微机原理与接口技术 第1章 微机运算基础
微机原理与接口技术知识点总结
微机原理与接口技术知识点总结(总18页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--微机原理与接口技术第一章概述二、计算机中的码制（重点）P51、对于符号数，机器数常用的表示方法有原码、反码和补码三种。
注意：对正数，三种表示法均相同。
它们的差别在于对负数的表示。
（1）原码定义：符号位：0表示正，1表示负；数值位：真值的绝对值。
注意：数0的原码不唯一（2）反码定义：若X<0，则 [X]反= 对应原码的符号位不变，数值部分按位求反（3）补码定义：若X<0，则[X]补= [X]反+12、8位二进制的表示范围：原码：-127~+127反码：-127~+127补码：-128~+1273、特殊数该数在原码中定义为： -0在反码中定义为： -127在补码中定义为： -128对无符号数：()２= 128三、信息的编码1、字符的编码P8计算机采用7位二进制代码对字符进行编码（1）数字0~9的编码是0110000~0111001，它们的高3位均是011，后4位正好与其对应的二进制代码（BCD码）相符。
（2）英文字母A~Z的ASCII码从1000001（41H）开始顺序递增，字母a~z的ASCII码从1100001（61H）开始顺序递增，这样的排列对信息检索十分有利。
第二章微机组成原理第一节、微机的结构1、计算机的经典结构——冯.诺依曼结构P11（1）微机由CPU(运算器和控制器)、存储器和I/O接口组成2、系统总线的分类（1）数据总线（Data Bus），它决定了处理器的字长。
（2）地址总线（Address Bus）,它决定系统所能直接访问的存储器空间的容量。
（3）控制总线（Control Bus）第二节、8086微处理器1、8086，其内部数据总线的宽度是16位，16位CPU。
外部数据总线宽度也是16位8086地址线位20根，有1MB（220）寻址空间。
P272、8086CPU从功能上分成两部分：总线接口单元（BIU）、执行单元（EU）BIU：负责8086CPU与存储器之间的信息传送。
微型计算机原理与接口技术第版冯博琴吴宁主编
1.1.1. 微型计算机的发展
电子计算机的发展方向： 第五代：“非冯.诺依曼”计算机时代 第六代：神经网络计算机时代 光计算机时代 生物计算机时代
14
1.1.1. 微型计算机的发展
微型计算机诞生于20世纪70年代 微型计算机特点：体积小、重量轻、功耗低、 可靠性高、价格便宜、使用方便、软件丰富 微型计算机的核心是微处理器（CPU） 每出现一个新的微处理器，就会产生新一代的 微型计算机
并要求将它送入累加器A中，所以数据寄存器 DR通过内部总线将01H送入累加器A中。
39
PC 01H
1 AR 01H
控制信号
ALU
A
B
01H
7
操作控制器
ID IR
00
3
01
02
4
03
读命令 04
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR 01H 56
（执行第一条指令操作示意图）
1.1.3微机系统的构成
中，经过译码CPU“识别”出这个操作码为 “MOV A，01H”指令，于是控制器发出执行这 条指令的各种控制命令。
36
2
PC 00H
1 AR 00H
3
00 01
02
4
03
读命令 04
控制信号
ALU
A
B
操作控制器
ID IR B0H
B0H 01H 04H 02H
F4H
DR
7
B0H
56
（取第一条指令操作示意图）37
虽然ENIAC体积庞大，耗电惊人，运算速 度不过几千次（现在的超级计算机的速度最快 每秒运算达万亿次！），但它比当时已有的计 算装置要快1000倍，而且还有按事先编好的程 序自动执行算术运算、逻辑运算和存储数据的 功能。但是ENIAC宣告了一个新时代的开始。
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。
《微机原理与接口技术》教案
《微机原理与接口技术》教案第一章：微机系统概述1.1 教学目标1. 了解微机系统的概念和发展历程。
