【正文】 微型計算機原理及應(yīng)用技術(shù) 1 第 1 章 計算機基礎(chǔ)知識 教材習(xí)題解答 1. 計算機中為什么都采用二進制數(shù)而不采用十進制數(shù)？ 【解】計算機的基本功能是對數(shù)的運算和處理。計算機中，通過數(shù)字化編碼技術(shù)，對所表示的數(shù)值、文字、符號及控制信息等進行數(shù)字編碼，這種數(shù)字化表示方法不僅要適合于人的自然習(xí)慣，同時要滿足機器中所用器件、線路的工作狀態(tài)以及數(shù)據(jù)可靠傳輸與易于校驗糾錯等方面的要求。一個具有兩種不同的穩(wěn)定狀態(tài)且能相互轉(zhuǎn)換的器件，就可以用來表示一位二進制數(shù)，所以表示二進制的器件易于制造且工作可靠，并且二進制數(shù)的運算規(guī)則也最簡單，因此目前計算機中均采用二進制數(shù)來表示各種信息及進行信息處理。 2. 寫出下列用原碼或補碼表示的機器數(shù)的真值： (1)01101101 (2)10001101 (3)01011001 (4)11001110 【解】 (1) [X]原 ＝ 01101101＝＋ 109 [X]補 ＝ 01101101＝＋ 109 (2) [X]原 ＝ 10001101＝－ 13 [X]補 ＝ 10001101＝－ 115 (3) [X]原 ＝ 01011001＝＋ 89 [X]補 ＝ 01011001＝＋ 89 (4) [X]原 ＝ 11001110＝－ 78 [X]補 ＝ 11001110＝－ 50 3. 填空： (1) (1234)10＝ ( )2＝ ( )16 (2) ()10＝ ( )2＝ ( )16 (3) ()10＝ ( )2＝ ( )16 (4) (101011001001)2＝ ( )10＝ ( )16 (5) ()16＝ ( )10＝ ( )2 (6) ()2＝ ( )10＝ ( )16 【解】 (1) (1234)10＝ ( 10011010010 )2＝ ( 4D2 )16 (2) ()10＝ ( )2＝ ( )16 (3) ()10＝ ( )2＝ ( )16 (4) (101011001001)2＝ ( 2761 )10＝ ( AC9 )16 (5) ()16＝ ( )10＝ ( )2 (6) ()2＝ ( )10＝ ( )16 4. 已知 X=36， Y=－ 136， Z=－ 1250，請寫出 X、 Y、 Z 的 16 位原碼、反碼和補碼。 【解】 [X]原 ＝ 0000 0000 0010 0100 [Y]原 ＝ 1000 0000 1000 1000 [Z]原 ＝ 1000 0100 1110 0010 [X]反 ＝ 0000 0000 0010 0100 微型計算機原理及應(yīng)用技術(shù) 2 [Y]反 ＝ 1111 1111 0111 0111 [Z]反 ＝ 1111 1011 0001 1101 [X]補 ＝ 0000 0000 0010 0100 [Y]補 ＝ 1111 1111 0111 1000 [Z]補 ＝ 1111 1011 0001 1110 5. 已知 [X]補 =01010101B， [Y]補 =10101010B， [Z]補 =1000111111111111B，求 X、 Y、 Z 及 X＋ Y、Y－ Z 的十進制值為多少 ? 【解】 Y－ Z 運算時 Y 需要擴展符號位 X＝ 85 Y＝－ 86 Z＝－ 28673 X＋ Y＝ 01010101B＋ 10101010B＝ 11111111B＝－ 1 Y－ Z＝ 11111111 10101010B－ 10001111 11111111B ＝ 11111111 10101010B＋ 01110000 00000001B ＝ 0110 1111 1010 1011B ＝ 28587 6. 用 8 位補碼進行下列運算 ,并說明運算結(jié)果的進位和溢出： (1) 33＋ 114 (2) 33－ 114 (3) (33)＋ 114 (4) (33)114 【解】 (1) [33]補 ＝ 00100001 [114]補 ＝ 01110010 0 0 1 0 0 0 0 1 ＋ 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 正確的運算結(jié)果 147127，出現(xiàn)溢出，使符號位發(fā)生變化，出現(xiàn)結(jié)果：－ 109 (2) [33]補 ＝ 00100001 [－ 114]補 ＝ 10001110 0 0 1 0 0 0 0 1 ＋ 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 運算結(jié)果：－ 81 (3) [33]補 ＝ 11011111 [114]補 ＝ 01110010 1 1 0 1 1 1 1 1 ＋ 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 最高位進位，自然丟失，運算結(jié)果：＋ 81 (4) [33]補 ＝ 11011111 [114]補 ＝ 10001110 微型計算機原理及應(yīng)用技術(shù) 3 1 1 0 1 1 1 1 1 ＋ 1 0 0 0 1 1 1 0 10 1 1 0 1 1 0 1 正確的運算結(jié)果－ 147－ 127，出現(xiàn)溢出，使符號位發(fā)生變化，出現(xiàn)運算結(jié)果：＋ 109 7. 