微机原理与接口技术课后习题参考答案

《微机原理与接口技术》 李华贵 主编

课后习题参考答案

第1章 （1.6 习 题）

1．简述名词的概念：微处理器、微型计算机、微型计算机系统。

答：

（1）微处理器：微处理器（Microprocessor）简称µP或MP，或CPU。CPU是采用大规模和超大规模集成电路技术将算术逻辑部件ALU（Arithmetic Logic

Unit）、控制部件CU（Control Unit）和寄存器组R（Registers）等三个基本部分以及内部总线集成在一块半导体芯片上构成的电子器件。

（2）微型计算机：微型计算机（Microcomputer）是指以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的存储器、输入/输出接口电路及系统总线等所组成的计算机，简称微机。

（3）微型计算机系统：微型计算机系统由硬件与软件两大部分组成，分别称为硬件（Hardware）系统与软件（Software）系统。其中，硬件（Hardware）系统由CPU、内存储器、各类I/O接口、相应的I/O设备以及连接各部件的地址总线、数据总线、控制总线等组成。

软件（Software）系统：计算机软件（Software）是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的程序及程序运行所需要的数据文档资料的总和。一般把软件划分为系统软件和应用软件。其中系统软件为计算机使用提供最基本的功能，但是并不针对某一特定应用领域。而应用软件则恰好相反，不同的应用软件根据用户和所服务的领域提供不同的功能。

2．简述名词的概念：指令寄存器、地址寄存器、标志寄存器。

答：

（1）指令寄存器：指令寄存器（Instruction Register，IR）用来保存计算机当前正在执行或即将执行的指令。当一条指令被执行时，首先，CPU从内存取出指令的操作码，并存入IR中，以便指令译码器进行译码分析。

（2）地址寄存器：地址寄存器(Address Register，AR)被动地接受IP传送给它的地址值（二进制地址），AR的作用是保持IP送来的地址，并且以并行方式连接输出到CPU的地址引脚上，以便CPU访问指定的内存单元。

（3）标志寄存器：标志寄存器(Flags，F)是CPU中不可缺少的程序状态寄存器，因此，也称程序状态字寄存器（PSW），所谓状态是指算术或逻辑运算后，结果的状态以二进制的0或1在标志寄存器中标识出来，例如，运算结果有进位，则进位标志位CF=1，否则为0。

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3．何谓IA-32处理器？

答：

Intel公司推出了32位结构的80386微处理器后，确定了80386芯片的指令集结构（Instruction Set Architecture）为以后开发80X86系列处理器的标准，称其为Intel

32位结构（Intel Architecture-32，IA-32），后来的80486、Pentium等微处理器统称为IA-32处理器，或称32位80X86处理器。

4．什么叫总线？总线包括哪三种？

答：

所谓总线，它将多个功能部件连接起来，并提供传送信息的公共通道，能为多个功能部件分时共享，CPU通过总线连接存储器和I/O接口等，构成了微型计算机。

这里指的总线（BUS）包括地址总线、数据总线和控制总线三种。

5．地址总线的作用是什么？

答：

地址总线（Address Bus，AB），通常是CPU用来发出地址信息的，用于对存储器和I/O接口进行寻址。

6．什么叫溢出？判断溢出的方法是什么？

答：

（1）溢出通常指计算机运算的结果超出了计算机所能允许的范围。本章所讲的溢出是指用补码实现加/减运算后，若参与操作的两数在定义域内，但运算结果超出了字长范围内补码所能允许表示的值，所计算出的结果产生了错误，称之为溢出。