2. 掌握微机系统的组成和各部分功能。
3. 理解微机系统的工作原理。
1.2 教学内容1. 微机系统的概念和发展历程。
2. 微机系统的组成：微处理器、存储器、输入输出接口等。
3. 微机系统的工作原理：指令执行过程、数据传输等。
1.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微机系统的概念和发展历程。
2. 采用案例分析法，分析微机系统的组成和各部分功能。
3. 采用实验演示法，展示微机系统的工作原理。
1.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微机系统概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微机系统组成的理解。
3. 实验报告：评估学生对微机系统工作原理的掌握程度。
第二章：微处理器2.1 教学目标1. 了解微处理器的概念和结构。
2. 掌握微处理器的性能指标。
3. 理解微处理器的工作原理。
2.2 教学内容1. 微处理器的概念和结构：CPU、寄存器、运算器等。
2. 微处理器的性能指标：主频、缓存、指令集等。
3. 微处理器的工作原理：指令执行过程、数据运算等。
2.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解微处理器的概念和结构。
2. 采用案例分析法，分析微处理器的性能指标。
3. 采用实验演示法，展示微处理器的工作原理。
2.4 教学评价1. 课堂问答：了解学生对微处理器概念的掌握情况。
2. 课后作业：巩固学生对微处理器性能指标的理解。
3. 实验报告：评估学生对微处理器工作原理的掌握程度。
第三章：存储器3.1 教学目标1. 了解存储器的概念和分类。
2. 掌握存储器的性能指标。
3. 理解存储器的工作原理。
3.2 教学内容1. 存储器的概念和分类：随机存储器、只读存储器等。
2. 存储器的性能指标：容量、速度、功耗等。
3. 存储器的工作原理：数据读写过程、存储器组织结构等。
3.3 教学方法1. 采用讲授法，讲解存储器的概念和分类。
2. 采用案例分析法，分析存储器的性能指标。
(完整word版)微机原理与接口技术教案
第____1____次课操作数存放在某个内存中，指令中给出存储器地址。
例：MOV AX，［22A0H] (AX）≠ 22A0H注意:最明显的特点，存储器操作数肯定有［］。
二、寻址方式(研究如何寻找参加操作的数）1。
立即寻址指令中直接给出立即数。
例：MOV AX,1090H （AH)=10H （AL)=90H2。
寄存器寻址操作数在寄存器中，指令中给出寄存器名.注意：两操作数，每个都有自己的寻址方式。
例：MOV DS,AX 执行前AX=2345H执行后AX=DS=2345H3.直接寻址操作数在存储器中,指令中直接给出操作数地址。
(偏移地址）例：MOV AX，[22A0H] 实际地址 DS×10H＋22A0H4。
寄存器间接寻址操作数在存储器中，通过寄存器得到存储单元地址。
例：MOV AX，［BX]； BX = 1000H DS×10H＋1000H = 12ABHAX = 12ABH ≠ 1000H注意：(SI DS, DI DS/ES， BP SS, BX DS）5.变址寻址操作数在存储器中，存储单元地址通过变址寄存器加上一个16位的偏移量之和得到。
MOV 80H,AL （错)c 。
存储器之间不可传送，要借用中间寄存器MOV ［22A0H]，［BX] （错)可适用于寄存器之间，立即数到寄存器/存储器,寄存器到存储器。
d.CS ，IP 不能做目的操作数MOV CS,DX （错） MOV SP,BX;语法正确，注意堆栈结构e 。
本指令对标志位无影响2.堆栈操作指令(对栈空间的操作）关于栈在SP ，BP 处介绍过—-———---复习 1）入栈指令 PUSH格式：PUSH OPRD 16位单操作数 功能：将OPRD 入栈（SP 所指向的栈顶） a 。
