微处理器思考与习题

第1章思考与习题：

1、简述计算机系统的硬件构成和软件构成。

计算机的硬件结构由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备及连接各部件的总线组成。

其中，运算器又称为算术/逻辑运算单元，完成数据的算术（加、减、乘、除）和逻辑（与、或、非、异）等运算以及移位等操作，它是一个采用二进制运算信息加工部件。

存储器是计算机的记忆部件，存储控制计算机操作的命令（指令）和被处理的信息数据，并对处理结果加以保存。存储器存储的信息有两类：一类是命令信息，指挥计算机系统工作，用来完成所设计的任务，这类信息被存放在存储器的代码区或程序区；另一类是数据是指被处理的对象或结果，这类信息被存放在数据区。一般将存储器分为两级：内存和外存，目前使用的内存是半导体存储器，外存采用硬盘、磁带、光盘等。平时程序保存在外存，执行时再将其调入内存中运行。狭义的存储器仅指内存储器。

控制器是整个系统的指挥部件，对运行的指令逐一分析，发出控制信号并执行其相应操作。

输入设备与输出设备，通称外围设备，是对信息形式的转换，如将语言文字、声音、机械动作等信息形式转换为计算机能识别的二进制格式信息，或将其反向转换。

总线是计算机各部件间传输信息的公共通道，各部件分时复用总线，满足数据、地址、指令和控制信息在各部件之间快速传送的需要。

微型计算机的软件由系统软件和应用软件构成。

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。

操作系统是常驻内存的软件系统，包括系统资源管理（CPU管理，存储器管理、I/O管理和驱动程序）、任务管理、文件管理和程序库。为使用者提供灵活方便操作功能，使资源得到最充分有效的利用。

各种程序设计语言的编译系统为用户开发应用软件提供有力支持，如汇编语言的汇编程序，各种高级语言的汇编程序、连接程序以及各种调试工具。

其他程序，如系统诊断程序、故障定位程序、系统配置程序等。

应用软件（或称用户软件）是为用户实现给定的任务而编写、选购或订购的程序，它只适合给定环境的指定用途，一般驻留在外部存储器中，只在运行时才调入内存储器。

2、冯·诺依曼体系结构的五个部件是什么？总线的作用是什么？

冯·诺依曼体系结构由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备及连接各部件的总线组成。如下图所示：

总线（Bus）是计算机各部件间传输信息的公共通道，各部件分时复用总线，满足数据、地址、指令和控制信息在各部件之间快速传送的需要。

3、填空：

（1）计算机系统中的存储器分为内存储器和外存储器。在微处理器执行程序时，必须将指令存放在内存储器中。

（2）计算机存储数据的最小单位为字节。1KB容量的存储器能存储1024 个这样的基本单位。

（3）在计算机系统中，多个部件之间信息传送的公共通道称为总线。在公共通道上传送的信息有数据、地址、控制和状态信息。

4、将下列十进制数分别转换为二进制数和十六进制数：

（1）129 （2）1022 （3）0.625

（1）129=10000001B=81H

（2）1022=1111111110B=3FEH

（3）0.625=0.101B=0.AH

5、将下列二进制数分别转换为十进制数和十六进制数：

（1）10101011B （2）101101.1011B

（1）10101011B=171=0ABH

（2）101101.1011B=45.6875=2D.BH

6、写出下列数的原码、反码和补码（设字长为8位）：

（1）-0 （2）20 （3）-15

（1）-0 原码10000000B 反码11111111B 补码00000000B

（2）20 原码00100100B 反码00100100B 补码00100100B

（3）-15 原码10001111B 反码11110000B 补码10000001B

7、试写出下列字符的ASCII码：

（1）5 （2）LF （3）CR （4）SP （5）ESC （6）b

（1）5 35H

（2）LF 0AH

（3）CR 0DH

（4）SP 20H

（5）ESC 1BH

（6）b 62H

8、若A=01010011B，说明什么运算可以完成下述操作？

（1）将A的第0、2、4、6位变反；

（2）将A的第1、2、3、4位清零；

（3）将A的第1、3、5位置1。

（1）A 异或01010101B 将A的第0、2、4、6位变反；

（2）A 与11100001B 将A的第1、2、3、4位清零；

（3）A 或00101010B 将A的第1、3、5位置1。

9、为什么软件能够转化为硬件？硬件能否转化为软件？实现这种转化的媒介是什么？

对于一个具体任务而言，一般既可以用硬件完成，也可用软件完成，从理论上说，任何软件算法都能由硬件实现，反之亦然，这就是硬件与软件的逻辑的等价性。设计计算机系统或是在现有的系统上增加功能时，具体采用硬件还是采用软件实现，取决于价格、速度、可靠性等因素。随着超大规模集成电路的发展，以前由软件实现的功能现在更多地直接由硬件实现。实现这种转化的媒介是所谓的固件（firmware），形式上类似硬件，但功能上又像软件，这种趋势成为软件的硬化和固化。

10、8位二进制补码表示的十进制数的范围是多少？

-128到+127

11、计算机的分类方式有哪些？

1、按处理数据的形态分类计算机分为数字计算机和模拟计算机；

2、按照设计的目的分类计算机可分为专用计算机和通用计算机；

3、按照使用的用途分类计算机可分为高级科学计算机、工业控制计算机和数据计算机；

4、按照内部逻辑结构分类计算机可分为单CPU处理机与多CPU处理机，

8位机、16位机、32位机或64位计算机，

CISC与RISC计算机等；

5、按综合性能指标分类计算机可分为巨型机、大型机、小型机、工作站、微型机等几类。