（2）加/减运算判断溢出的方法：

如果把加/减法运算都变成补码相加，则两个正数相加可能产生正的溢出，两个负数相加可能会产生负的溢出，正负两数相加不会产生溢出。

具体实现的方法是：两个操作数运算后，用最高位和次高位产生的进位位异或，异或结果为1，则表示有溢出，结果为0，表示无溢出。例如：两个8位数运算后，溢出标志

OF=C6⊕C7

7．假设四种CPU主存地址分别为16根、20根、24根以及32根，试问每种CPU可寻址内存多少字节？

解：每种CPU可寻址内存分别是：216=64KB、220=1MB、224=16MB、232=4GB。

8．在一般指令格式中，由哪两部分组成？

- -

2

答：

由操作码和操作数组成。

9．设字长为16位，将下列十进制数转换成二进制数、十六进制数以及BCD数。

① 65 ② 129 ③ 257 ④ 513

解：

① 65=01000000B=41H=(0110 0101)BCD

② 129=10000001B=81H=(0001 0010 1001)BCD

③ 257=100000001B=101H=(0010 0101 0111)BCD

④ 513=1000000001B=201H=(0101 0001 0011)BCD

10．设字长为8位，写出x、y的原码、反码和补码，并且用补码计算x+y，问是否有溢出？

① x=-78 y=35 ② x=-64 y=-66

解：

① x=-78 y=35

[X]原=11001110， [X]反=10110001， [X]补=10110010

[Y]原=00100011， [Y]反=00100011， [Y]补=00100011

[X]补+[Y]补=10110010+00100011=11010101， 无溢出。

② x=-64 y=-66

[X]原=11000000， [X]反=10111111， [X]补=11000000

[Y]原=11000010， [Y]反=10111101， [Y]补=10111110

[X]补+[Y]补=11000000+10111110=01111110， 有溢出。

14．微机中的存储器是如何编址的？

答：

在微机中，存储器均按字节（一字节由8位二进制信息组成）编址，即每个字节有一个二进制的地址编码。给每个存储单元分配的一个固定地址，称为单元地址。

15．微型计算机的硬件系统由那些部件组成？

答：

微型计算机的硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。

16．计算机的主要性能指标有哪些？

答：字长、CPU的主频、主存储器的容量及外存储器的容量等。

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第2章 （2.5 习 题）

1．微型计算机可以工作在哪三种工作模式下？

答：

微处理器可以工作在：实地址模式、保护模式及虚拟8086模式共三种。

4．16位微处理器有哪些通用寄存器？

答：

AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP和BP。

5．16位微处理器有哪4个段寄存器？每个段寄存器的作用是什么？

答：

4个段寄存器分别是代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、附加段寄存器ES及堆栈段寄存器SS。

（1）代码段寄存器CS是一个随机存取存储区，用来保存微处理器使用的程序代码。在8086系统中，代码段寄存器CS定义了代码段的起始地址。代码段的最大存储空间为64KB。

（2）数据段寄存器DS也是一个随机存取存储区，用来保存程序执行过程中所使用的数据及存放程序运行后的结果。数据段寄存器DS定义了数据段的起始地址，其最大存储空间也是64KB。

（3）附加段寄存器ES是为某些串操作指令存放操作数而附加的一个数据段。与数据段类似，附加段寄存器ES定义了附加段的起始地址，其最大存储空间也为64KB。

（4）堆栈段寄存器SS是一个特殊的随机存取存储区，用来临时保存程序执行过程中有关寄存器的内容、程序的地址信息及传递参数等。堆栈段寄存器SS与堆栈指针SP共同确定堆栈段内的存取地址。其最大存储空间为64KB。

6．如何理解32位微处理器的通用寄存器与16位的通用寄存器兼容？

答：

虽然32位微处理器将8086原来的8个16位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP均扩展成（Extended）32位的寄存器，即EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP。但是，它保留了原来的8个16位寄存器和8个8位的寄存器，仍然可以使用它们编程，当然，所编写的程序仍然可以在32位机上运行。既可以用32位寄存器编程，还可以用16位及8位寄存器编程，这就实现了寄存器的兼容。

7．什么叫段基地址？什么叫偏移地址？

答：

编程人员在编程时，只能涉及到逻辑地址，而不能涉及到实际地址。逻辑- -

4

地址在实模式下，它由段基地址与段内偏移地址组成，习惯上写为“段基地址：偏移地址”，实模式下，段基地址与段内偏移地址都是16位，段基地址是段起始地址的高16位，说明每个段在主存中的起始位置，段内偏移地址也称“偏移量”，是所要访问存储单元距离起始地址之间的字节距离。

在32位段的情况下，偏移量是32位。

9．8086 CPU由哪两部分组成？它们的主要功能各是什么？

答：

8086 CPU内部结构从功能上看，它由两大部件组成，分为总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。

（1）总线接口部件BIU的主要功能：它是8086 CPU与外部存储器和I/O端口的接口，提供了16位双向数据总线和20位地址总线，负责CPU与存储器及I/O端口之间的数据传送操作（包括物理地址的形成）。

（2）执行部件EU主要功能：从BIU中的指令队列获取指令，对指令进行译码分析并执行，执行指令所需要的操作数和运算结果的存储，是由EU向BIU传递偏移地址，BIU只要收到EU送来的偏移地址，于是将送来的偏移地址与相应的段地址组成20位的物理地址，根据现行的20位物理地址，通过执行存储器的读/写总线周期来完成读/写操作，或者是通过执行I/O端口的读/写总线周期来完成读/写I/O端口的操作。