栈结构从上到下是低地址到高地址，且栈顶不可用 b.每个单元都是8位，操作数为16位，所以占用两单元。
入栈操作进行两次.c 。
入栈时规则，低对低、高对高。
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
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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。
微机原理与接口技术-习题参考答案
第1章习题答案1.答：计算机硬件的基本组成部分有：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分；运算器功能：完成各种算术运算或逻辑运算；控制器功能：发出各种控制信息，使计算机各部件协调工作；存储器功能：存储程序和数据；输入设备：将程序和数据输入的部件；输出设备：将结果数据输出的部件。
2.答：以微型计算机为核心，配以鼠标、键盘等外围设备、电源、接口电路，以及控制计算机工作的软件构成微型计算机系统。
3.答：主板与外部设备之间的数据传输必须通过系统总线，所以系统总线包含的信号线必须满足下列各种输入/输出操作的需要：①访问分布于主板之外的存储器；②访问I/O接口；③适应外部中断方式；④适应存储器直接与外部设备交换信息。
总线控制逻辑的任务就是产生和接受这些操作所需要的信号。
4.答：计算机有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成，计算机内部采用二进制数据的格式表示数据和指令。
程序将事先保存在内存储器中，计算机在工作时，不需要操作人员干预，自动逐条取出指令并执行。
5.答：CPU首先执行主板上BIOS中的自检程序；执行引导装入程序，依次搜寻硬盘、光盘等；读出引导记录，装入引导程序；由引导程序将操作系统装入内存；执行操作系统。
6.答：BIOS是Basic Input Output System的缩写，指的是基本输入输出系统"。
它是一组固化到计算机ROM芯片上的程序，保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。
7.答：略。
2第3章习题答案1.（1）答：物理地址：物理地址（PA）是20位无符号二进制数，是CPU访问存储器的实际地址。
每个存储单元对应一个物理地址。
8086存储空间的物理地址范围是：00000H～FFFFFH。
逻辑地址：采用分段结构的存储器中，把通过段地址和偏移地址来表示的存储单元的地址称为逻辑地址，记为：段地址：偏移地址。
段地址：8086规定各逻辑段从节的整数边界开始，即段首地址二进制值的低4位是0000，把段首地址的高16位称为段基址或段地址。
微机原理与接口技术总复习
微机原理与接⼝技术总复习微机原理与接⼝技术总复习第⼀部分：填空题第⼀章微机的基本知识1.1基本知识结构微机的构成（包括硬件：主机+外设；软件：操作系统+编译程序+汇编程序+诊断程序+数据库等）微机的⼯作原理和⼯作过程①⼯作原理（冯.诺依曼原理）②⼯作过程（取指令、分析指令、执⾏指令）③控制器的两个主要功能了解微机的主要技术指标数的原码、反码、补码的表⽰⽅法及补码的运算⼆、⼋、⼗、⼗六进制数的表⽰及其相互转换ASCII码、BCD码的表⽰⽅法及其运算、修正原则⽆符号数与符号数的运算及其对标志位的影响1.2相关习题1.对于⼆进制数0110 1001B，⽤⼗进制数表⽰时为：105D；⽤⼗六进制数表⽰时为：69H。
BCD2.设机器字长为8位，最⾼位是符号位。
则⼗进制数–11所对应的原码为：10001011B。
3.已知某数的原码是10110110B，则其反码是11001001B ；补码是11001010B 。
4.⼀个8位⼆进制数⽤补码⽅式表⽰的有符号数的范围是-128~+127 。
第⼆章微处理器与系统结构2.1基本知识结构掌握8086CPU的内部结构与主要引脚信号功能1、内部结构（BIU与EU）组成与功能2、主要引脚信号AD0~AD15, A16/S3~A19/S6,（地址锁存的必要性）BHE, NMI, INTR, INTA, HOLD, HLDA, RESET,READY, ALE, DEN，LOCK，RD，WR，M/IO。