將下列十進制數(shù)表示為 8421BCD 碼： (1) 8609 (2) 5254 (3) 2730 (4) 2998 【解】 (1) 1000 0110 0000 1001 (2) 0101 0010 0101 0100 (3) 0010 0111 0011 0000 (4) 0010 1001 1001 1000 8. 將下列 8421BCD 碼表示為十進制數(shù) 和二進制數(shù)： (1) 01111001 (2) 001010000101 (3) 011000000111 (4) 010110010000 【解】 (1) 79， 1001111B (2) 285， 100011101B (3) 607， 1001011111B (4) 590， 1001001110B 9. 將下列數(shù)值或字符串表示為相應(yīng)的 ASCII 碼： (1) 51 (2) 7FH (3) C6H (4) Computer (5) how are you? 【解】 (1) 0110101 0110001 (2) 0110111 1100110 1101000 (3) 1100011 0110110 1101000 (4) 1100011 1101111 1101101 1110000 1110101 1110100 1100101 1110010 (5) 1101000 1101111 1110111 0100000 1100001 1110010 1100101 0100000 1111001 1101111 1110101 0111111 10. 定點數(shù)和浮點數(shù)表示方法各有什么特點？ 【解】用浮點表示法比定點表示法表示數(shù)的范圍大，浮點數(shù)的運算比定點數(shù)的運算復(fù)雜 11. 微處理器、微型計算機和微型計算機系統(tǒng)三者之間有什么不同？ 【解】微處理器（ CPU），由運算器和控制器組成。運算器完成算術(shù)運算和邏輯運算，控制器分析命令并指揮協(xié)調(diào)各部件統(tǒng)一行動完成命令規(guī)定的各種動作或操作。 微型計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成。 微型計算機系統(tǒng)包括微型計算機硬件和軟件。 12. 微型計算機由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？ 【解】微型計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè) 備、輸出設(shè)備五大部分組成。 運算器完成算術(shù)運算和邏輯運算；控制器分析命令并指揮協(xié)調(diào)各部件統(tǒng)一行動完成命令規(guī)定的各種動作或操作；存儲器存放原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最終結(jié)果以及程序；輸入設(shè)備、輸出設(shè)備與外界交換信息。 微型計算機原理及應(yīng)用技術(shù) 4 13. CPU 在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上由哪幾部分組成， CPU 應(yīng)具備什么功能？ 【解】微處理器（ CPU）由運算器和控制器組成。 CPU 應(yīng)具備的功能：對數(shù)據(jù)進行處理并對處理過程進行控制。 14. 簡述計算機執(zhí)行指令和執(zhí)行程序的過程。以書中的例子為例，說明在此三條指令執(zhí)行中，哪些信號屬于數(shù)據(jù)流，哪些信號屬于控制流？ 【解】計算機執(zhí)行指令和執(zhí)行程序的過程分為： (1) 取指階段，從存儲器中取出指令； (2) 分析執(zhí)行階段，由控制器進行分析譯碼、發(fā)出一系列控制信號完成該指令的執(zhí)行。 以書中的例子為例，在此三條指令執(zhí)行中，以下信號屬于數(shù)據(jù)流： ① IP→ M； ② IP+1→ IP； ③ M→ IR； ④ IR→ ID； addr→ M； M→ ACC ⑤ ALU 結(jié)果→ ACC。 以下信號屬于控制流： ① 控制上述操作過程的信號流； ② 控制 IP 自動加 1 ③ 存儲器對地址譯碼，找到 100 單元； ④ ID 對指令譯碼后，由控制信號發(fā)生器產(chǎn)生一系列控制信號來執(zhí)行這條指令 ⑤ ALU 執(zhí)行“ ADD”運算； 15. 微型計算機外部為什么采用三總線結(jié)構(gòu)？ 【解】有了總線結(jié)構(gòu)以后，系統(tǒng)中各功能部件之間的相互關(guān)系變?yōu)楦鱾€部件面向總線的單一關(guān)系。一個部件或設(shè)備只要符合總線標準，就可以連接到采用這種總線標準的系統(tǒng)中，使系統(tǒng)功能能很簡便地得到擴展。 