微处理器的原理与应用
详细介绍微处理器的组成结构、功能模块及工作原理。
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微机原理及应用参考答案
名师整理优秀资源参考答案第一章计算机中的数制和码制第二章计算机概述一、填空题1.82.23. 10244. 25.5、11001.1、00100101.0101B5. 1000010B、42H、66H6. 41.625、29.AH7. 10001101B8. 11001001、110010109. -128 ~ +12710. 系统软件、应用软件11. 电子管、超大规模集成电路二、单选题1． A4． C2． C5．A 3．D 6． C三、分析简答题1. 8086 CPU 的总线根据其中信息传送的类型可分为几种？哪几种？答：8086 CPU 的总线根据其中信息传送的类型可分为三种种，分别是：数据总线、地址总线和控制总线2. 写出-25 的原码、反码、补码，并将补码转换成十六进制数 (设机器字长为8 位)。
答：X=-25=-11001BX 原码:10011001BX 反码:11100110BX 补码:11100111B = E7H名师整理 优秀资源 3. 举例说明什么是机器数，什么是真值？答： 将符号数值化了的数称为机器数。
如： -18=-10010B(真值)；机器数为： 10010010B第三章 半导体存贮器一、填空题1. ROM 、RAM2. 6 个3. 8、4二、单选题1． A 5． C2 ． B3 ． D4 ． B6 ． C7 ． B三、分析简答题1. 在对存储器芯片进行片选时，全译码方式、部分译码方式和线选方式各有何特点？答： ①全译码方式： 存储器芯片中的每一个存储单元对应一个唯一的地址。
译码需要的器件多；②部分译码方式：存储器芯片中的一个存储单元有多个地址。
译码简单；③线选：存储器芯片中的一个存储单元有多个地址。
地址有可能不连续。
不需要译码。
四、硬件接口设计题1. 答：(1)A10～08088CPUWEA10～0#CSY4WEA10～01#CS1Y5名师整理优秀资源(2) 存储器类型为RAM 总容量为4K×8地址范围: 0# 2000H-27FFH1# 2800H-2FFFH2. 答：（9 分）(1) 存储器类型：RAM该系统的存储器容量为：6K×8位（或：6K 字节）(2) 1#芯片的地址范围：1000H ~ 17FFH2#芯片的地址范围：0800H ~ 0FFFH3#芯片的地址范围：0000H ~ 07FFH3. 1）1K×42）2K×8或2KB3）地址分配范围第一组： A19~ A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最小地址最大地址第二组：0 ~0 ~0 ~0 ~111111111111111111110 00000H~1 003FFH0 00400H~1 007FFH第四章微型计算机及微处理器的结构和组成一、填空题1. BIU、EU、指令的译码和指令执行2. 4、16、16、6、20名师整理优秀资源3. 8、164.1、2二、单选题1 ． B2 ． B三、分析简答题1. 8086/8088 微处理器内部有那些寄存器，它们的主要作用是什么？答：执行部件有8个16位寄存器，AX、BX、CX、DX、SP、BP、DI、SI。
新编16_32位微型计算机原理及应用(李继灿主编)课件第2章
2. I/O空间: 486利用低16位地址线访问I/O端口，所 以I/O端口最多有216=64K，I/O地址空间为 0000H～FFFFH。 注意：I/O地址空间不分段 I/O地址空间与存储空间不重叠 CPU有一条控制线M/IO，在硬件设计上用 M/IO=1，参与存储器寻址，用M/IO=0参与 I/O寻址。 从PC/XT～Pentium，基于Intel微处理器的 系统机，实际上只使用低10位地址线，寻址 210=1024个I/O端口。
指 代码流 预取 令 译 指令 码 24位 2*16 总线 器
数据总线 线性地址总线 32 32
A2~A31 BE0~BE3 系统 地址总线
D0~D31 系统 数据总线
控制 总线
控制ROM 控制部分
系统 控制总线
指令队列
译码部分 指令预取部分
总线接口部分
一. 7个功能块： 1.总线接口单元： 产生三总线信号，进行存储器和I/O端口 的访问。
地址（32位） A2~A31、BE0~BE3 地址驱动器 系统地址总线
数据（32位） 写缓冲器 4*80 D0~D31 数据（32位） 数据总线收发器 系统数据总线 控制总线 系统控制总线
2.高速缓冲存储器(CPU内部的Cache)： 存放从存储器中取出的最近要执行的指 令和数据，这样CPU就只需从Cache中取指令， 不必经常访问存储器了。
指 运算部分 微指令 令 代码流 控制部分 指令 译 24位 码 总线 器
指 令 预 取 队 列