熟悉8086 CPU 内部寄存器阵列了解8086最⼤组态与最⼩组态的区别熟悉存储器物理地址的⽣成及存储器组织20位地址如何⽣成；存储器是如何组织的，字节、字、字符串在内存中是如何存放的。
熟悉CPU中的标志寄存器及堆栈6个状态标志+3个控制标志；堆栈定义、堆栈组成及操作，为什么要设置堆栈？熟悉系统的输⼊/输出结构和基本总线周期（会画读、写周期基本时序图）2.2相关习题1.8086 CPU从功能上分为EU 和BIU 两部分。
微机原理与接口技术(田辉)第一章
1-3-1 微型计算机
2、微型计算机分类
从微型计算机的结构形式来分，为单片机、单板 机和多板机。
单片微型计算机（即单片机）。把微型计算机的主要部件CPU、一 定容量的存储器、I／O接口及时钟发生器集成在一块芯片上的单 芯片式微型计算机。具有体积小、指令系统简单、性价比高等优 点，广泛应用于工业控制、智能仪器仪表等领域。 单板微型计算机，即单板机。是将微处理器、一定容量的存储器、 输入／输出接口、简单的外部设备、辅助设备通过总线装配在一 块印刷电路板上的微型计算机。主要用于实验室以及简单的控制 场合。
变集中处理为分级处理，浮点运算、高级语言
第三代 中小规模集成电路时代(1965-1970) 存储容量大，运算速度快，几十至几百万次/秒
第四代 大规模、超大规模集成电路时代(1971至今)
向大型机和微型机两个方向发展 现代计算机发展方向 巨型化，微型化，网络化，智能化，多媒体化
微型计算机的发展
• 十进制数转换为R进制数：整数和小数部分分 别进行转换
1、整数部分 “除R取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商 为 0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。
二. 进位计数制之间的转换
例：39转换成二进制数 39 =100111B 2 39 2 19 1 （ b0） 2 9 1 （ b1） 2 4 1 （ b2） 2 2 0 （ b3） 2 1 0 （ b4） 0 1 （ b5 ）
1-2 微处理器--- CISC与RISC
精简指令集计算机
提出背景：使用指令的80％，只占处理器指令集的20％ RISC的基本思想 简化指令功能，指令集中只包含使用频度高、功能简单、能够 在一个节拍内执行完成的指令 将较复杂的功能用一段子程序来实现 大量使用寄存器，优化 CPU的控制逻辑，提高程序执行的速度
微机原理与接口技术(第四版)课后习题答案北京大学出版社
1第1章微型计算机系统〔习题1.1〕简答题（1）计算机字长（Word）指的是什么？（2）总线信号分成哪三组信号？（3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成？（4）Cache是什么意思？（5）ROM-BIOS是什么？（6）中断是什么？（7）32位PC机主板的芯片组是什么？（8）教材中MASM是指什么？（9）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么？（10）本课程的主要内容属于计算机系统层次结构中哪个层次？〔解答〕①处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。
③ PC机主存采用DRAM组成。
④高速缓冲存储器Cache是处理器与主存之间速度很快但容量较小的存储器。
⑤ ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。
⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。
⑦主板芯片组是主板的核心部件，它提供主板上的关键逻辑电路。
⑧ MASM是微软开发的宏汇编程序。
⑨指令的处理过程。
处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。
