微型计算机原理及应用课后答案.docx

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微型计算机原理及应用课后答案

微型计算机原理及应用课后答案

第1章习题

1.3简述3个门电路的基本元素在电路中对电平高低的作用。

答：

与、或、非。

1.4布尔代数有哪两个特点？

答：

（1）值只有两个；

（2）只有与、或、反3种运算。

1.5布尔代数的“或运算”结果可用哪两句话来归纳？

其“与运算”又可归纳成哪两句话“

答：

（1）“或运算”运算结果为有一真必为真，两者皆假才为假。

（2）“与运算”有一假即为假，两者皆真才为真。

1.6什么叫原码、反码及补码？

答：

原码就是一个数的机器数。

反码：

将原码每位取反，即为反码。

更准确的是：

正数的反码就等于它的原码；

负数的反码就是它的原码除符号位外，各位取反。

补码：

反码加1就是补码。

更准确的是：

正数的补码就等于它的原码；

负数的补码就是它的反码加1。

1.7为什么需要半加器和全加器，它们之间的主要区别是什么？

答：

（1）因为加法的第一位没有进位，所以用半加器即可；而第二位起可能有进位，故需要考虑全加器；

（2）两者的区别是半加器为双入双出，全加器为三入双出。

第2章习题

2.2触发器、寄存器及存储器之间有什么关系？

请画出这几种器件的符号。

答：

触发器是存放一位二进制数字信号的基本单元。

触发器是计算机的记忆装置的基本单元，也可以说是记忆细胞。

触发器可以组成寄存器，寄存器又可以组成存储器。

寄存器和存储器统称为计算机的记忆装置。

（2）其符号分别表示如下：

2.4累加器有何用处？

画出其符号。

答：

累加器作为ALU运算过程的代数和的临时存储处。

2.5三态输出电路有何意义？

其符号如何画？

答：

三态输出电路使得一条信号传输线既能与一个触发器接通，也可以与其断开而与另外一个触发器接通，从而使得一条信号线可以传输多个触发器的信息。

2.6何谓L门及E门？

它们在总线结构中有何用处？

答：

（1）L门：

高电平时使数据装入、低电平时数据自锁其中的电路；

E门：

E门即三态门，当选通端E门为高电平时，可将信息从A端送到B端。

（2）L门专管对寄存器的装入数据的控制，而E门志管由寄存器输出数据的控制。

2.7控制字是什么意义？

试举个例子说明。

答：

（1）控制字CON将各个寄存器的L门和E门的按次序排成一列，并且为了避免住处在公共总线中乱窜，规定在某一时钟节拍，只有一个寄存器的L门为高电平，一个寄存器的E门为高电平，从而保证了E门为高电平的寄存器的数据流入到L门为高电平的寄存器中去。

2.8ROM和RAM各有何特点与用处？

答：

ROM是只读存储器，是用以存放固定程序的存储器，一旦程序放进去之后，就不能再改变。

也不能再写入新的字节，而只能读出其中所存储的内容；

RAM是随机存储器（又称读/写存储器），它与ROM的区别在于它不但能读出存放在其中各个存储单元的数据，而且能够随时写进新的数据，或者改变原有数据。

2.9为什么要建立“地址”这个概念？

答：

因为一个存储器可以包含数以千计的存储单元，可以存储很多数据，为了便于存入和取出，需要对每个存储单元确定一个固定地址。

2.11译码器有何用处？

答：

译码器用来确定存储单元的地址。

地址译码器常用于计算机中对存储单元地址的译码，即将一个地址代码转换成一个有效信号，从而选中对应的单元。

2.12存储地址寄存器（MAR）和存储数据寄存器（MDR）各有何用处？

答：

MAR将所要寻找的存储单元的地址暂存下来，以备下一条指令之用。

MDR是将要写入RAM中去的数据暂存起来，以等待控制器发出指令再将数据写入RAM中去。

第3章习题

3.2程序计数器PC的内容是什么意义？

答：

程序计数器PC存储的内容是指令的地址码。

每次运行指令前，先复位到0，每取出执行一条指令，PC加1.

