微型計算機原理與接口技術學習指導 習題解答及實驗

微型計算機原理與接口技術學習指導

習題解答及實驗

主編何宏

副主編王云

及厚火挈出版社

TIANJINUNIVERSITYPRESS

內(nèi)容簡介

本書是與《微型計算機原理與接口技術》配套使用的輔助教材。全書分為兩大部分:第一

部分是主教材各章的大綱要求、考試必備知識與考試要點、思考題與習題解答;第二部分是實

驗指導。思考題與習題解答包括《微型計算機原理與接口技術》中全部習題的詳細分析和解

答。實驗指導內(nèi)容借鑒了清華同方公司基于懶解J實驗裝置設計的某些實驗。所有這些，對

于鞏固和深入理解教材的內(nèi)容以及提高獨立思考、獨立分析問題的能力，都是十分有益的。

本書可作為高等理工科院校本科生、?？粕?、高職高專及各種成人教育學校和培訓班的教

材,也適合自考人員使用，還可供廣大科技人員自學參考。

圖書在版編目（悅第數(shù)據(jù)

微型計算機原理與接口技術學習指導：習題解答及實

驗闌宏主編援-天津:天津大學出版社，園做提

［修瞰儂11掘颯in埔微型計算機原理論原高

等學校原教學參考資料②微型計算機藤口原高等學校

原教學參考資料IV援腕

中國版本圖書館悅券嗷據(jù)核字（圓6遮第5轆函號

出版發(fā)行天津大學出版社

出版人楊歡

地址天津市衛(wèi)津路期號天津大學內(nèi)（郵編：猿睡聞I

網(wǎng)址^憎帝q嬲麗

電話營銷部：網(wǎng)喇源蛔鮑郵購部：i梆酶源圜喇

印刷廊坊市長虹印刷有限公司

經(jīng)銷全國各地新華書店

開本颼曲伊圓也翳

印張嫌蛛

字數(shù)獺奸

版次圓曬年怨^第員扳

印次醐尬年㈱第員次

印數(shù)員?麒哪

定價員娜沅

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微型計算機原理與接口技術是目前高等學校普遍開設的一門公共課程。本書是與《微型

計算機原理與接口技術》配套的教學參考書。

學習微型計算機，實踐是非常重要的環(huán)節(jié)。學習微型計算機不僅要掌握基本原理、基本概

念、基本方法，更重要的是要學以致用。目前，微型計算機已經(jīng)是各行各業(yè)中十分重要又十分

普遍的工具，要用它來解決科技進步中各類專業(yè)中的許多問題，以促進各行各業(yè)的進一步發(fā)

展。

全書內(nèi)容分為兩部分。第一部分是針對主教材各章的大綱要求、重點內(nèi)容與考核要求、習

題分析與解答，共癇章,主要內(nèi)容包括網(wǎng)觸掘視融解0匿系列悌戢的微處理器、尋址方式和

指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計、半導體存儲器、中斷處理技術、輸入輸出接口、定時計數(shù)技術、并