⑩机器语言层，即指令集结构。
（学生很多认为是：汇编语言层。
前4章主要涉及汇编语言，但本书还有很多处理器原理等内容）〔习题1.2〕判断题（1）软件与硬件的等价性原理说明软硬件在功能、性能和成本等方面是等价的。
（2）IA-64结构是IA-32结构的64位扩展，也就是Intel 64结构。
（3）8086的数据总线为16位，也就是说8086的数据总线的个数、或说条数、位数是16。
（4）微机主存只要使用RAM芯片就可以了。
（5）处理器并不直接连接外设，而是通过I/O 接口电路与外设连接。
《微机原理与接口技术》课程教学大纲
《微机原理与接口技术》课程教案大纲一、课程说明二、学时分配表三、教案目的与要求1.本课程总体教案目的和要求通过本课程的学习、上机操作，使学生较熟练地掌握微机的基本结构、基本工作原理，初步掌握汇编语言程序设计及微机接口技术，具有微机应用系统设计开发能力，并为其它后续课程奠定基础。
教案要求是通过课堂教案与演示，课后习题练习等环节，掌握微型计算机的基本组成与工作原理的基础知识，包括理解计算机硬件原理，能够设计或调试基本的微机硬件接口及驱动程序等多方面的技能。
2.各章教案要求和知识考核点（一）微型计算机系统概述目的和要求：主要了解微型计算机系统的构造及微型计算机工作过程。
重点：微型计算机的基本组成难点：微型计算机工作过程（二）微处理器目的和要求:掌握寄存器结构、作用、引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小最大模式的概念和系统组建、系统总线形成；理解存储器读写时序；了解微处理器的发展。
重点：微处理器的基本结构，寄存器、堆栈，引脚及其功能；最小最大模式下系统总线形成；存储器分段与物理地址形成难点：的内部结构、典型时序分析（三）寻址方式和指令系统目的和要求:掌握有关寻址的概念；的种基本的寻址方式及有效地址的计算；掌握指令系统重点：掌握寻址方式；掌握常用指令的功能和用法难点：区别指令的正确与错误。
（四）汇编语言程序设计目的和要求：了解汇编语言特点、汇编程序功能、汇编语言结构；掌握汇编语言中的表达式、伪指令、宏定义的含义和用法；掌握功能调用基本，返回方法，了解文件管理；理解顺序程序、分支程序、循环程序、含子程序的程序设计的基本方法，能编写、运行、调试简单的汇编语言程序。
教案重点：汇编的概念及其方法, 掌握汇编程序的基本格式，常用运算符的使用方法，汇编的步骤；顺序程序、分支程序、循环程序、含子程序的程序设计的基本方法。
教案难点：伪指令、宏定义的用法；程序设计算法与流程图。
（五）输入输出接口目的与要求:掌握输入输出的基本概念；的编址方法、特点；与外设数据传递的方式及接口技术；理解程序控制传送方式、中断传送方式；掌握特点。
微机原理与接口技术(清华大学课件,全套)
3. 符号数的算术运算
通过引进补码，可将减法运算转换为加法运算。 即：[X+Y]补=[X]补+[Y]补
[X-Y]补=[X+(-Y)]补
=[X]补+[-Y]补 注：运算时符号位须对齐
65
[例]
X=-0110100，Y=+1110100，求X+Y=？
[X]原=10110100
将指令所在地址赋给程序计数器PC； PC内容送到地址寄存器AR，PC自动加1； 把AR的内容通过地址总线送至内存储器，经地址译码器译码， 选中相应单元。
CPU的控制器发出读命令。
在读命令控制下，把所选中单元的内容（即指令操作码）读到数 据总线DB。 把读出的内容经数据总线送到数据寄存器DR。 指令译码
37
三、无符号二进制数的运算
算术运算
无符号数 二进 制数的运算 有符号数
38
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
39
1. 无符号数的算术运算
加法运算
1+1=0（有进位）
减法运算
0-1=1（有借位）
55
[例]
X= -52 = -0110100
[X]原=1 0110100
[X]反=1 1001011
56
0的反码：
[+0]反=00000000
[-0]反 =11111111 即：数0的反码也不是唯一的。
