6)MOVAX

35、[BX10H](7)MOVAXES:[BX](8）MOVAX[BXSI20H](9)MOV[BP]CX(10)PUSHDS解：解：源操作數(shù)尋址目的操作數(shù)尋址EAPA1)MOVSI2100H立即數(shù)尋址寄存器————(2)MOVCXDISP[BX]寄存器相對尋址寄存器[BXSISP](DS)16(BXDISP)(3)MOV[SI]AX寄存器尋址寄存器間接[SI[(DS)16(SI)(4)ADCZX[BX][SI]基址變址尋址寄存器[BXSI

36、](DS)16(BX)(SI)(5)AXDX寄存器尋址寄存器————(6)MOVAX[BX10H]寄存器相對尋址寄存器[BXDISP](DS)16(BX)10H(7)MOVAXES:[BX]帶段超越寄存器尋址寄存器[BX](ES)16(BX)(8）MOVAX[BXSI20H]相對基址變址尋址寄存器[BXSI20H](DS)16(BX)(SI)20H(9)MOV[BP]CX寄存器尋址寄存器間接[BP](SS)16(BP)(10)PUSHD

37、S固定尋址寄存器[SP](SS)16(SP)33已知8086中一些寄存器的內(nèi)容和一些存儲器單元的內(nèi)容如圖31所示，試指出下列各條指令執(zhí)行后，AX中的內(nèi)容。（2）MOVAX2010H(2)MOVAXBX(3)MOVAX[1200H]（5）MOVAX[BX](5)MOVAX1100H[BX](6)MOVAX[BX][SI]（3）MOVAX1100H[BXSI](8)MOVLEAAX[SI]解：解：（1）（AX）=2010H（2）（AX）=0