行螂行通信、數(shù)螺和模蟠轉換器，對學生進一步理解教材內(nèi)容并驗證所學知識有一定的幫

助，也可對從事該課程教學的教師提供一個鞏固和深化課堂效果的教學環(huán)境。第二部分是與

課程內(nèi)容配套的實驗指導，其中第座章為匯編語言上機實驗指導，較全面地介紹了匯編程序

設計的實驗環(huán)境和上機步驟，由淺入深地引入了匯編程序設計中的各類典型問題。第胭章是

微機接口實驗指導，介紹了實驗使用的榔解J實驗裝置及版?zhèn)€推薦的微機接口實驗。

在硬件接口電路實驗中，是以清華大學同方集團教學儀器設備公司生產(chǎn)的睇典實驗裝

置為基礎，并且采用了他們設計的大部分實驗編寫而成的。在此向清華大學同方集團教學儀

器設備公司栽懶J實驗裝置的開發(fā)者致謝！

本書由何宏教授主編，王云為副主編，參加本書編寫工作的人員還有劉瑞安、李鵬海、宋殿

友、李季、李黃娜、王娟等。在本書編寫過程中得到了陳希明、張秋燕等同志的大力支持和幫

助，在此一并向他們表示衷心感謝。

限于能力與水平,加上時間倉促，書中難免會出現(xiàn)錯誤和不妥之處，殷切期望能夠聽到廣

大讀者的寶貴意見和建議。

編者

圓fl旃湖于天津理工大學

目錄員

目錄

第員章計算機基礎............................................................（員）

卿大綱要求................................................................（垃

姍I考試必備知識與考試要點.................................................（員）

府思考題與習題解答.......................................................（猿）

第醉愿叔融胞0峻微處理器.................................................（愿!

蹶大綱要求................................................................（愿

圓膜|考試必備知識與考試要點.................................................（怨）

I曦思考題與習題解答.......................................................（朦

第穗愿《?）吃指令系統(tǒng).................................................（殿

?大綱要求................................................................（殿

觸I考試必備知識與考試要點.................................................（搬

?思考題與習題解答.......................................................（題

第滿章匯編語言程序設計.....................................................（藏

轆大綱要求................................................................（頒

?|考試必備知識與考試要點.................................................（獺

漉較思考題與習題解答.....................................................（猿1

第締存儲器................................................................（邀

繳大綱要求................................................................（遨

縫I考試必備知識與考試要點.................................................（遨

縫思考題與習題解答.......................................................（逾

第澎微型計算機的中斷系統(tǒng).................................................（頒

邨大綱要求................................................................（鄉(xiāng)破

選劇考試必備知識與考試要點.................................................（旗

皿思考題與習題解答.......................................................（磁

第瓣輸入輸出接口........................................................

?大綱要求................................................................（夕愿

雌I考試必備知識與考試要點.................................................（歲愿

?思考題與習題解答.......................................................（廝

第■定時計數(shù)技術.........................................................（麒

卿大綱要求................................................................（驟

?l考試必備知識與考試要點.................................................（殿

W思考題與習題解答.....................................................（愿g

第怨章并行、串行（|蝴接口...................................................（繳

怨費大綱要求................................................................（怨也

?|考試必備知識與考試要點.................................................（猿

圓微型計算機原理與接口技術學習指導—習題解答及實驗

螂思考題與習題解答.....................................................（耀

第眼章數(shù)噓轉換及模U敝轉換.................................................（員惡

力艘大綱要求..............................................................（腌

優(yōu)酈I考試必備知識與考試要點...............................................（腌

6郵思考題與習題解答.....................................................（瞬

第照章匯編語言程序設計實驗...............................................（瞬

Wj匯編語言程序設計的實驗環(huán)境及上機步驟................................（瞬

程序設計實驗.........................................................（城

實驗--數(shù)據(jù)傳送.........................................................（城

實驗二算術邏輯運算及移位操作...........................................（娜

實驗三串操作............................................................（觸

實驗四字符及字符串的輸入和輸出.........................................（嬲:

