单片微型计算机原理及应用参考答案.docx
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单片微型计算机原理及应用参考答案
单片微型计算机原理及应用参考答案
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第1章微型计算机基础
1．简述微型计算机的结构及各部分的作用
微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。
运算器是计算机处理信息的主要部分；控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作；存储器是存放数据与程序的部件；输入设备用来输入数据与程序；输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称为计算机的外部设备（简称外设）。
由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元CPU（CentralProcessUnit）。
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？
微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件（运算器和控制器）集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。
它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。
其内部包括三部分：
运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器组）。
微型计算机由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路构成，各部分芯片之间通过总线（Bus）连接。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统。
3．微型计算机是以CPU为核心，配上存储器、输入/输出接口和系统总线组成的计算机。
4．在计算机内部，一切信息的存取、处理和传递的形式是（C）。
A．ASCII码B．BCD码C．二进制D．十六进制
5．0～9的ASCII码是（C）。
A．0～9B．30～39C．30H～39HD．40H～49H
6．在微型计算机中，一般具有哪三类总线？
试说出各自的特征（包括传输的信息类型、单向传输还是双向传输）。
所谓总线，就是在微型计算机各芯片之间或芯片内部各部件之间传输信息的一组公共通信线。
计算机元件级总线包括地址总线AB（AddressBus）、数据总线DB（DataBus）、控制总线CB（ControlBus）三种。
（1）地址总线：
地址总线是CPU用来向存储器或I/O接口传送地址信息的，是三态单向总线。
地址总线的宽度决定了CPU可直接寻址的内存容量。
通过地址总线确定要操作的存储单元或I/O接口的地址。
（2）数据总线：
数据总线是CPU与存储器及外设交换数据的通路，是三态双向总线。
（3）控制总线：
控制总线是用来传输控制信号的，传送方向依据具体控制信号而定，如CPU向存储器或I/O接口电路输出读信号、写信号、地址有效信号，而I/O接口部件向CPU输入复位信号、中断请求信号等。
7．将下列二进制数转换为十进制数。
111101.101B100101.11B1100110.011B
111101.101B=29.625100101.11B=37.751100110.011B=102.375
8．将下列十进制数转换为二进制数、BCD码数。
126.635317.12587.0735
126.635=1111110.101B=（000100100110.011000110101）BCD
317.125=100111101.001B=（001100010111.000100100101）BCD
87.0735=1010111.0001B=（10000111.0000011100110101）BCD
9．设机器数为8位，写出下列用真值表示的二进制数的原码、补码和反码。
+0010101B–0010101B+1000000B–1000000B
+0010101B
–0010101B
+1000000B
–1000000B
原码
00010101B
10010101B
01000000B
11000000B
反码
00010101B
11101010B
01000000B
10111111B
补码
00010101B
11101011B
01000000B
11000000B
10．将下列BCD码表示成十进制数和二进制数。
01111001010101111000001110011001
（01111001）BCD=79=1001111B（01010111）BCD=57=111001B
（10000011）BCD=83=1010011B（10011001）BCD=99=1100011B
11．设下列数据为8位补码表示的十六进制数，计算a+b和a–b，并且判断有无溢出。
a
b
a+b
是否溢出
a–b
是否溢出
37H
97H
0CEH
N
0A0H
Y
0B7H
0D7H
8EH
Y
0E0H
Y
0F7H
0D7H
0CEH
Y
20H
N
037H
0C7H
0FEH
N
70H
Y
12．计算机某字节存储单元的内容为10000111，若解释为无符号数，则真值为（135）；若解释为有符号数，则真值为（-121）；若解释为BCD码，则真值为（87）；若用十六进制数表示，则为（87）H。
第2章半导体存储器及I/O接口基础
1．半导体存储器分两大类：
易失性存储器RAM和非易失性存储器ROM。
闪速存储器属于非易失性存储器ROM。
2．SRAM6264芯片的地址线为A12～A0，其存储容量为8K地址空间。
3．可用紫外线擦除后改写的存储器EPROM经擦除后，各单元的内容应为0FFH。
4．8⨯8KB的SRAM存储器芯片需要13根地址线和8根数据线。
5．半导体存储器有哪几种类型？
各自有什么特点？
半导体存储器的两个重要指标是什么？