3.3指令寄存器IR从PROM接收到指令字（8位）后的运行过程如何？

起什么作用？

答：

（1）指令寄存器IR从PROM接收到指令字后，就立即将其高4位送到控制部件。

（2）控制部件经过分析后就发出控制指令，将IR的低4位数送到存储地址寄存器MAR，MAR将此低4位数作为地址并用于访问PROM。

故第1次访问PROM的是其指令区，第2次访问的是其数据区。

3.4程序设计的4个步骤

①先要有一个操作码表

②存储分配

③将源程序翻译目的程序

④程序及数据的输入方法

3.5环形计数器有何用处？

什么叫环形字？

答：

（1）环形计数器用来发出顺序控制信号（即用来发出环形字），从而产生机器节拍。

（2）环形字是其6位输出端依次轮流为高电平，并且是在最位一位（左边第1位）置1后又回到右边第1位，从而形成环形置位。

3.6什么叫例行程序？

什么叫机器周期、取指周期和执行周期？

本章简化式计算机的机器周期包括几个时钟周期（机器节拍）？

机器周期是否一定是固定不变的？

答：

（1）例行程序：

由厂家编好的执行每个程序（在本章中即为每条指令）所需要的机器节拍（3个，见P49）

（2）机器周期：

执行一条指令的时间。

（3）取指周期：

取一条指令所需的3个机器节拍。

（4）执行周期：

执行一条指令所需的机器节拍（一般也为3个机器节拍）

（5）本章简化式计算机的机器周期包括6个机器节拍。

补充：

机器节拍：

即一个时钟周期（时钟一个高电平个低电平）

（6）不一定。

只不过固定了在6个节拍完成一个机器周期的计算机被称为固定周期的计算机。

3.7控制部件包括哪些主要环节？

各有何用处？

答：

（1）控制部件包括环形计数器、指令译码器、控制矩阵和其他控制电路。

（2）环形计数器用来产生环形字，从而产生机器节拍；

指令译码器：

将高四位组成的编码信息译成某一控制线为高电位。

控制矩阵：

用来产生控制字CON，即产生所有控制信号。

其他控制电路包含时钟脉冲发生器、运行/停车触发器、“启动”和“清除”按钮。

其作用见P54.

3.8子程序计数器有何用处？

答：

也是用来作为一个程序计数器的。

3.12指令寄存器IR是如何将其指令字段和地址字段分送出去的？

这两个字段的位数是否保持不变？

答：

（1）指令寄存器IR将8位指令字的高4位作为指令字段送到控制部件，而将低4位做为地址字段通过总线送到存储地址寄存器MAR中去。

（2）对，保持不变。

这由制造厂家确定。

8.ALE的作用，锁存控制信号。

9.中断的分类，可屏蔽中断和非可屏蔽中断。

10.AD拐脚的作用，A作为地址口使用，D作为数据口使用。

11.

读信号，

写信号，INTR中断请求信号，NMI非屏蔽中断请求信号

第4章习题

4.18086CPU与8088CPU有哪些相同之处？

答：

两者的内部结构基本相同，内部都采用16位字进行操作及存储器寻址，两者的软件完全兼容，程序的执行也完全相同，两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件（DIP）中。