實驗五直線程序設計.....................................................（蹦

實驗六分支及循環(huán)程序設計...............................................（期

實驗七綜合程序設計.....................................................（雌

第豳章接口電路實驗.......................................................（場遨

頻果堿原勻實驗裝置介紹.................................................（嬲

?接口實驗..............................................................（斯

實驗一觸地址譯碼.....................................................（懈

實驗二簡單并行接口.....................................................（融

實驗三可編程計數(shù)晚時器（廨緘.........................................（融

實驗四可編程并行接口（一）（愿滕方式園................................（藏

實驗五用可編程并行接口廊除控制七段數(shù)碼管............................（瞬

實驗六用可編程并行接口愿喃控:制繼電器................................（蹦

實驗七交通燈控制實驗...................................................（嬲

實驗八中斷..............................................................（殿電

實驗九可編程并行接口（二）（喇粵方式員................................（幽

實驗十數(shù)懶（閱物轉換器...............................................（聲

實驗十一模擻（頸腫轉換器...............................................（咽

實驗十二數(shù)字錄音機.....................................................（胸

實驗十三串行通信.......................................................（員述

實驗十四|湖澧傳送.....................................................（瞬

實驗十五步進電機控制實驗...............................................（■

實驗十六小直流電機轉速控制實驗.......................................（期Q

附錄一匯編語言部分實驗的程序清單...........................................（黃源

附錄二栽就附微機接口實驗系統(tǒng)實驗參考說明..................................（加

附錄三微機接口實驗參考程序.................................................（醐

參考文獻......................................................................（強

第踴：計算:機基礎員

第員章計算機基礎

哪大綱要求

把嬲學習目的與要求

本章主要介紹有關微型計算機系統(tǒng)的基本概念以及微型計算機系統(tǒng)的組成及結構特點。

通過學習，要求必須掌握計算機中數(shù)據(jù)的表示方法，理解微型計算機系統(tǒng)各組成部件的功能及

相互關系，了解微處理器和微型計算機的發(fā)展歷史。

翅哪1重點內(nèi)容與考核要求

艱算機中數(shù)據(jù)的表示

①計算機中的數(shù)制。

②計算機中數(shù)據(jù)的表示方法。

③計算機中非數(shù)值數(shù)據(jù)信息表示。

以上內(nèi)容均要求達到“必須掌握”層次。

圓微型計算機系統(tǒng)

①微處理器和微型計算機的發(fā)展特點，要求達到“了解”層次。

②微型計算機的硬件系統(tǒng)，要求達到''理解”層次。

③微處理器的內(nèi)總線結構，要求達到“理解”層次。

④引腳的功能復用、流水線技術，要求達到“理解”層次。

⑤微型計算機的軟件系統(tǒng)，要求達到“理解”層次。

哪考試必備知識與考試要點

我的計算機中數(shù)據(jù)的表示

艇進制數(shù)

一個二進制數(shù)具有兩個基本特征：

①具有兩個不同的數(shù)字符號，即解口員

②逢圓進位。

I崎六進制數(shù)