數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息，控制總線用來傳輸控制信號。 16. 數(shù)據(jù)總線和地址總線在結(jié)構(gòu)和作用上有什么不同？ 【解】數(shù)據(jù)總線用來傳輸數(shù)據(jù)，地址總線專門用來傳送地址信息。從結(jié)構(gòu)上看，數(shù)據(jù)總線是雙向的，即數(shù)據(jù)既可以從 CPU 送到其它部件，也可以從其它部件傳送到 CPU。因地址總是從CPU 送出去的，所以地 址總線是單向的。地址總線的位數(shù)決定了 CPU 可以直接尋址的內(nèi)存范圍。 17. 如果某幾種 CPU 的地址總線分別有 1 32 條，它們各自能尋址的存儲器的容量是多少？ 【解】地址總線 8 條： 28＝ 256B 地址總線 16 條： 216＝ 64KB 地址總線 20 條： 220＝ 1MB 地址總線 32 條： 232＝ 4GB 18. 什么是硬件，什么是軟件，硬件和軟件的關(guān)系如何？ 【解】硬件是指組成計算機的各種電子的、機械的、光磁學(xué)的物理器件和設(shè)備，它們構(gòu)成了計算機的物理實體。軟件則是指為了運行、管理和維護計算機而編制的各種 程序及其有關(guān)的文檔資料的總稱。硬件是基礎(chǔ)，軟件是靈魂，兩者既相互獨立，又相互依存，缺一不可。硬微型計算機原理及應(yīng)用技術(shù) 5 件和軟件合起來才組成一個完整的計算機系統(tǒng)。 19. 說明位、字節(jié)、字長的概念及它們之間的關(guān)系。 【解】 (1) 位（ bit）。位是計算機所能表示的最基本最小的數(shù)據(jù)單位。它只能有兩種狀態(tài)“ 0”和“ 1”，即二進制位。 (2) 字（ Word）。計算機中作為一個整體參與運算、處理和傳送的一串二進制數(shù)，是計算機中信息的基本單位。 (3) 字長 (Word Length)。計算機中每個字所包含的二進制位數(shù)稱為字長。 它們之間的關(guān)系：字由位構(gòu)成，字長指每個字所包含的位的個數(shù)。 20. 計算機的發(fā)展趨勢有哪些？你如何看待馮諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)理論？ 【解】計算機的發(fā)展趨勢包括：微處理器的位數(shù)增加（ 4 位→ 64 位）；采用并行處理技術(shù)；集中式主機模式逐漸被客戶 /服務(wù)器模式所取代；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和普及；多媒體技術(shù)技術(shù)應(yīng)用等。 馮諾依曼計算機體系結(jié)構(gòu)理論的核心是“存儲程序”和“程序控制”。馮諾依曼提出的這些基本概念奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的基本框架，并由此產(chǎn)生了程序設(shè)計思想。盡管從計算機誕生到現(xiàn)在已經(jīng)歷了半個多世紀，計算機的 體系結(jié)構(gòu)已發(fā)生了很大變化，計算機的性能也有了巨大提高，但目前大多數(shù)計算機仍遵從馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)理論。 21. 說出幾種型號的 CPU，它們各有什么特點？ 【解】 (1) 8088， 8086 Intel 公司于 1981 年推出， 16 位微處理器，地址線有 20 條，內(nèi)存尋址范圍為 1M 字節(jié)。它們的區(qū)別在于， 8086 外部的數(shù)據(jù)也是 16 位，而 8088 的外部數(shù)據(jù)為 8 位。 (2) 80286 80286 也是 16 位處理器，其頻率比 8086 更高，它有 24 條地址線，內(nèi)存尋址范圍是 16M字節(jié)。 (3) 80386 80386 屬于 32 位微處理器，其內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)總線都是 32 位，地址總線也是 32 位，可尋址 4GB 內(nèi)存。它除具有實模式和保護模式外，還增加了虛擬 86 的工作方式，可以通過同時模擬多個 8086 處理器來提供多任務(wù)能力。 386 處理器的主頻有 16， 20， 25， 33， 40MHz 五種。 (4) 80486 于 1989 年由 Intel 公司首先出。其時鐘頻率從 25MHz 逐步提高到 33MHz、 50MHz。它也屬于 32 位處理器。 80486 是將 80386 和數(shù)學(xué)協(xié)處理器 80387 以及一個 8KB 的高速緩存集成在一個芯片內(nèi)，并且在 80X86 系 列中首次采用了 RISC 技術(shù)，可以在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令。它還采用了突發(fā)總線方式，大大提高