5.控制器： 控制器采用微程序设计，根据指令译码 器送来的信息产生微指令，对运算器、存储 器管理部分……发出控制信号。 存储管 指 控制与保护 理部分 令 微指令 部件 译 运算部分 码 控制ROM 器 控制器
微机原理及应用讲稿
2.微型计算机的分类
从不同角度可对微型机做不同的分类，这里 给出几种分类方法： （1）按微型机的组成，可分为位片机、单片机、 单板机及多板机等 （2）按处理器的字长，可分为4位、8位、16位、 32位及64位等 （3）按应用领域不同，可分为工控微机、商用 微机、家用微机等
第二节 8086/8088的内部寄存器
1.内部寄存器 在8086/8088微处理器中具有14个16位 可供编程人员访问的寄存器。 这14个16位寄存器按用途可分为数据寄 存器、段寄存器、指针寄存器、变址寄存 器、控制寄存器。
AH BH CH DH SP BP SI DI IP PSWH CS DS SS ES
VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SSO(HIGH) MN/MX RD HLDA(RQ/GT0) HLDA(RQ/GT1) WR(LOCK) IO/M(S2) DT/R(S1) DEN(S0) ALE(QS0) INTA(QS1) TEST READY REST
1983年，Intel推出了80286，内外数据总线 16位，地址线24位，可寻址16MB内存，主 频可达20MHz。 1985年， Intel推出了80386，内外数据总线 32位，地址线32位，可寻址4GB内存，带 Cache。 1989年， Intel推出了80486，内外数据总线 32位，集成了浮点运算器，主频可达 50MHz。
第二节 Intel 80X86系列微处理器
1978年，Intel推出了16位微处理器8086 8086的数据总线16位，地址总线20位， 主频可达8MHz。 一年后，Intel推出了准16位微处理器8088 8088与8086基本相同，只是8088的外部数据总 线为8位。主要是为兼容8位的外围接口芯片。 由8088构成的IBM PC曾风靡全球。
微控制器原理及应用(原理篇)
微控制器原理及应用第一章 绪论一、 什么是微控制器？微控制器（Microcontroller）俗称单片机（Single-chip Microcomputer）,也称为微处理器（Microprocessor）。
它是把微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上的单芯片微型计算机。
图1-1 微型计算机系统结构微处理器包括了中央处理器单元（CPU）、程序存储器（ROM）、数字存储器（RAM）、定时器/计数器（Timer/Counter）、输入/输出口（I/O），及中断系统、串行通讯接口。
有些甚至还集成了脉宽调制器（PWM）、DMA控制器、液晶显示驱动器（LCD）、模/数转换器（A/D）、数/模转换器（D/A）等。
因此，微处理器可以看成是一个不带外设的微型计算机。
二、 微控制器的发展概况自从1974年12月美国仙童(Fairchild)公司第一个推出8位微控制器F8以来，以惊人的速度发展，从4位机、8位机发展到16位机、32位机，集成度越来越高，功能越来越强，应用范围越来越广。
到目前为止，微控制器的发展主要可分为以下四个阶段：第一阶段：4位微控制器。
这种微控制器的特点是价格便宜，控制功能强，片内含有多种I/O接口，如并行I/O接口、串行I/O接口、定时器/计数器接口、中断功能接口等。
根据不同用途，还配有许多专用接口，如打印机接口、键盘及显示器接口，PLA(可编程逻辑阵列)译码输出接口，有些甚至还包括A／D、D／A转换，PLL(锁相环)，声音合成等电路。
丰富的I/O功能大大地增强了4位微控制器的控制功能，从而使外部接口电路极为简单。
第二阶段：低、中档8位机(1974—1978年)。
这种8位机一般寻址范围通常为4KB。
它是8位机的早期产品，如Mostek公司的3870、hItel公司的8048等微控制器即属此类。
MCS-48系列微控制器是Intel公司1976年以后陆续推出的第一代8位微控制器系列产品。
它包括基本型8048、8748和8035；强化型(高档)8049、8749、8039和8050、8040；简化型(低档)8020、8021、8022：专用型UH。
微型计算机原理与应用三
3.3 8086的寄存器结构
8086CPU内部具有14个16位寄存器，用于 提供运算、控制指令执行和对指令及操作数寻 址，也就是以前提到的工作寄存器组，基本分 为通用寄存器组、控制寄存器组和段寄存器组。
• 通用寄存器组
8个16位通用寄存器组分为两组：数据寄 存器及地址指针和变址寄存器。
1. 数据寄存器
数据寄存器包括AX、BX、CX和DX。在指 令执行过程中既可用来寄存操作数，也可用于 寄存操作的结果。它们中的每一个又可将高8 位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用。 16位寄存器可以用来存放数据，又可以用来存 放地址。而8位寄存器(AH、AL、BH、BL、CH 、CL、DH和DL)只能用于存放数据。