10．8086 CPU中的标志寄存器FLAGS有哪些状态标志位？在什么情况下置位？

答：

状态标志有6位：CF、PF、AF、ZF、SF和OF。

① CF（Carry Flag），进位标志位。本次运算中最高位有进位或借位时，CF=1。

② PF（Parity Flag），奇偶校验标志位。本次运算结果的低8位中1的个数为偶数时，PF=1。

③ AF（Auxiliary Carry Flag），辅助进位标志位。本次运算结果低4位向高4位有进位或借位时，AF=1。

④ ZF（Zero Flag），零标志位。若运算结果为0时，ZF=1。

⑤ SF（Sign Flag），符号标志位。当运算结果的最高位为1，则SF=1。

⑥ OF（Overflow Flag），溢出标志位。当运算结果有溢出时，OF=1。

11．什么是逻辑地址？什么是物理地址？如何将逻辑地址转换为物理地址？

答：从8088/8086开始，CPU内部就有了对存储器的分段机制，每个存储单元可以看成两种地址：逻辑地址与物理地址。

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（1）逻辑地址

逻辑地址是编程时所使用的地址，在实模式下，它由段基地址与段内偏移地址组成，习惯上写为“段基地址：偏移地址”。

（2）物理地址

物理地址又称为实际地址，它是信息在内存中存放的实际地址，是CPU访问存储器时实际发出的地址信息。

（3）在实地址方式下，由CPU中的总线接口单元将段基地址左移4位后与16位的偏移地址相加，生成20位的物理地址。可以访问1MB的存储空间。

12．设X=35H，Y=76H，进行X+Y和X-Y运算后，标志寄存器FLAGS的状态标志位各是什么？

答：

（1）X+Y=35+76后，CF=0、AF=0、SF=0、OF=0、ZF=0、PF=1。

（2）X-Y=35-76后，CF=1、AF=1、SF=1、OF=0、ZF=0、PF=1。

14．请将实模式下逻辑地址转变成物理地址。

（1）FFFFH：0000H （2）0045H：0018H

（3）2000H：4600H （4）B821H：3456H

解：

（1）FFFFH：0000H，物理地址= FFFFH×16+0000H=FFFF0H

（2）0045H：0018H，物理地址= 0045H×16+0018H=00468H

（3）2000H：4600H，物理地址= 2000H×16+4600H=24600H

（4）B821H：3456H，物理地址= B821H×16+3456H=BB666H

第3章 （3.12 习 题）

3.1 按照16位微处理器的寻址方式看，分别指出下列指令中源操作数和目的操作数的寻址方式。

解：

(1) mov ax,0

(2) mov [si],ax

;源操作数:立即寻址，目的操作数:寄存器寻址

;源操作数:寄存器寻址，目的操作数:变址寻址

;源操作数:寄存器寻址，目的操作数:相对变址(3) mov 2[di],bx

寻址

(4) mov 2[bx+si],dx ;源操作数:寄存器寻址，目的操作数:相对基址（加）变址寻址

(5) mov ax,[1000h] ;源操作数:直接寻址，目的操作数:寄存器寻址

- -

6

(6) mov dx,[bx][si] ;源操作数:基址（加）变址寻址，目的操作数:寄存器寻址

(7) mov ax,[bx]

3.3 指出下列指令的错误原因

解：

(1) inc [si]

(2) mov eax,bx

(3) mov 2,ax

;目的操作数类型不明确

;立即数不能作目的操作数

;源操作数和目的操作数不能同时为存储器;源操作数和目的操作数类型不匹配

;源操作数:基址寻址，目的操作数:寄存器寻址

(8) mov dx,[bp+8] ;源操作数:相对基址寻址，目的操作数:寄存器寻址

(4) mov [ebx],[edi]

操作数

(5) mov ax,[bx+bp]

(6) mov ax,[si+di]