在計算機中，最常用的是十六進制數(shù)。一個十六進制數(shù)的基本特點是：

①具有購b數(shù)字符號,采用降金“粵-云

圓微型計算機原理與接口技術學習指導—習題解答及實驗

②逢施進位。

貓數(shù)制的轉換

重點掌握二進制數(shù)與十六進制數(shù)的轉換。

將二進制數(shù)轉成十六進制數(shù)相當方便。整數(shù)部分從小數(shù)點向左，每源位一分，組成員位十

六進制數(shù)，不足源位的前面補園小數(shù)部分由小數(shù)點向右，每源應一分，不足源立的后面補園每

源立用相應十六進制數(shù)代替,即轉換成十六進制數(shù)。例如：

（員員園員園員員員員園威員園員園員園員員員徽換為

l?l?W

猿緣耘援閱緣悅

轉換結果為：（獺/掇嬲M

螂符號數(shù)的表示方法

（員原碼表示方法

正數(shù)的符號位用園花示，負數(shù)的符號位用娥示。例如：

「曾原趣眼靦麗

贈逑原輛［贈域越^蝴哪I

（圓反碼表示方法

正數(shù)的反碼表示與原碼相同，負數(shù)的反碼表示為它的正數(shù)“按位取反”（連同符號位）。例

如：

M反越力園相藪園

［原小蜷愚府

［麗品布

［原硯越姻《明園

［明反越園I先聊蹌

［闞反越見誠的員

（猿補碼表示方法

正數(shù)的補碼表示與原碼相同，負數(shù)的補碼表示為它的正數(shù)“按位取反”（包括符號位），并且

在最低位加員而形成。例如：

［叫施W聊砌

繳卜碼的運算

［曾S魁卜越［曾補垣［贈撲

［曾原靖補越［鞫補垣［原贈價

已知［曾樸，求［原曾補的方法是通過對［曾樸“連同符號位在內(nèi)一起變反加員得到。例如：

［贈補越姍般網(wǎng)E原贈在越蘇員萬雌I

潮進制數(shù)的表示方法

二進制編碼的十進制數(shù)（月憫碼）是用源立二進制數(shù)表示員位十進制數(shù)。

第員章計算機基礎狼X土

壓縮的月憫碼是用一個字節(jié)即愿位二進制數(shù)表示圓位十進制數(shù)。高源立可以表示十進制

數(shù)的H立數(shù)，低源位可以表示十進制數(shù)的個位數(shù)。

非壓縮的佛碼是用一個字節(jié)即愿位二進制數(shù)表示員位十進制數(shù),其中高源位為因哪低

源立國抽礴分別表示園怨

娜文信息的表示

美國信息交換標準代碼哪蹶嵋疆鐮卜源蟒部輜魏姍儂嬲I陰廉幡酸是?種愿f立

代碼,一般最高位可用于奇偶校驗，其余雌碼代表字符信息，共可表示腱個字符，其中豳

個起控制作用的稱為“功能碼”，其余函個符號（據(jù)個十進制數(shù)碼、繳個英文大小寫字母、猴個

專用符號——溢、垣、原、越…”）供書寫程序和描述命令之用，稱為“信息碼”。

文信息的表示

標準“國家標準信息交換用漢字編碼基本字符集（員阿I讖旭愿并規(guī)定一個漢字用兩個字

節(jié)（醵貨懶匏睡懶種狀態(tài)）編碼，同時用每個字節(jié)的最高位來區(qū)分是漢字編碼還是哪鶴

符碼,這樣每個字節(jié)只用低能立,這就是所謂雙能立漢字編碼（碰網(wǎng)艱跳蛔懶種狀態(tài)），稱作

該漢字的交換碼（又稱國標碼）。

翅瞰I微型計算機系統(tǒng)

計算機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分組成的。其中，存儲器

又分為內(nèi)存儲器和外存儲器;輸入設備、輸出設備和外存儲器統(tǒng)稱為外圍設備;運算器、控制器

和內(nèi)存儲器合稱為主機；而運算器和控制器這兩部分又稱為中央處理器⑷糠嵋砌!

5?司稱隅b

微處理器指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器。

微型計算機指以微處理器為基礎，配以內(nèi)存儲器以及輸入U輸出（I娜）接口電路和相應的

輔助電路而構成的裸機。

微型計算機系統(tǒng)指微型計算機配以相應的外圍設備及其他專用電路、電源、面板、機架以

及足夠的軟件而構成的系統(tǒng)。

軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。

系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)（缺和系統(tǒng)實用程序。其中操作系統(tǒng)是?套復雜的系統(tǒng)程

序，用于管理計算機的硬件與軟件資源、進行任務調(diào)度、提供文件管理系統(tǒng)和人機接口等等。

操作系統(tǒng)還包含了各種I；懈設備的驅動程序。

應用軟件是用戶為解決各種實際問題（如數(shù)學計算、檢測與實時控制、音樂播放等）而編制

的程序。從大的方面來講，它可以是面向數(shù)據(jù)庫管理、面向計算機輔助設計、面向文字處理的

軟件或軟件包；從小的方面來說,它可以是為某個單位、某項工作的具體需要而開發(fā)的軟件。

W思考題與習題解答

員原員簡述計算機和微型計算機經(jīng)過了哪些主要發(fā)展階段？

解答:微型計算機的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展為表征的，到目前為止，微處理器的發(fā)展過