A L U
标志寄存器
执行 控制
电路
指令对列
1
2
3
4
8086为 6 字节
执行单元（EU）
总线接口单元
（BIU）
• 总线接口单元(BIU)
BIU包括４个段寄存器、指令指针IP(PC)、 指令队列寄存器(IR)、完成与EU通讯的内部寄 存器、地址加法器和总线控制逻辑。它的任务 是执行总线周期，完成CPU与存储器和I/O设备 之间信息的传送。具体地讲，就是取指令时， 从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队； 执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O 端口存取数据。
决定I/O地址空间的容量。例如在8086CPU系统 中，地址总线的条数为20条，则存储器的最大 容量为220，即1MB字节；它的地址总线的低16 位用来对I/O端口编址，则I/O地址空间的容量为 216，即64K个I/O端口地址。
• 存储器和I/O端口的组织
地址 存储器中的字节 0 1
接 口 CPU 数 据 线 控 制 线 地 址 线 高位决定模块 I/O接口 I/O端口 I/O设备 01
微型计算机原理及应用第三版课后答案
微型计算机原理及应用第三版课后答案【篇一：《微型计算机原理及应用》课后习题答案】=txt>第一章1.1 解释题(1) 微处理器【解答】由大规模集成电路芯片构成的中央处理器（cpu），叫做微处理器。
(2) 微型计算机【解答】以微处理器为基础，配以内存储器、输入输出接口电路、总线以及相应的辅助电路而构成的计算机裸机，叫做微型计算机。
(3) 微型计算机系统【解答】微型计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
即由微型计算机、配以相应的外部设备（如打印机、显示器、键盘、磁盘机等），再配以足够的软件而构成的系统。
(4) 单板机【解答】将微处理器、ram、rom以及i/o接口电路，再配上相应的外设（如小键盘、led显示器等）和固化在rom中的监控程序等，安装在一块印刷电路板上构成的微型计算机系统称为单板机。
(5) 运算器【解答】运算器是直接完成各种算术运算、逻辑运算的部件，主要由alu（arithmetic and logic unit,算术逻辑部件）、通用寄存器、标志寄存器等组成。
(6) 地址总线【解答】地址总线是cpu对内存或外设进行寻址时，传送内存及外设端口地址的一组信号线。
地址总线的条数多少决定了cpu的寻址能力。
(7) 数据总线【解答】数据总线是cpu与内存或外设进行信息交换时，所用的一组数据信号线。
它决定了cpu一次并行传送二进制信息的位数，反映出cpu的“字长”这个重要性能指标。
(8) 控制总线【解答】控制总线是在cpu与外部部件之间传送控制信息（如读/写命令、中断请求命令等）的一组信号线。
1-2 单片机应包括哪些基本部件？其主要应用于哪些领域？【解答】一般单片机芯片中包括微处理器、ram、rom、i/o接口电路、定时器/计数器，有的还包括a/d、d/a转换器等。
其主要应用于智能化仪器仪表及工业控制领域。
1-3 按图1-11和图1-12，写出取第二条指令操作码和执行第二条指令的过程。
【解答】1) ip的值（002h）送入地址寄存器ar；2) ip的内容自动加1，变为003h；3) ar将地址码通过地址总线送到存储器的地址译码器，经译码后选中002h单元；4) 微处理器给出读命令；5) 所选中的002h单元内容04h送上数据总线db；6) 数据总线db上的数据04h送到数据寄存器dr；7) 因是取指操作，取出的是指令操作码04h，即由dr送入指令寄存器ir；8) ir中的操作码经指令译码器id译码后，通过pla发出执行该指令的有关控制命令。
微机原理及其应用
考核方式：(作业+考勤)20%，考试80%
参考书目
微型计算机原理及应用，钱晓捷、姚俊婷、张青，清华大 学出版社，2006年 微机原理与接口技术，张凡、盛珣华、戴胜华，清华大学 出版社、北方交通大学出版社，2004年 2004 32位微型计算机原理与接口技术，仇玉章、孙力娟、洪龙、 李爱群，清华大学出版社，2002年 微型计算机技术及应用，戴梅萼、史嘉权，清华大学出版 社，2007年 32位微型计算机原理接口技术及其应用，史新福、金诩、 冯萍、秦晓红，西北工业大学出版社，2001年
主要内容
第1章 微型计算机系统 第2章 微处理器内部结构 第3章 汇编语言基础 第4章 IA-32指令系统 4 IA-32 第5章 控制转移和程序结构 第6章 微处理器外部特性 第7章 存储系统 第8章 输入/输出接口 第9章 常用接口技术
第1章 微型计算1.1.2 Intel 80x86系列微处理器
单片机(MCU)
用于控制领域的微处理器芯片
