微型计算机原理与接口技术 第1章
微机系统及其接口设计原理 课后习题
第二章、练习
1． 8086 CPU由哪两部分组成？它们的主要功能 是什么？8086与8088的主要区别是什么？
8086/8088微处理器的内部组成结构按照功能可分成
总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)和指令执行部件 EU（Execution Unit）两大部分。 BIU的主要作用是实现CPU对外部三总线的控制并 与外部进行数据交换。具体的操作主要是根据指令 的要求合成20位的地址信号及产生与外部总线数据 传输需要的控制信号时序，最终实现与外部的数据 交换。
2． 8086/8088 CPU内部有哪些 寄存器？其主要作用是什么？
通用寄存器：AX，BX，CX，DX
AX（AH+AL）：累加器（Accumulator）。是寄存器中
最忙的一个。大多数的算术和逻辑运算以及输入/输 出都必须经由它进行。 BX（BH+BL）：基地址寄存器（Base）。在间接寻址 中作为偏移地址寄存器；在基址寻址中作为基地址寄 存器。 CX（CH+CL）：计数寄存器（Count）。在块传送和 循环等指令中固定的充当计数器。 DX（DH+DL）：数据寄存器（Data）。在乘除法指 令中固定充当辅助的操作数寄存器；在输入/输出指 令中固定作为外设口地址寄存器。
3．试述8086/8088 CPU中的SP， BP，SI，DI有何种特殊用途。
SP：堆栈指针（Stack Pointer）。 固定配合SS来指定
（寻址）内存中的堆栈区栈顶的当前偏移地址。当 执行完入栈/出栈指令后，SP的值会自动减2/加2。 其值将始终指向栈顶位置。 BP：基数指针（Base Pointer）。 用于提供多种寻址 方式中的偏移地址或基地址，还用于配合SS提供堆 栈区的非栈顶单元偏移地址。
微机原理及接口技术第一章概述
三、微型计算机的分类
按处理器同时处理数据的位数或字长分：
8位机
按其结构分：
16位机
32位机
64位机
PC机、
单片微型机、 单板微型机
1.2
微型计算机组成
现代计算机结构仍然是在冯· 诺依曼提出 的计算机逻辑结构和存储程序概念基础上建 立起来的。
一、微型计算机的硬件结构
微型计算机由微处理器、存储器、输入/输 出接口构成，它们之间由系统总线连接。
地址总线 (AB)
只读存储器 ROM 随机存储器 RAM
I/O接口
I/O设备 数据总线 (DB) 控制总线 (CB)
CPU
1. 微处理器
整个微机的核心是微处理器(up, MPU)，也 称CPU。它包含算术逻辑部件ALU、寄存器组 及控制部件。
ALU ： 算术运算、逻辑运算
寄 存 器：存放操作数、中间结果、地址、标 志等信息 控制部件：整个机器控制中心，包括程序计 数器IP、指令寄存器IR、指令译 码器ID、控制信息产生电路。
外部设备
I/O接口电路
存储器 RAM ROM 总线
控制部件
算术逻辑部件
寄存器组
MPU
2. 存储器 微机的存储器分为：主存和辅存 主存(内存)：用于存放当前正在运行的程序和正 待处理数据。(CPU内部cache，主 板上的内存, 造价高，速度快，存 储容量小) 辅存(外存)：存放暂不运行的程序和输入处理的 数据，(主机箱内或主机箱外，造 价低，容量大，可长期保存，但 速度慢)
办公自动化
信息高速公路
仪器仪表
将传感器与计算机集 成于同一芯片上，智能
传感器不仅具有信号检
测、转换功能，同时还 具有记忆、存储、解析、 统计、处理及自诊断、 自校准、自适应等功能。
微型计算机接口技术第一章接口的基本概念
③Windows中访问I/O设备的方法：
可以象DOS下的程序一样直接访问I/O设备，这是为了兼容DOS应用程序 而提供的，但是缺乏好的安全性，而且有些设备是不能直接访问的（如 硬盘）； 另外一种方法是利用VxD访问I/O设备。VxD是32位的程序，用来支持 Windows操作系统中的VMM（Virtual Machine Manager，虚拟设备管理） 管理计算机硬件及I/O设备，它具有很高的特权级。对于每一个应用程序 来说，VxD是一个虚拟的设备。特定设备的VxD可以接收很多个应用程 序的请求。利用VxD同外部设备通信，提高了多任务下资源的利用率； 同时也避免了设备访问冲突。
§3 总线技术
总线：就是计算机与计算机之间、模块与模块之间传递信息的信 号线的集合。 一、总线的结构 ①面向处理器的总线结构：
是将需要交换信息的模块通过总线建立点对点的连接。如下图所示：
②面向总线的总线结构：
以总线为中心，而将计算机中的所有设备（包括CPU）均看作是总线上 挂接的外设。如下图所示：
四、总线的传输方式
①同步式传输：传输周期是固定的，在传输周期内严格地按规定的时间发出 信号和进行相应的动作。有如齐步走。在微机中的典型实例是CPU与内存之 间的数据传输。