程已經(jīng)歷了六代。

源微型計算機原理與接口技術學習指導——習題解答及實驗

第一代：蹙員年到蹙為淵立或愿位低檔微處理器和微型計算機時代。這??時期的典

型產(chǎn)品是閡隈源通和I嫌就捆愿

第二代：蹙嫄年到尷師為感立中檔微處理器和微型計算機時代。這一時期的典型悌戢

產(chǎn)品有陰醺卿q公司的列和酮螂!燧紇司的醞悅遍S3等o

第三代：制廖F到貿(mào)嬲午為闞立微處理器和微型計算機時代。這一時期的典型慌俄產(chǎn)

品有愿齷愿晦頌04和配悅邂咽

第四代：賃敏r?到貿(mào)螭年為輾位微處理器和微型計算機時代。這一時期的典型雌產(chǎn)

品是城黜搦臧盛蛔口酗廊帽公司的酬黨卿園遍賑等。與艙位微處理器相比，猿位微

處理器從體系結構設計上有了概念性的改革與革新。

第五代:制膜年，i轆膾司推出的獺幽微處理器。懶的微處理器的推出，使微處理

器的技術發(fā)展到了一個嶄新的階段，標志著微處理器完成從恍麴"句珅幽時代的過渡，也標志

著微處理器向工作站和超級小型機沖擊的開始。

第六代:貿(mào)盛群，i娜法目正式公布其高檔淵鵬產(chǎn)品娥明迎健又稱鋌俗稱高能奔

騰），也是?種謝丁陷或該處理器采用I）峭，皂工藝，集成度是蝌萬個晶體管蝴?，地址線為

藏除，尋址范圍為酶歸其主頻已提高到員薇醞可以上，具有兩倍例J性能。

岬年以后，娥臉N系列進入市場，其tO集成度達懼蝴萬個晶體管蝴，工作頻率達

圓員時以上。今天，計算機及其應用技術的發(fā)展速度、深度及其廣度，都遠遠超過了歷史上任

何?種技術手段和裝備，在國防、科學研究、政治經(jīng)濟、教育文化等方面無所不及。計算機應用

技術不僅引起社會各領域的巨大變革,反過來又推動計算機本身不斷向前發(fā)展。

員豳什么叫微處理器？什么叫微型計算機？什么叫微型計算機系統(tǒng)？

解答：（員微處理器:指由一片或幾片大規(guī)模集成電路組成的中央處理器。

（圓微型計算機:指以微處理器為基礎，配以內(nèi)存儲器以及輸入＜5出（I撇接口電路和相

應的輔助電路而構成的裸機。

（猿微型計算機系統(tǒng):指微型計算機配以相應的外圍設備及其他專用電路、電源、面板、機

架以及足夠的軟件而構成的系統(tǒng)。

員鐮寫出下列機器數(shù)的真值。

（員讖冠版（圓犧嘛!h

（猿讖瞬頤（源哪麟園

解答：（G融（國施肱％越（垣屈則

（圓曾城（范瑚頻限網(wǎng)趣原殿姻

（猿觸（I觸K械網(wǎng)越（地幽服

（源闿解娜顫跖越（廓愿碗

員嬲寫出下列二進制數(shù)的原碼、反碼和補碼（設字長為愿位）。

（員垣蛔狽（圓垣曲砌i

（猿喇柵胭（源mw

解答：（員用誠越［解反越［臨卜越礴的

（圓「曾陳越［曾反越［獻越哪"