(7) mov ah,300

(8) mov cs,1000h

(9) push al

(10) shl ax,8

位

(11) mov ax,bx+di

(12) mov ip,bx

(13) mov es,ds

(14) mov [sp],ax

;基址变址寻址方式不能同时为基址寄存器

;基址变址寻址方式不能同时为变址寄存器

;300超出了ah可以容纳的数据范围

;cs不能由程序员赋值,它由系统自动赋值

;push要求操作数为16位或32位

;当移位次数超过1时,先将移位次数送cl,再移;基址变址寻址方式缺少一对方扩号

;ip不能由程序员赋值,它由系统自动赋值

;源操作数和目的操作数不能同时为段寄存器

;入栈只能用push指令实现

3.6 假定(AX)=1234H，(BX)=00FFH，回答每条指令单独执行后，(AX)=？(BX)=？

解：

(1) and ax,bx ;(ax)=0034h

(2) test ax,bx ;(ax)=1234h

(3) xor ax,bx ;(ax)=12cbh

(4) xchg ax,bx ;(ax)=00ffh

(5) add ax,bx ;(ax)=1333h

(6) sub bx,ax ;(ax)=1234h

(7) or bx,ax

(8) cmp ax,bx ;(ax)=1234h

(bx)=00ffh

(bx)=00ffh

(bx)=00ffh

(bx)=1234h

(bx)=00ffh

(bx)=0eecbh

(bx)=12ffh

(bx)= 00ffh

- -

;(ax)=1234h

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3.8 已知（DS）=1000H，（BX）=0100H，（SI）=0004H，存储单元[10100H]～[10107H]依次存放11H 22H 33H 44H 55H 66H 77H 88H，[10004H]～[10007H]

依次存放2AH 2BH 2CH 2DH，说明下列每条指令单独执行后AX中的内容。

解：

（1）MOV AX,[0100H]

（2）MOV AX,[BX]

（3）MOV AX,[0004H]

（4）MOV AX,[0102H]

；（AX）=2211H

；（AX）=2B2AH

；（AX）=4433H

；（AX）=2211H

（5）MOV AX,[SI] ；（AX）=2B2AH

（6）MOV AX,[SI+2] ；（AX）=2D2CH

（7）MOV AX,[BX+SI] ；（AX）=6655H

（8）MOV AX,[BX+SI+2] ；（AX）=8877H

3.10 什么是堆栈？它的工作原理是什么？它的基本操作有哪两个？

答：

堆栈是在内存RAM中开辟的一段空间，利用“先进后出”或“后进先出”的原则存取数据。如果把数据压入堆栈，则堆栈指针的值是减少的，即所谓的向下生成堆栈。由SS:SP（16位）或SS:ESP（32位）指向栈底（栈空）或栈顶（栈不空）地址。它的基本操作有数据入栈指令PUSH和数据出栈指令POP。

3.11 设SS=1000H，SP=0100H，指出下列每条指令执行后，（AX）=？（BX）=？(SP)=?并且回答堆栈中的内容如何？

解：

MOV AX,2233H

PUSH AX

PUSH BX

POP AX

POP BX

MOV BX,4455H

；（AX）=2233H，（BX）不确定，(SP)=0100H

；（AX）=2233H，（BX）不确定，(SP)=00FEH

；（AX）=2233H，（BX）=4455H，(SP)=00FEH

；（AX）=2233H，（BX）=4455H，(SP)=00FCH

；（AX）=4455H，（BX）=4455H，(SP)=00FEH

；（AX）=4455H，（BX）=2233H，(SP)=0100H

这段指令执行后将AX和BX的值互换。

3.14 16位存储器寻址中，分为哪几种寻址方式？

答：

（1）直接寻址

（2）基址寻址（包括相对基址寻址）

（3）变址寻址（包括相对变址寻址）

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（4）基址（加）变址寻址

（5）相对基址（加）变址寻址

3.16 对于立即寻址的指令，有8位、16位及32位的立即寻址的指令，各列举2条指令（一条是传送指令，另一条是加法指令）。

解：

8位立即寻址指令

(1) MOV AH,2

(2) ADD AL,3

16位立即寻址指令

(1) MOV AX,1234H

(2) ADD DX,3456H

第4章 （4.5 习 题）

6．已知两个字的定义如下，比较这两个字的大小，将较大的数存放到Z单元，如果两数相等，则把其中任意一数存入Z单元。要求用简化段格式编程：

（1）按照无符号数比较与编程。

（2）按照有符号数比较与编程。

X DW 1234H

Y DW 9678H

Z DW ?

解:

（1）按照无符号数比较与编程。

.model small

.386

.data

x dw 1234h

y dw 9678h

z dw ?

.code

.startup

mov ax,x

mov bx,y

.if ax > bx

mov z,ax

.else

9

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mov z,bx

.endif

.exit

end

（2）按照有符号数比较与编程。

.model small

.386

.data

x dw 1234h

y dw 9678h

z dw ?