CPU为了对某一外设的端口进行读写操作，就需要在众多的I/O端口 中按选定该端口地址。如何通过CPU发出的地址编码来识别确认这 个端口，就是所谓的地址译码。
CPU
60#
50#
60#
70#
80#
第一章
六、I/O口地址的译码方法
接口基本知识
§1 微机接口中的基本概念
在接口芯片中，负责将CPU发出的地址信号转换成为唯一的片选信 号的电路，称之为译码电路。常见的译码电路有以下几种： ①固定式端口地址译码 ：
精品课件-微型计算机原理及接口技术-第1章
微机原理及接口技术
本课程的内容 以8086/8088 CPU构成的微机系统为例，介绍微机系统的组
成、工作原理。 为实现特定的任务，如何对上述微机系统进行功能扩展。
2
为什么要学习这门课？
通过本课程的学习，希望同学们能够 1. 了解一种具体的计算机（微机） 2. 初步掌握(或了解)以下技能： 根据工程需要，选择合适的微处理器(或单片机)，通过增加适 当的外围芯片，构成应用系统，使它们能够按照设计意图稳定、 可靠地工作(包括硬件和软件两方面)。
13
Altair 8800 Computer with 8 inch floppy disk system
This is an original copy of 8K BASIC on paper tape for the MITS Altair 8800 cwormiptutteenr.byThBeilBlASGIaCteisn,tePrapurletAelrlewna,sand14
皓龙6200是全球首款16核x86处理器。
24
1.2 微处理器概述 二、计算机的两个发展方向
1. 高速度、功能强的巨型机和大型机 军事、尖端科学
2. 价格低廉的超小型机和微型机 开拓应用领域、占领更大市场
25
IBM Blue Gene
26
BlueGene/L 27
28
西安电子科技大学 计算机学院
48
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
【例】Y=10+20，结果送266单元 MOV AL,10 ADD AL,20 MOV [266],AL HLT
49
1.2 微型计算机的组成 1.2.2 微型计算机的工作过程
微型计算机原理与接口技术(周荷琴 吴秀清)课后答案
微机原理与接口技术习题参考答案第一章（p20）1、参考答案：冯?诺伊曼计算机的设计思想（EDVAC方案：存储程序通用电子计算机方案）：①计算机分为计算器、控制器、存储器、输入和输出装置五个部分；②计算机内采用二进制；③将程序存储在计算机内，简称“程序存储”。
其中第三点是冯?诺依曼计算机设计的精华，所以人们又把冯?诺依曼原理叫做程序存储原理，即程序由指令组成并和数据一起存放在存储器中，机器则按程序指定的逻辑顺序把指令从存储器中读出来并逐条执行，从而自动完成程序描述的处理工作。
冯?诺伊曼计算机主要以运算器和控制器为中心，结构框图如下图所示。
2、参考答案：微处理器就是中央处理器CPU，是计算机的核心，单独的CPU不能构成计算机系统；微型计算机由微处理器、主存储器、I/O接口（注意：不是I/O设备）组成；而微型计算机系统除了包括微型计算机外，还有系统软件（即操作系统）、应用软件、外存储器和I/O设备等。
微型计算机系统结构如下图所示。
6、参考答案：由于8086微处理器的地址总线的宽度为20位，所以它可寻址220＝1M字节的存储空间；而PentiumII 微处理器的地址总线的宽度为36位，所以它可寻址236=64G字节的存储空间。
7、参考答案：①PCI(Peripheral Component Interconnect:外围设备互联)，是Intel公司1992年发布486微处理器时推出的32/64位标准总线，数据传输速率位132MB/s，适用于Pentium微型计算机。
PCI总线是同步且独立于微处理器的具有即插即用(PNP:Plug and play，所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序）的特性.PCI总线允许任何微处理器通过桥接口连接到PCI总线上。
②USB(Universal Serial Bus:通用串行总线)，是1994年由Compaq，IBM，Microsoft等多家公司联合提出的。
微机原理及接口技术课后习题及参考答案
第一章课后习题1.1 把下列十进制数转换成二进制数、八进制数、十六进制数。
① 16.25 ② 35.75 ③ 123.875 ④ 97/1281.2 把下列二进制数转换成十进制数。
① 10101.01 ② 11001.0011 ③ 111.01 ④ 1010.11.3 把下列八进制数转换成十进制数和二进制数。
① 756.07 ② 63.73 ③ 35.6 ④ 323.451.4 把下列十六进制数转换成十进制数。
① A7.8 ② 9AD.BD ③ B7C.8D ④ 1EC1.5 求下列带符号十进制数的8位补码。