但它们的外部性能有区别。

8086是16位数据总线，而8088是8位数据总线，在处理一个16位数据字时，8088需要两步操作而8086只需要一步。

4.28086CPU从功能上分为几部分？

答：

8086CPU从功能上分为总线接口部分BIU和执行部件EU两部分。

其中总线接口部分的功能是负责与存储器、I/O端口传送数据，即BIU管理在存储器中存取程序和数据的实际处理过程。

执行部件EU的功能负责指令的执行。

将指令译码并利用内部的寄存器和ALU对数据进行所需的处理。

BIU由4个段寄存器（CS、ES、DS、SS）、16位指令指针寄存器IP、20位的地址加法器和6字节的指令队列组成。

EU由4个通过寄存器（AX、BX、CX、DX）、4个专用寄存器（SI、DI、SP、BP）、标志寄存器FR、算术逻辑部件ALU组成。

4.38086CPU有哪些寄存器组成？

答：

8086CPU由4个通用寄存器（AX、BX、CX、DX）、4个专用寄存器（SI、DI、SP、BP）、标志寄存器FR组成，共9个寄存器。

4个通用寄存器既可作为16位寄存器用，也可作为8位寄存器使用。

其中AX寄存器也常称为累加器。

其它寄存器的用途见教材。

标志寄存器有6个状态标志（SF、ZF、PF、CF、AF、OF）和3个控制标志位（DF、IF、TF）。

4.48086系统中的物理地址是如何得到的？

答：

8086系统中的物理地址是通过BIU中的20位地址加法器得到的。

物理地址计算公式为CS段地址*16（即二进制左移4位，或者十六进制左移1位）+IP偏移地址。

按计算公式，本题中的物理地址为20000H+2100H=22100H。

4.5什么叫总线周期？

答：

总线周期是CPU或其他总线控制设备访问一次存储器或I/O端口所需的时间。

在总线周期中需要利用总路线。

补充：

指令周期：

指令周期是机器执行一条指令所需的时间。

8086CPU的一个标准总线周期包括4个时钟周期。

当4个时钟周期不能完成所规定的操作时，可以插入一个或多个等待时钟周期TW。

插入多少个TW取决于所访问的存储器或者I/O设备是否准备就绪，此信号由引脚READY发出。

4.6什么是最大模式？

答：

所谓最小模式，就是在系统中只有8086/8088一个微处理器。

最大模式中，饮包含两个或多个微处理器，其中主处理器是8086/8088，其他处理器是协处理器（如数值运算协处理器8087，输入/输出协处理器8089）。

用硬件方法来决定8086/8088的工作模式，具体是通过引脚

控制信号引脚来决定，其接+5伏，则为最小模式，接地为最大模式。

4.7什么是地址锁存器？

答：

（1）地址锁存器就是一个寄存器，它根据控制信号的状态，将总线上的地址代码暂存起来，即用于“锁定”一个（系列）数字状态的电路。

简答：

地址锁存器是用来锁存/保存地址的一个寄存器（即一个普通的时序电路），是触发器的原始形式。

目的是某次传送数据并不能一次完成所以锁存地址以免CPU重复的传送一个地址。

原理：

CPU送地址到锁存器8282/8283之后，内存在地址锁存器中找地址，而不是向CPU要地址。

（2）因为8060/8088系统采用的是地址/数据分时复用总线，即用同一总线传输数据又传输地址，当微处理器与存储器或IO交换信号时，首先由CPU发出存储器地址，同时发出允许锁存ALE给锁存器，当锁存器接到该信号后将地址/数据总线上的地址锁存在总线上，随后才能传输数据。

个人理解：

因为在总线周期的前半部分，CPU总是送出地址信号和BHE（总线高允许）信号，为了通知地址已经准备好了，可以被所锁存，CPU会送出高电平允许锁存信号ALE。

此时地址信号和BHE信号被锁存。

由于有了锁存器对地址信号和BHE信号的锁存，CPU在总线周期的后半部分，地址和数据都在总线上，确保了CPU对锁存器和I/O接口的读/写操作。

（3）锁存的是复用总线上的地址信息。

4.88086/8088系统中的8286是什么器件？

答：

（1）8286是总线驱动器（又称总线收发器，双向数据缓冲器）。

（2）在一个系统所含的外设接口较多时，它用来增加数据总线的驱动能力。

4.98086/8088系统中用时钟发生器8284A产生哪些信号？

答：

8284A产生恒定的时钟信号、准备信号（READY）及复位信号（RESET）。

4.108086最基本的操作是什么？

答：

是总线操作

4.118086/8088系统中引入了哪些中断？

答：

8086共有256种类型的中断。

从产生中断的方法，可以将其分为硬件中断和软件中断两大类，硬件中断中的非屏蔽中断是通过CPU的NMI引脚进入的，可屏蔽中断是通过CPU的INTR引脚进入的，并且只有当中断允许标志IF为1时，非屏蔽中断才能进入。

软件中断是CPU根据软件中的某条指令或者软件对标志寄存器中某个标志的设置而产生的。

4.12什么是可屏蔽中断？

可屏蔽中断是指受中断标志IF屏蔽的中断，由INTR引脚进入。

非屏蔽中断是不受中断标志IF屏蔽的中断，由NMI引脚进入。

4.13什么是中断向量？

答：

（1）中断向量是中断处理子程序的入口地址，每个中断类型对应一个中断向量。

（2）中断向量表是指在8086/8088微机系统的内存中，专门留出的0段的0000~03FH区域，用于存放所有的256个中断向量。

（3）中断向量表放在0段的0000~03FH区域。

4.14假如中断类型为8，它的中断服务入口地址是多少？

答：

中断类型8*4=32，即十六进制20H，所以其中断服务入口地址为20H.