（猿「曾原越原園碰6園

第員章計算機基礎緣

［閘反越

［曾林越羸霸曬

（源「曾除越原覦^

［曾反越姍相

［曾仆越垢I刪版Q

員滕當下列各二進制數(shù)分別代表原碼、反碼和補碼時，其等效的十進制數(shù)值為多少？

（其園口畫員血（圓颯碩員

（猿嫻EKS相（源娜&颼

解答：（員「曾峻越［閽反越［獻越硼靖園觸垣蹣

（圓「曾麻越頻演曾越原廊

［部卜越媯期狽齷嬲

（猿」曾庇趣幽前融廊

［閣反越曬曬煙觸原腐￡

［曾*1■越嬲崩翻觸原腿

（源「曾跳越頻加加景曾逑嬲

［閣反曾越原癖

［曾補趟翅皿蹴曾越原胭ii

員康遠已知相越垣糜胭朋靖越垣園柵馥鬧越糜輛踴螭越原感聊齦試計算下列各

式（字長席立）。

（員［閽垣卿補（圓［鬻原贈八（猿［閽原胤補

（源［腌垣貝。卜修［陶垣3胤］,卜

解答：［曾小卜越元廂順相［貝酊祐越園IW瞰艮

即卜順弼翻赧聞卜越弱

（員［閽垣贈］卜越［曾八垣］贈八趟齷疏蝌咖園柵酗貓制頒

（圓］閽原閽補越［曾八垣］原卿補越園園孤《酗園涮姮越蒯畫閾

（猿［瑞原贈白卜越［聆品垣［原曦林麒礴蝌岬踴瞄鯽O麗

（源［犒垣贈工卜越［假*垣］閽甘、蜷礴蝌歐犧闞I蝸畫砌

母［爵豳閽林越［曾小麗贈小越林蝌麗限趣版?雄噴瞬

員殿用補碼來完成下列計算,并判斷有無溢出產(chǎn)生（字長為愿位）：

（員嬲瞬（圓凰雌蝠

（猿酶姻（源凰蹣逾

解答：曦樸越回顧赫比匾卜越貓防娜

［原嬲，卜越強超園員［原iz阿卜越阪蛔陽

溢出位反映帶符號數(shù)（以二進制補碼表示）運算結果是否超過機器所能表示的數(shù)值范圍的

情況。對愿位運算，數(shù)值范圍為原靦5圓長對闞運算，數(shù)值范圍為凰蛔苑除垣糠1瓶口

若超過卜.述范圍，稱為“溢出”，愜置“員。

遠微型計算機原理與接口技術學習指導—習題解答及實驗

“溢出”和“進位”是兩種不同的概念，對于某次運算結果，有‘'溢出"不一定有“進位”;反之,

有“進位”也不一定有“溢出”。

溢出位：鬧源

頃颼恒淵眩瞬補垣使阿卜越就鼓疏亟圓fij揚員硼越她皈兩貫

胸蟒《?閱尚越雹蝌員有溢出

（圓原蹴述嬲［原嬲補垣Gz網(wǎng)卜越犧畫頒叫蒯員崛颯砸跖員

施逾那?十閱?船越曲無溢出

（猿颯碘隆.卜垣［原漏補越僦瓶胴鼬魴腳螂越就蝴隊

曲越叫十閱》酎越題無溢出

（源闌翻就地［居砌垣［原琳越獻誠鼓岫娜娜越詢鼬城

曲越叫十閱J酎越短有溢出

員原愿在微型計算機中存放兩個補碼數(shù),試用補碼加法完成下列計算，并判斷有無溢出產(chǎn)

生。

（員［微卜垣［贈訃越讖蝌園酶解艘

（圓］孰原］贈補越破畫質喇嘛鼓揚園

解答：⑴［部卜垣［贈樸越麻S國b姆虱&相聊蛔畫畫員

噩越編⑥閱撅越夠員越員有溢出

（圓［曾補原［贈補越詢描姍蒯麗櫥痢崩颯姍回遍蝌園邈?哂1

孤越編⑥閱撅越購無溢出

員雕試將下列各數(shù)轉換成序閱碼。

（員（碗堀（圓（融颯

（猿曬蒯戴詡（源鄉(xiāng)蹣

解答：須（纏I則越（幽殞喇㈣懶

（圓（胭亡則越（1淵麻園的國萬員恤

（猿困部冊鼓用越（僦如越（喇員國礴住

（源花亮I趣嫩1則越（麻盤園戰(zhàn)讖園恤

員原據(jù)試查看下列各數(shù)代表什么粵招的符？

（員屣（圓歲咖（猿碗（源酶I

解答：（員粵（圓則（猿藻（源空格字符。

員原須試寫出下列字符的瞬齦馬。

怨*,越溢！

解答：隨顛碼分別為猿孰圓和猿的嫻?