① +127 ② －1 ③ －0 ④ -1281.6 求下列带符号十进制数的16位补码。
① +355 ② －11.7 计算机分那几类？各有什么特点？1.8 简述微处理器、微计算机及微计算机系统三个术语的内涵。
1.9 80X86微处理器有几代？各代的名称是什么？1.10 你知道现在的微型机可以配备哪些外部设备？1.11 微型机的运算速度与CPU的工作频率有关吗？1.12 字长与计算机的什么性能有关？习题一参考答案1.1 ① 16.25D=10000.01B=20.2Q=10.4H② 35.75D=.11B=43.6Q=23.CH③ 123.875D=.111B=173.7Q=7B.EH④ 97/128D=64/123+32/128+1/128=0.B=0.604Q=0.C2H1.2 ① 10101.01B=21.25D ② 11001.0011B=25.1875D③ 111.01B=7.25D ④ 1010.1B=10.5D1.3 ① 756.07Q=.B=494.109D ② 63.73Q=.B=51.922D③ 35.6Q=11101.110B=29.75D ④ 323.45Q=.B=211.578D1.4 ① A7.8H=167.5D ② 9AD.BDH=2477.738D③ B7C.8D=2940.551D ④ 1ECH=492D1.5 ① [+127]补= ② [－1]补=③ [－0]补= ④[-128]补=1.6 ① [+355]补= 00011 ② [－1]补= 1111 1111 1111 11111.7 答：传统上分为三类：大型主机、小型机、微型机。
《微机接口与原理技术》第1章 习题参考解答
第1章习题参考解答1．填空和选择（1）运算器和控制器合在一起称为中央处理器，中央处理器和存储器、I／O接口、总线及电源合在一起被称为主机。
（2）计算机的软件一般分为两大类：一类叫系统软件软件，一类叫应用软件软件。
数据库管理系统属于系统软件软件，计算机辅助教学软件属于应用软件软件。
（3）用来管理计算机系统的资源并调度用户的作业程序的软件称为操作系统；负责将高级语言的源程序翻译成目的程序的软件称为编译程序。
（4）计算机系统中的存储器分为外存储器和内存储器。
在CPU执行指令时，必须将指令存放在内存储器中。
（5）计算机存储数据的最小单位是字节。
1 KB容量的存储器能够存储1024个这样的基本单位。
（6）在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通道称为总线。
就其传送的信息的性质而言，在公共通道上传送的信息包括控制和数据信息。
（7）采用2的补码形式表示的8位二进制整数，其可表示的数的范围为（A）。
A．－128～＋127 B．－2－127～＋2－127C．－2－128～2＋127D．－127～＋128（8）在定点数运算中产生溢出的原因是（C）。
A．运算过程中最高位产生了进位或借位B．参加运算的操作数超出了机器的表示范围C．运算的结果超出了结果单元的表示范围D．寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位（9）下列逻辑部件中，不属于运算器的是（A）。
A．指令寄存器B．ALUC．累加器D．状态条件寄存器2．说明微型计算机的基本硬件构成和各部分功能。
微型计算机硬件一般由微处理器、内存储器、外存储器、系统总线、接口电路、输入/输出设备等部件组成。
主要组成部件的功能和特点分析如下：（1）微处理器：是微型计算机的核心部件，由运算单元ALU、控制单元、寄存器组以及总线接口部件等组成，其功能是负责统一协调、管理和控制系统中的各个部件有机地工作。
（2）内存储器：用来存放计算机工作过程中需要的操作数据和程序。
可分为随机存储器RAM和只读存储器ROM。
微机原理与接口技术课后习题答案(朱红)
第一章习题答案一、选择题1.十进制数 66 转换成二进制数为_______。
A. 11000010B.01100110C.11100110D.01000010答案：D2.十进制数 27.25 转换成十六进制数为_______。
A. B1.4HB.1B.19HC.1B.4HD.33.4H答案：C3.下列数中最小的是________。
A. (101001)2B. (52)8C. (2B)16D. (50)10答案：A4.若一个数的 BCD 编码为 00101001，则该数与______相等。
A. 41HB.121DC.29DD. 29H答案：C5.十进制数 9874 转换成 BCD 数为________。
A. 9874HB. 4326HC. 2692HD. 6341H答案：A6.BCD 数 64H 代表的真值为_______。
A. 100B.64C.-100D.+100答案：B7.十六进制数 88H，可表示成下面几种形式，错误的表示为_______。