Intel的MCS-48、MCS-51、MCS-96/98系列 Atml公司的AT89系列、AT91系列 Microchip Technology公司的PIC系列
数字信号处理器(DSP)
专注于数字信号的高速处理
TI公司的TMS320各代产品
1.1.2 Intel 80x86系列微处理器—8086
16位结构的微处理器—8086
数据总线为16位 地址总线为20位 (主存容量1MB) 时钟频率5MHz
准16位结构的微处理器—8088
外部数据总线为8位
微处理器的总线(Bus)
微处理器的对外引脚(Pin)
数据总线、地址总线、控制总线 电源线、地线
1.1.2 Intel 80x86系列微处理器 —处理器总线
微型计算机原理与应用第3章微机系统中的微处理器
n位，
则可有2n个地址(0～2n-1)。对于单地址空间的微处理器， 若
地址总线的数目为n字节。
第3章 微机系统中的微处理器
第3章 微机系统中的微处理器
对于存储器和I/O地址空间独立的微处理器来说，地址总线 的条数决定了存储器地址空间的容量，而地址总线中用于I/O 端口编址的条数决定I/O地址空间的容量。通常 8 位微处理器 (如 8080 CPU和Z80 CPU)的地址总线为 16条，这就意味着存 储器最大容量为216(65536)字节，地址总线的低 8 位用来对 I/+O端口编址，所以I/O地址空间容量为28(256)字节。16 位微 处理器，如 8086 CPU地址总线 20 条，存储器的最大容量为：
第3章 微机系统中的微处理器
工作寄存器：暂存用于寻址和计算过程的信息。工作寄存 器分为两组：数据寄存器组和地址寄存器组。但有的寄存器兼 有双重用途。数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。由 于通过外部总线的传送操作是限制计算速度的主要因素，存取 寄存器要比访问存储器快得多，所以如要对一组数据执行几种 操作时，最好将数据存入数据寄存器，进行必要的计算，然后 将结果送回存储器。一般情况下，CPU所含的数据寄存器越多， 计算速度越快。地址寄存器组用于操作数的寻址。寻址方式通 常有：指令所处理的数据是指令的一部分，操作数的地址是指 令的一部分，操作数在寄存器中，操作数的地址在寄存器中， 或者操作数的地址可以是指令的一部分与一个或两个寄存器内 容之和。 这些寻址方式中，有几种寻址方式都是把操作数的地 址的全部或部分存放在地址寄存器中，这就增加了寻址方式的 灵活性，也为处理数组元素提供了方便。这些问题将在本章 3.6 节和第 4 章进一步说明。
某些微处理器用单地址空间。 某些微处理器用单地址空 间(即对存储单元和I/O端口统一编址)来对存储器单元和I/O端 口进行存取，读写控制信号用来区分CPU是进行读(输入)操作 或写(输出)操作。这种方式下， 对存储单元和I/O端口的存取 指令是一样的。而大多数微处理器则是有两个独立的地址空 间， 即存储器地址空间和I/O地址空间。此时，某存储单元和 I/O端口可能对应于同一地址。在这种情况下，则必须利用地 址总线和控制总线中的某些控制线一起共同确定CPU访问存 储器地址空间和I/O地址空间中的哪个地址空间。例如用存储 器读写信号和I/O读写信号分别控制对同一地址的存储器单元 和I/O端口进行存取操作。显然，该方式下对存储器读写指令 和对I/O端口输入输出指令是不同的。
微机原理及应用课件第2章
四、内部寄存器
内部寄存器的类型
含14个16位寄存器，按功能可分为三类
8个通用寄存器 4个段寄存器 2个控制寄存器
深入理解：每个寄存器中数据的含义
28
1. 通用寄存器
数据寄存器（AX，BX，CX，DX） 地址指针寄存器（SP，BP） 变址寄存器（SI，DI）
29
数据寄存器
8088/8086含4个16位数据寄存器，它们又可分为8个 8位寄存器，即：
DX：
数据寄存器。在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址；在 32位乘除法运算时，存放高16位数。
地址指针寄存器
SP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的偏移地址； BP：基址指针寄存器，常用于在访问内存时存放内存单
元的偏移地址。
BP与BX的区别：
作为通用寄存器，二者均可用于存放数据； 作为基址寄存器，用BX表示所寻找的数据在数据段；用
┇
操作数
35
状态标志位（1）
CF（Carry Flag）
进位标志位。加(减)法运算时，若最高位有进(借)位则CF=1
OF（Overflow Flag）
溢出标志位。当算术运算的结果超出了有符号数的可表达范 围时，OF=l
ZF（Zero Flag）
零标志位。当运算结果为零时ZF=1
SF（Sign Flag）
欲实现对1MB内存空间的正确访问，每个内
存单元在整个内存空间中必须具备20位字长
的惟一地址
物理地址
XXXXXH
12H
00H
内存地址变换：
…
如何将直接产生的16位编码变换
…
为20位物理地址?