.code

.startup

mov ax,x

mov bx,y

.if sword ptr ax > sword ptr bx

mov z,ax

.else

mov z,bx

.endif

.exit

end

7．已知两个字的定义如第6题，编程求X-Y，结果存入Z单元。要求用简化段格式编程，并回答存入Z单元的数是多少？

解:

.model small

.386

.data

x dw 1234h

y dw 9678h

z dw ?

.code

.startup

mov ax,x

sub ax,y

mov z,ax

.exit

end

- -

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存入Z单元的数是7bbch。把指令sub ax,y改为sub sword ptr ax,y结果不变。

9．什么叫时钟周期？指令周期？总线周期？

答：

（1）指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期（Instruction

Cycle），它包括取指令、指令译码和执行等操作，不同指令的指令周期是不相同的。

（2）总线周期：微处理器通过总线实现一次访问存储器或I/O接口操作所经历的时间称为总线周期（Bus Cycle），总线周期可以分为读存储器、写存储器、读I/O接口、写I/O接口及取出指令等5种基本的总线周期。

（3）时钟周期：时钟周期(Clock Cycle，CLK)是指微处理器工作主频脉冲的周期，早期8086的主频5MHz，则时钟周期为200ns，现在微处理器的主频一般都可以达到1000MHz，时钟周期为1ns。

第7章 （7.5 习 题）

1．半导体存储器从存取方式上分，可分为哪两类，每类又分为哪一些？

答：

分为RAM与ROM两大类：

（1）RAM

RAM按其工艺结构分为双极型与金属氧化物半导体RAM两类。

① 双极型RAM

② MOS型RAM

RAM按其工作方式分，有：

① SRAM（静态RAM）

② DRAM（动态RAM）

（2）ROM

主要分为如下四种：掩膜式ROM、可编程只读存储器PROM（Programmble

ROM）、紫外线擦除的可编程只读存储器EPROM（Ersable PROM）及电擦除可编程只读存储器EEPROM（Electrically EPROM）。

2．什么叫半导体存储器的存取周期？

答：

存取周期是指存储器从接收到地址，到实现一次完整的读出所经历的时间，通常取写操作周期与读操作周期相等，故称为存取时间。因此也可以理解为存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔。

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4．已知某RAM芯片的存储容量为16KB，ROM芯片的存储容量为4K×8位，问每种存储芯片的地址线和数据线分别为多少？

答：

16KB： 地址线14根，数据线8根。

4K×8位： 地址线12根，数据线8根。

5．分别用8KB和16K×8位的RAM芯片构成256KB的存储器，各需要多少片？需要地址线多少根？

答：

8KB： 32片，地址线18根。

16K×8位：16片，地址线18根。

9．选用1M×4位DRAM芯片构成32位机（设存储器数据总线为32位）的存储器，存储容量为16MB，试问：

（1）共计需要多少片？

（2）共计需要分几组？每组多少片？

答：

（1）32片。

（2）共计需要分4组，每组8片。

第8章 （8.5 习 题）

1．什么叫接口电路？从CPU与外设之间交换信息的方式看，接口电路可分为哪四类？

答：

所谓接口（Interface）电路就是微处理器与外围设备（外设）之间的连接电路，它是两者之间进行信息交换时的必要通路，不同的外设有不同的输入/输出接口电路。

（1）程序控制I/O方式。

（2）查询式输入输出方式。

（3）中断控制I/O方式。

（4）直接存储器存取（DMA）方式。

2．接口电路的主要功能有哪些？

答：

（1）设备选择功能。

（2）数据缓冲功能。

（3）接收和执行CPU命令的功能。

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（4）寄存外设状态的功能。

（5）信号的转换功能。

（6）数据宽度变换的功能。

（7）可编程功能。

3．CPU与外设之间交换的信息有哪些？

答：

① 数据信息，包括输入数据和输出数据。

② 命令信息，输出信息。

③ 状态信息，输入信息。

8．什么叫端口？一般I/O接口电路中有哪几种端口？

答：端口（Port）是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。根据寄存器中所存放的信息，有数据信息、控制信息及状态信息，所以，分别被称为数据端口、控制端口及状态端口。

1．什么叫中断？

答：

所谓“中断”是指在CPU正常运行程序时，由于内、外部事件引起CPU暂时中止正在运行的程序，转而去执行请求CPU暂时中止的内、外部事件的服务程序，待该服务程序处理完毕后又返回到被中止的程序。

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