A. 无符号十进制数 136B.带符号十进制数-120C.压缩型 BCD 码十进制数 88D.8 位二进制数-8 的补码表示答案：D8.若[A]原=1011 1101，[B]反=1011 1101，[C]补=1011 1101，以下结论正确的是______。
A. C 最大B. A 最大C.B 最大D.A=B=C答案：B9.8 位二进制补码表示的带符号数 1000 0000B 和 1111 1111B 的十进制数分别是____。
A. 128 和 255 B. 128 和-1 C. -128 和 255 D. -128 和-1答案：D10.微机中地址总线的作用是___________。
A.用于选择存储器单元B.用于选择进行信息传输的设备C.用于指定存储器单元和 I/O 设备接口单元的选择地址D.以上选择都不对答案：C11.计算机中表示地址使用____。
A.无符号数B.原码C.反码D.补码答案：A二、填空题1.计算机的主机由_______、控制器、主存储器组成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ASCII码采用7位二进制代码对字符编码，故可表示128个字符 ，包括控制符号、阿拉伯数字、英文大小写字母及专用符号。如 0～9的ASCII码为30H～39H，英文大写字母A～Z的ASCII码 为41H～5AH 一个字节为8位，在用一个字节表示一个ASCII码时，通常认为 最高位为0，有时根据需要也用最高位作为奇偶校验位。
53
[例]：
最高位向前有进位，产生溢出
54
3. 逻辑运算
与、或、非、异或 掌握：
与、或、非门逻辑符号和逻辑关系（真值表）；
与非门、或非门的应用。
55
“与”、“或”运算
“与”运算：
任何数和“0”相“与”，结果为0。
“或”运算：
任何数和“1”相“或”，结果为1。
&
&
≥1
≥1
56
“非”、“异或”运算
所有的微型计算机系统都采用了总线结构。 总线结构的特点是：设计简单、灵活性好、具 有优良的可扩展性、便于故障检测和维修。
根据所传送信息的内容与作用不同，分为三类：
① 地址总线 AB ② 数据总线 DB 传送 地址信息，单向。 传送指令码、数据，双向。
③ 控制总线 CB
控制信息由 CPU 通过 CB 送往各有关部件，状态或者 从
51
乘除运算例
00001011×0100
=00101100B
00001011÷0100=00000010B 即：商=00000010B
余数=11B
52
2. 无符号数的表示范围：
0 ≤ X ≤ 2n-1
若运算结果超出这个范围，则产生溢出。
对无符号数：运算时，当最高位向更高位 有进位（或借位）时则产生 溢出。
25
输入/输出接口
接口是CPU与外部设备间的桥梁
I/O
CPU 接口
外 设
26
接口的分类
串行接口 并行接口 数字接口 输入接口
输出接口
模拟接口
27
接口的功能
数据缓冲寄存； 信号电平或类型的转换；
实现主机与外设间的运行匹配。
28
总线
基本概念
分类
工作原理
常用系统总线标准及其主要技术指标
29
软件系统
软件：
为运行、管理和维护计算机系统或为实现某一功能 而编写的各种程序的总和及其相关资料。 操作系统 编译系统 网络系统 工具软件
系统软件
软件
应用软件
30
二、计算机中的数制和编码
数制和编码的表示 各种计数制之间的相互转换
31
1. 常用计数法
十进制（D） 二进制（B） 十六进制（H）
由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行。
11
冯 • 诺依曼计算机体系结构
存储器
输入设备
运算器
输出设备
控制器
冯 • 诺依曼计算机结构示意图
12
冯 • 诺依曼机的工作过程
内存中的程序 CPU 取出 指令1 指令2 分析 获取操作数 执行 存放结果
程序计 数器PC
地址
┇
指令n
┇
操作数
程序执行过程示意图
1101.11B或（1101.11）B ABCD . BFH或（ABCD . BF）
H
36
2. 各种进制数间的转换
非十进制数到十进制数的转换
十进制到非十进制数的转换
二进制与十六进制数之间的转换
37
非十进制数到十进制数的转换
按相应的权值表达式展开
例：
1011.11B=1×23+0×22+1×21+1×20+1×2-1+ 1×2-2
40
小数部分（乘2取整）：
0.25×2=0.5…整数=0（高位）
0.5×2=1…整数=1
41
举例（十进制转换为十六进制）
二进制与十六进制间的转换
用4位二进制数表示1位十六进制数，从小数点开始向 左每四位一组，最后不足四位的前面补0，向右每四位 一组，最后不足四位的后面补0。 例：
25.5 = 11001.1B = 19.8H 11001010.0110101B
微机原理与接口技术
理论学时：48
实验学时：16 学分：4
1
教材及考核
教材：
《微机计算机原理与接口技术》（第3版）. 冯博琴、吴宁主编. 清华大学出版社.