57
补码
定义：
微机原理与接口技术(第二版)课后习题答案
微机原理与接口技术（第二版）课后习题答案第1章作业答案1.1 微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同?解：把CPU(运算器和控制器)用大规模集成电路技术做在一个芯片上,即为微处理器。
微处理器加上一定数量的存储器和外部设备(或外部设备的接口)构成了微型计算机。
微型计算机与管理、维护计算机硬件以及支持应用的软件相结合就形成了微型计算机系统。
1.2 CPU在内部结构上由哪几部分组成?CPU应该具备哪些主要功能? 解：CPU主要由起运算器作用的算术逻辑单元、起控制器作用的指令寄存器、指令译码器、可编程逻辑阵列和标志寄存器等一些寄存器组成。
其主要功能是进行算术和逻辑运算以及控制计算机按照程序的规定自动运行。
1.3 微型计算机采用总线结构有什么优点?解：采用总线结构,扩大了数据传送的灵活性、减少了连线。
而且总线可以标准化,易于兼容和工业化生产。
1.4 数据总线和地址总线在结构上有什么不同之处?如果一个系统的数据和地址合用一套总线或者合用部分总线,那么要靠什么来区分地址和数据?解：数据总线是双向的(数据既可以读也可以写),而地址总线是单向的。
8086CPU为了减少芯片的引脚数量,采用数据与地址线复用,既作数据总线也作为地址总线。
它们主要靠信号的时序来区分。
通常在读写数据时,总是先输出地址(指定要读或写数据的单元),过一段时间再读或写数据。
1.8在给定的模型中，写出用累加器的办法实现15×15的程序。
解： LD A， 0LD H， 15LOOP：ADD A， 15DEC HJP NZ， LOOPHALT第 2 章作业答案2.1 IA-32结构微处理器直至Pentillm4,有哪几种?解：80386、30486、Pentium、Pentium Pro、Peruium II 、PentiumIII、Pentium4。
2.6 IA-32结构微处理器有哪几种操作模式?解：IA一32结构支持3种操作模式:保护模式、实地址模式和系统管理模式。
第一章 微型计算机基础知识
3、控制器（Control unit ）
它是计算机的控制中心，根据程序中的命令发出各 种控制信号，协调计算机内部以及主机与外设工作的各 种关系。 有两个主要功能： 一个是控制程序的运行； 另一个是对不同的外部事件做出相应响应的能力。 （这些外部事件是指：复位、停机、中断请求、总线请 求、总线周期延长等）
A0 A1 A2 A6 A7 RD 控制 WR D0 D1 D6 D7 存储器
1.1.2 中央处理器、微处理器和微控制器 在计算机中，通常把运算器和控制器以及数量不等 的寄存器作成一个独立部件，用一片VLSI实现，称为中 央处理器，缩写为CPU ( Central Processing Unit )，如 图1.2所示。
1.1.3 微型计算机系统的组成 微型计算机系统由硬件和软件两部分组成。 1．硬件部分 硬件部分包括主机和外部设备。 (1)主机包括CPU、内存储器、I／O接口、总线和 电源。 (2)外部设备包括输入设备和输出设备。 2．软件部分 软件部分包括系统软件和应用软件。 (1)系统软件 系统软件包括操作系统、程序设计语言的编译程 序和其他程序 (2)应用软件（或称用户软件）
5、总线（BUS）
现代的计算机系统广泛采用总线(Bus)结构。总线 是计算机各部件间传送信息的公共通路。 各部件分时复用总线，以保证数据、地址、指令和 控制信息在各部件之间 的传送。 有了总线结构以后， CPU 系统中各功能部件之间 的相互关系变为各个部 件面向总线的单一关系。 一个部件只要满 足总线标准，就可以连接到采用这种总线标准的系统 中去。
指令部件的构成如图1.4所示。
1.2.2 CPU内的寄存器 各种CPU内都包含数量不等的寄存器，它们可用于 暂存数据，做存储器I／O地址指针、计数器以及存放程 序运行的各种状态，如程序状态字寄存器(PSW： Program Status Word)或简称状态寄存器(SR)或标志 寄存器(FR)等。 由于CPU内部的寄存器的存取速度远比存储器快， 所以，寄存器用于暂时存储程序重复使用的数据、变量 和中间结果，可以大大提高程序的运行速度。 而寄存器数量的多少也是衡量CPU功能强弱的重要 指标之一。