第五章

1、Pentium微处理器的主要特点如下：

（1）采用超标量双流水线结构； 

（2）采用两个彼此独立的高速缓冲存储器；

（3）采用全新设计的增强型浮点运算器（FPU）； 

（4）可工作在实地址方式、保护方式、虚拟8086方式以及SMM系统管理方式； 

（5）常用指令进行了固化及微代码改进，一些常用的指令用硬件实现。

2、线性地址逻辑地址和物理地址的区别：

线性地址是逻辑地址到物理地址变换之间的中间层,是处理器可寻址的内存空间（称为线性地址空间）中的地址。

  物理地址（Physical Address） 是指出目前CPU外部地址总线上的寻址物理内存的地址信号，是地址变换的最终结果地址。

逻辑地址（Logical Address） 是指由程式产生的和段相关的偏移地址部分。

1、32位微处理器数据总线怎样与16位数据总线和8位数据总线相连接

答：

32位数据总线是32条三态双向数据线D0~D31。

D0~D7为最低字节，D24~D31为最高字节。

可以使用BS8与BS16引脚输入控制信号来改变数据总线的宽度，将数据传送到8位或16位设备中。

使32位微处理器能直接与32、16或8位总线相连接。

2、在页目录条目中，其U/S和R/W位是01；而在页条目表中是10，存储器对页面访问会有那些限制

答：

对页的访问权应在页表条目中和页目录条目中取最大限制的U/S和R/W值来寻址该页，也就是这两数值中的小者即01。

3、Cache技术通过一种映像机制，使CPU在运行程序时将原先需要访问主存储器的操作大部分转换为访问高速Cache的操作，有效减少了CPU访问相对速度较低的主存储器的次数，因此提高了速度。

4、32位微处理器比16位多了哪些寄存器及其功能

答：

控制寄存器（3个CR0CR2CR3，用来保存机器的各种全局性状态，这些状态影响系统所有任务的运行，它们主要是供操作系统使用的）系统地址寄存器（4个，用来保护操作系统需要的保护信息和地址转换表信息、定义目前正在执行任务的环境、地址空间和中断向量空间）调试寄存（8个DR0~DR7，用于设置断点和进行调试）测试寄存器（8个，TR0~TR5为Intel保留，TR6和TR7用于存储器测试）

第七章

1.汇编语言格式

标号，助记符，操作数，注释

2.寻址方式

（1）寄存器寻址

MOVBX,AX将AX的内容送到BX，BX原来内容被冲掉

（2）立即寻址

MOVAL，5将字节05H送AL，指令执行后AL=05H

（3）直接寻址

MOVAX,W

（4）间接寻址

MOVAX，[BX]将间址寄存器BX所指的4个连续单元中的32位二进制数送入EAX中

（5）基址寻址

MOV[BP+6],AX源操作数是寄存器AX，目的操作数是BP+6，执行的操作是，AL→[BP+6]

（6）变址寻址

MOVBX,5

MOVBUF[BX],AH将AH的内容存入字节变量，BUF+5单元中

（7）基址变址寻址

MOV[BX+SI+5],AX

（8）比例变址寻址

MOVEBX,[ESI*4]

（9）基址比例变址寻址

MOVECX，[EDI*8+EAX]

3.数据传送（7.3节常用指令P152-P173，非常重要）

4.编程10分（这个是猜的，估计例7.1，例7.2，例7.3，例7.4四个出一个）

7.1编写程序段实现将字变量W中的无符号数除以8，商和余数分别放入字变量QUOT和字变量REMA中。

WDW65525

QUOTDW0

REMADB0

MOVAX,W

SHRAX,1

RCRREMA,1

SHRAX,1

RCRREMA,1

SHRAX,1

RCRREMA,1

MOVQUOT,AX

MOVCL,5

SHRREMA,CL

7.2编写程序段将字变量W中的无符号数乘以10，乘积存入字变量J2中

WDW65525

J2DW0,0

MOVAX,W

XORDX,DX

SHLAX,1

RCLDX,1

MOVJ2+2,DX

MOVJ2，AX

SHLAX,1

RCLDX,1

SHLAX,1

RCLDX,1

ADDJ2，AX

ADCJ2+2，DX

7.3字变量NUMW中有一无符号数，编写计算（NUMW）×16+30并将结果送入NUMW+2和NUMW中的程序

NUMWDW1234H,0

MOVCL,4

ROLNUMW,CL

MOVAX,000FH

ANDAX,NUMW

ANDNUMW,0FFF0H

ADDNUMW,30

ADCAX,0

MOVNUMW+2，AX

7.4将AX中小于255大于0的3位BCD数转换为二进制数，存入字节变量SB中。

SBDB0

MOVCL,2

SHLAH,1

MOVSB,AH

SHLAH,CL

ADDAH,SB

MOVSB,AL

SHRAL,CL

SHRAL,CL

ADDAH,AL

MOVAL,SB

SHLAH,1

MOVSB,AH

SHLAH,CL

ADDSB,AH

ANDAL,0FH

ADDSB,AL