参考书：
孙力娟等.微型计算机原理与接口技术. 清华大学出版社.2007年2月 《微机原理及应用》.李伯成等编，西安电子科技大学出版社.
=CA.6AH
43
3. 计算机中的编码
BCD码
用二进制编码表示的十进制数
BCD有多种表示方法，最常用的8421码
8421 BCD码每一位用四位二进制数表示
ASCII码
44
BCD码
压缩BCD码
用4位二进制码表示一位十进制数 每4位之间有一个空格
扩展BCD码
用8位二进制码表示一位十进制数，每4位之间有一 个空格。
所含存储单元的个数，以字节为单位
内存容量的大小依CPU的寻址能力而定
实地址模式下为CPU地址信号线的位数
23
内存操作
读：
将内存单元的内容取入CPU，原单元内容不改变；
写：
CPU将信息放入内存单元，单元中原来的内容被覆盖。
24
内存储器的分类
随机存取存储器（RAM）
按工作方 式可分为
只读存储器（ROM）
47
ASCII码的奇偶校验
奇校验
加上校验位后编码中“1”的个数为奇数。 例：A的ASCII码是41H（1000001B）
以奇校验传送则为 C1H（11000001B）
偶校验
加上校验位后 编码中“1”的个数为偶数。
上例若以偶校验传送，则为 41H。
48
三、无符号二进制数的运算
由于微型机的内存均由半导体材料制成，也 称为半导体存储器。
20
有关内存的几个概念
内存单元的地址和内容 内存容量
内存的操作
内存的分类
21
内存单元的地址和内容
内存按单元组织 每个单元都对应一个地址，以方便对单元的寻址
单元内容
38F04H
内存地址
10110110
22
内存容量
内存容量：
考核：
平时成绩30% 期末考试成绩70%
2
计算机
是能够按照设计者的意图，自动进行算术运算 、逻辑控制和信息处理的电子设备。
微型计算机 是体积、重量、计算能力都相对比较小的一类 计算机的总称，一般供个人使用，所以也称为 个人计算机（PC，Personal Computer）。
微型计算机的应用
科学计算
数据（信息）处理 过程控制 办公自动化
课程目标
掌握：
微型计算机的基本工作原理 汇编语言程序设计方法 微型计算机接口技术 建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软 硬件开发的初步能力。
5
第1章 微型计算机基础概论
主要内容：
微机系统的组成
=8+2+1+0.5+0.25 =11.75
5B.8H=5×161+11×160+8×16-1 =80+11+0.5 =91.5
38
十进制到非十进制数的转换
到二进制的转换： 对整数：除2取余； 对小数：乘2取整。
到十六进制的转换： 对整数：除16取余；
对小数：乘16取整。
注意：也可以将十进制数先转换为二进制数，再将二 进制数转换为十六进制数。
有关部件通过 CB 送往CPU或相关部件。CB 中每根线的
传送方向是一定的.
微处理器
微处理器（或中央处理器）简称CPU，是计算机的 运算和指挥控制中心。
主要包括：
运算器
控制器
寄存器组
19
存储器
定义：
用于存放数据（包括原始数据、中间结果和 最终结果）和当前执行的程序。
主机系统中的存储器也叫内存或主存，是微 型计算机的存储和记忆部件。
算术运算无符号数 二进制数的运 有符号数49逻辑运算
主要内容
无符号二进制数的算术运算
无符号数的表达范围 运算中的溢出问题 无符号数的逻辑运算 基本逻辑门和译码器
50
1. 无符号数的算术运算
加法：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0（有进位） 减法： 0-0=0 0-1=1（有借位） 1-0=1 1-1=0 乘法： 0×0=0 0×1=0 1×0=0 1×1=1 除法：乘法的逆运算，可用减法和右移运算实现
电子计算机按其性能和体积等综合指标分类：