┇
内存单元的编址（1）
内存每个单元的地址在逻辑上都由两部分组成：
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微处理器的原理与应用
1. 引言
微处理器（Microprocessor），又称CPU（Central Processing Unit），是计算机的核心部件，负责执行计算机指令并处理数据。
微处理器的原理及其应用广泛应用于现代计算机系统、嵌入式系统以及各类电子设备中。
本文将介绍微处理器的原理和应用，并探讨其在现代科技领域的重要性。
2. 微处理器的原理
微处理器是由大量的晶体管组成的集成电路，通过电子信号的控制来实现数据的计算和处理。
微处理器的原理主要包括指令集架构、运算单元、控制单元和存储器等几个核心方面。
•指令集架构：微处理器通过指令集架构来定义其支持的指令和数据格式。
常见的指令集架构包括x86、ARM等，不同的架构对应不同的指令集和寄存器组织方式。
•运算单元：微处理器的运算单元负责执行算术和逻辑运算。
它包括算术逻辑单元（ALU）和浮点运算单元（FPU），能够完成加减乘除等基本运算。
•控制单元：微处理器的控制单元负责解析和执行指令序列。
它包括指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和指令解码器等组件，能够将指令翻译为对应的控制信号，驱动运算单元和存储器进行数据处理。
•存储器：存储器是微处理器的重要组成部分，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储数据和程序，而ROM中存储了微处理器的固件和指令集。
3. 微处理器的应用
微处理器的应用已经渗透到各个领域，包括个人电脑、服务器、手机、智能家居、汽车等等。
下面将以几个典型的应用领域为例进行介绍。
3.1 个人电脑
个人电脑（PC）是微处理器最常见的应用之一。
微处理器在个人电脑中扮演着核心的角色，负责执行和处理用户的指令和数据。
随着技术的发展，个人电脑的处理能力越来越强大，微处理器的性能也得到了持续的提升。
3.2 嵌入式系统
嵌入式系统是指把微处理器嵌入到各种电子设备中，以实现特定功能的电子系统。
例如，智能手机、智能手表、家用电器等都使用了微处理器来实现各种功能。
微处理器的小型化和高性能使得嵌入式系统更加智能化和功能丰富化。
3.3 服务器
服务器是承担网络服务和数据存储任务的计算机。
微处理器在服务器中起着至关重要的作用，它决定了服务器的运行性能和并发处理能力。
对于数据中心和云计算等应用场景而言，高性能的微处理器是保证高效运行的关键。
3.4 汽车电子
现代汽车中使用了大量的微处理器，用于实现车载信息娱乐系统、安全驾驶辅助系统、发动机控制系统等。
微处理器的应用使得汽车变得更加智能和安全，并且提高了驾驶体验。
4. 总结
微处理器作为计算机核心的组成部分，在现代科技领域中应用广泛。
本文介绍了微处理器的原理和应用，包括指令集架构、运算单元、控制单元和存储器等核心方面。
微处理器的应用涵盖了个人电脑、嵌入式系统、服务器和汽车电子等多个领域。
随着技术的不断进步，微处理器的性能和功能将会进一步提升，为各个领域带来更多的创新和改变。