半导体存储器通常分为随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）和只读存储器（ROM，ReadOnlyMemory）两类。
（1）RAM：
RAM又称读写存储器，它的数据读取、存入时间都很短，因此计算机运行时，既可以从RAM中读数据，又可以将数据写入RAM。
但掉电后RAM中存放的信息将丢失。
RAM适宜存放输入数据、中间结果及最后的运算结果，因此又被称为数据存储器。
随机存储器有静态RAM和动态RAM两种。
静态RAM用触发器存储信息，只要不断电，信息就不会丢失。
动态RAM依靠电容存储信息，充电后为“1”，放电后为“0”。
为了保存信息，每隔1～2ms必须对高电平的电容重新充电，这称为动态RAM的定时刷新。
动态RAM的集成度高；静态RAM的集成度低、功耗大，优点是省去了刷新电路。
在设计专用的微型计算机系统时，一般只用静态RAM就可以满足要求。
（2）ROM：
ROM称为只读存储器。
读出一个数据的时间为数百纳秒，有时也可改写，但写入一个数据的时间长达数十毫秒。
因此在计算机运行时只能执行“读”操作。
掉电后ROM中存放的数据不会丢失。
ROM适宜存放程序、常数、表格等，因此又称为程序存储器。
只读存储器有以下五类：
掩模ROM：
在半导体工厂生产时，已经用掩模技术将程序做入芯片，用户只能读出内容而不能改写。
掩模ROM只能应用于有固定程序且批量很大的产品中。
一次可编程只读存储器（PROM，ProgrammableROM）：
用户可将程序写入PROM，但程序一经写入就不能改写。
紫外线擦除可编程只读存储器（EPROM，ErasablePROM）：
用户可将程序写入EPROM芯片。
如果要改写程序，先用EPROM擦除器，擦去原先的程序，然后写入新程序。
与PROM芯片一样，写入的速度很慢，且要用到高压，所以必须用特定的EPROM编程器写入信息。
在计算机运行时只能执行读操作。
电擦除可编程只读存储器（EEPROM，ElectricallyErasablePROM）：
由于采用电擦除方式，而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在应用系统中在线改写。
但目前写入时间较长，约需10ms，读出时间约为几百纳秒。
闪烁存储器（FlashMemory）：
快速擦写存储器（FlashMemory，简称Flash）是20世纪80年代中期推出的新型器件。
它可以在联机条件下，在计算机内进行擦除、改写，因而称为快擦写型存储器或闪烁存储器。
它具有芯片整体或分区电擦除和可再编程功能，从而使它成为性价比和可靠性最高的可读写、非易失性存储器。
主要性能特点如下：
高速芯片整体电擦除：
芯片整体擦除时间约1s，而一般的EPROM需要15min以上。
高速编程：
采用快速脉冲编程方法，编程时间短。
最少1万次擦除/编程周期，通常可达到10万次擦除/编程周期。
早期的Flash采用12V编程电压，改进后在Flash内部集成了1个DC/DC变换器，可以采用单一的5V电压供电。
高速度的存储器访问：
最大读出时间不超过200μs。
高速Flash的读出时间达到60μs。
低功耗：
最大工作电流为30mA，备用状态下的最大电流为100μA。
密度大，价格低，性价比高。
衡量半导体存储器性能的主要指标有存储容量、存取速度、存储器周期、功耗、可靠性、价格、电源种类等，其中主要的技术指标是存储容量和存取速度。
存储容量是存储器的一个重要指标。
存储器芯片的存储容量用“存储单元个数×每个单元的存储位数”来表示。
如存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器的容量为256×8位。
存储器容量1K=1024=210。
对于以字节编址的微型计算机，可以以字节表示容量，如某微型计算机的容量为64KB。
在表示存储器的容量时，一般是以某一空间范围来表示的，而空间范围是由地址线来决定的，即存储器的容量和存储器的地址线的宽度（数量）有关。
地址的二进制位数N与容量的关系是Q=2N。
如某存储器芯片有13条地址线A12～A0，则存储器容量为8KB，空间表示范围为0000H～1FFFH。
存取速度:
该项指标一般用以下两个参数中的一个来描述。
①存取时间（AccessTime，TA）：
是指从CPU给出有效的存储地址启动一次存储器读/写操作，到操作完成所经历的时间。
具体地说，对一次读操作的存取时间就是读出时间，即从地址有效到数据输出有效之间的时间；对于一次写操作，存取时间就是写入时间。
②存取周期（AccessCycle，TAC）：
是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。
对于读操作，就是读周期时间；对于写操作，就是写周期时间。
因为在一次数据访问后，芯片不可能无间歇地进入下一次访问，所以存取周期TAC要略大于存取时间TA。
表示上，该参数常表示为读周期TRC或写周期TWC，存取时间TAC是其统称。
6．型号是1K×4位的静态RAM，应有多少条地址线？
多少条数据线？
10条地址线、4条数据线
7．说明EPROM、PROM、ROM和Flash存储器之间的主要区别。
参考第5题。
8．什么是“闪存”？
它有哪些特点？
用于哪些场合？
参考第5题。
9．简述堆栈的作用与操作。
所谓堆栈，是指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。
（1）堆栈的作用
用来存放断点地址或保存临时数据。
在调用子程序和执行中断服务程序的过程中，要保留断点地址，有时还要保护现场。
只有保留了断点地址，才能在子程序或中断服务程序执行后保证返回到主程序的断点处，继续执行主程序。
断点地址与现场信息是送入堆栈保存的。
在返回主程序前，要把保存在堆栈中的现场信息送回对应的寄存器，这称为恢复现场。
（2）堆栈操作
堆栈有两种操作方式。
将数据送入堆栈称为推入操作，又称为压入操作，如压入指令
PUSHA
把堆栈中内容取出来的操作称为弹出操作，如弹出指令
POPA
执行把栈顶内容送回A的操作。
10．简述I/O接口的功能。
接口电路是专门为解决CPU与外设之
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