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表1-3 十进制数转换为八进制数
被除数 120 15 1 计算过程 120/8 15/8 1/8 商 15 1 0 转换为 进制的 进制数转换成16进制的方法 和转换为2进制的 进制数转换成 进制的方法， 方法类似，唯一变化是除数由2变成 变成16。同样是120， 方法类似，唯一变化是除数由 变成 。同样是 ， 转换成16进制数，如表1-4所示。 转换成 进制数，如表 所示。 进制数 所示
补码表示法的特点是：使符号位参加运算、 补码表示法的特点是：使符号位参加运算、从而简 化了加、减法的规则，使减法运算转换为加法运算， 化了加、减法的规则，使减法运算转换为加法运算， 从而简化了机器的运算器电路。 从而简化了机器的运算器电路。 补码加减法的规则是： ± 补 补码加减法的规则是：[X±Y]补＝[X]补＋[±Y]补。 补 ± 补 为模， 例1： 以28 为模，设[X]补＝00000100，[Y] 补＝ ： 补 ， 11110010，求[X+Y] 补和 －Y] 补。 补和[X－ ， 解：[X＋Y]补＝[X] 补＋[Y] 补 ＋ 补 的补码) ＝00000100+11110010=11110110(-10的补码 的补码 [X－Y]补＝[X] 补＋[－Y] 补 － 补 － 的补码） ＝00000100+00001110＝00010010（18的补码） ＝ （ 的补码
1.3.1机器数的原码 机器数的原码 对一个二进制数而言， 对一个二进制数而言，若是最高位表示数的 符号（常以0表示正数 表示正数， 表示负数），其余各位表 表示负数）， 符号（常以 表示正数，1表示负数），其余各位表 示数值本身，则称为原码。如： 示数值本身，则称为原码。 原码 真值数 ＋81＝01010001 ＝ ＋1010001 －81＝11010001 ＝ －1010001 ＋0 ＝00000000 ＋0000000 －0 ＝10000000 －0000000 可以看到， 可以看到，在八位机器字长表示数据的计算机 用原码表示＋ 和 中，用原码表示＋81和－81的原码的低七位是相同 的原码的低七位是相同 原码简单，与真值转换方便。 的。原码简单，与真值转换方便。
1.3.2机器数的反码 机器数的反码 正数的反码与其原码相同，最高位为 表示正数 表示正数， 正数的反码与其原码相同，最高位为0表示正数， 其余位为数值位。 其余位为数值位。负数的反码是其对应的正数连同符 号位取反求得。 号位取反求得。如： 原码 反码 01010001 ＋81＝01010001 ＝ 10101110 －81＝11010001 ＝ 00000000 ＋0 ＝00000000 11111111 －0 ＝10000000
表1-2 十进制数转换为二进制数
被除数 计算过程 商 余数
6 3 1
6/2 3/2 1/2
3 1 0
0 1 1
（2）十进制数转换为八、十六进制数 ）十进制数转换为八、 10进制数转换成 进制的方法，和转换为 进制的 进制数转换成8进制的方法 进制数转换成 进制的方法，和转换为2进制的 方法类似，唯一变化是除数由2变成 变成8。 方法类似，唯一变化是除数由 变成 。例如将十进制 转换成八进制数， 所示。 数120转换成八进制数，结果为 转换成八进制数 结果为170，如表 所示。 ，如表1-3所示
1.3数的表示方法 数的表示方法 微机可以看作一个只有两个状态的部件， 微机可以看作一个只有两个状态的部件，因此 任何被处理的数据都要转换为“ 和 任何被处理的数据都要转换为“0”和“1”的有序组 的有序组 计算机中的数有无符号数和有符号数两种， 合。计算机中的数有无符号数和有符号数两种，这两 种数在机器中的表示形式，统称为机器数。 种数在机器中的表示形式，统称为机器数。通常用 表示的数称为真值数， “＋”、“－”表示的数称为真值数，把二进制数的 最高一位定义为符号位，符号位为0表示正数 表示正数， 最高一位定义为符号位，符号位为 表示正数，符号 位为1表示负数 把符号位上的0、 来表示正 表示负数， 来表示正、 位为 表示负数，把符号位上的 、1来表示正、负的 数称为有符号数的机器数。 数称为有符号数的机器数。有符号的机器数的表示方 法常用的有原码、反码和补码。 法常用的有原码、反码和补码。
1.2 二、八、十六进制数转换到十进制数 1. 二进制数转换为十进制数：二进制数第0位的权值是2的0次 二进制数转换为十进制数： 方，第1位的权值是2的1次方，……。 2. 八进制数转换为十进制数：八进制就是逢8进1，八进制数 八进制数转换为十进制数： 采用 0～7这八数来表达一个数。八进制数第0位的权值为8 的0次方，第1位权值为8的1次方，第2位权值为8的2次 方，……。 3. 十进制数转换到二、八、十六进制数 （1）十进制数转换为二进制数 ） 10进制数转换成二进制数，这是一个连续除2的过程：把要转 换的数，除以2，得到商和余数，将商继续除以2，直到商为 0。最后将所有余数倒序排列，得到数就是转换结果。例如 将十进制数6转换为二进制数，如表1-2所示。
第1章 微机运算基础 章
1.1 二进制数和十六进制数 在日常生活中，人们最常用的是十进制数。但是用电子器 件表示两种状态比较容易实现，也便于存储和运算，因此在计 算机中一般采用二进制数。因为二进制数书写格式冗长，不便 于阅读，所以程序设计中又常常使用十六进制数、八进制数据、 二－十进制数等。 注意 ：二―十进制数通常用英文字母BCD（Binary Coded Ddecimal）表示，BCD码具有二进制和十进制两种数制的某些 特征。BCD编码用4位二进制码表示0～9的十进制数。它采用了 标准的8421的纯二进制码的十六个状态，其中只有0000～1001 十个码有效，其余1010～1111没有使用，它的表示规则以及与 十进制之间的等价关系见表1-1。BCD码的优点是与十进制数转 换方便，容易阅读；缺点是用BCD码表示的十进制数的数位要 较纯二进制数位更长，使电路复杂性增加，运算速度减慢。
表1-4 十进制数转换为十六进制数
被除数 120 7 计算过程 120/16 7/16 商 7 0 余数 8 7
（3）二、十六进制数互相转换 ） 二进制和十六进制的互相转换比较重要。不 过这二者的转换却不用计算，直接就能转换为 十六进制数，反之亦然。
例如二制数： 1111 1101，1010 0101，1001 1011 例如二制数： ， ， 转换为十六进制数为： 5 ， 9 B 转换为十六进制数为： F D ， A
1.3.3机器数的补码 机器数的补码 正数的补码与其原码相同， 正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反 码加1，即在其反码的最低位加1得到 得到。 码加 ，即在其反码的最低位加 得到。 例如： 例如： 原码 反码 补码 01010001 01010001 ＋81＝01010001 ＝ 10101110 10101111 －81＝11010001 ＝ 00000000 00000000 ＋0 ＝00000000 11111111 00000000 －0 ＝10000000
1.3.4 数的浮点表示法 在计算机中，数有两种表示方法， 在计算机中，数有两种表示方法，即定点和浮点 表示法。 表示法。
1.4无符号数 无符号数
在微机中内存地址就是用无符号数来表示的。
1.5进位和溢出 进位和溢出
进位是运算结果符号位向更高位的进位，进位位保存在进位 标识位中。 在两个带符号的二进制数进行补码运算时，若运算结果的绝 对值超过运算装置的容量，数值部分便会发生溢出，占据符号 位的位置，从而引起计算出错。 进位和溢出所表示的物理含义是不同的。进位一般描述无符 号数结果的正确与否，溢出主要描述有符号数运算结果的正确 与否，至于运算的两个操作数是有符号数还是无符号数由程序 员根据实际的物理意义而定。 1.6字符 计算机处理的信息除了数字之外还有字母、符号等非数值数 据。