員原胭若加上偶校驗，題員凰演字符的哪胡碼又是什么？

解答：除糠馬分別為購2月韻圓蚪購

員凰裱通用微型計算機硬件系統(tǒng)結構是怎樣的？請用示意圖表示。說明各部分作用。

解答:通用微型計算機硬件系統(tǒng)結構主要是由微處理器隧存儲器、IW接口和I獺設備

組成，各組成部分之間通過地址總線（粵避喃月弊琥、數(shù)據(jù)總線3蝴月摩閱弘控制總線

第員章計算機基礎苑

（悅瀏《懈悅》聯(lián)系在一起。期I期和怖這三者統(tǒng)稱為系統(tǒng)總線，如圖所示。

微處理器（悅部中央處理器）——包括控制器、運算器、寄存器組。主要功能是執(zhí)行指令并

根據(jù)指令發(fā)出相應的控制信號，以使微機各部件協(xié)調(diào)工作。此外還完成各種算術邏輯運算功

能。

存儲器——包括加麟和秘雌主要功能是存放當前運行的程序和數(shù)據(jù)。

懶接口——在外部設備與主機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息的緩存、變換、

傳送以及信號電平、速度的匹配等功能。

外部設備——主要實現(xiàn)人機交互（信息的輸入輸出）。

總線—把微機中各部件連接在一起的公共信息傳輸通道。

員凰嫄通用微型計算機軟件包括哪些內(nèi)容？

解答:通用微型計算機軟件包括系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大類。

系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)（缺和系統(tǒng)實用程序。操作系統(tǒng)是一套復雜的系統(tǒng)程序，用

于管理計算機的硬件與軟件資源、進行任務調(diào)度、提供文件管理系統(tǒng)和人機接口等等。操作系

統(tǒng)還包含了各種I娜J設備的驅動程序。

系統(tǒng)實用程序包括各種高級語言的翻譯蟠i譯程序、匯編程序、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、文本編輯程序

以及診斷和調(diào)試程序，此外還包括許多系統(tǒng)工具程序等。

應用軟件是用戶為解決各種實際問題（如數(shù)學計算、檢測與實時控制、音樂播放等）而編制

的程序。

員原嬤典型微型計算機有哪幾種總線？它們傳送的是什么信息？

解答:數(shù)據(jù)總線I期一傳輸數(shù)據(jù)信息。

地址總線期一傳輸存儲器地址和I娜J地址。

控制總線臨一傳輸控制信息和狀態(tài)信息。

愿微型計算機原理與接口技術學習指導—習題解答及實驗

第圓章酶拗雕幅;微處理器

卿大綱要求

殿學習目的與要求

微處理器是微型計算機的控制核心。本章主要講述典型的微處理器愿藤郡J內(nèi)部結構、引

腳信號和總線時序，重點是要掌握愿艇慳戡結構與特點、引腳信號，特別是一些控制信號的功

能應深刻理解和熟練掌握。屐蜿執(zhí)行指令涉及三種周期——指令周期、總線周期和時鐘周

期。首先要掌握這三種周期的區(qū)別和相互之間的關系；其次要掌握兒種基本總線周期的時序

關系，結合愿蜒;I腳信號的功能來理解和掌握三總線信號，以及在這些典型的總線周期中出

現(xiàn)的時間關系，從而為腰臉做處理器同內(nèi)存儲器及?跚設備的接口做好準備。同時.，在理解

和掌握豳副1勺結構和特性的基礎上,進一步了解從愿觸萱u懶睡皂微處理器的結構和特點,

對當前在砌n中所采用的微處理器芯片的發(fā)展情況有所了解。本章的難點是總線時序。

砌S重點內(nèi)容與考核要求

員翻領處理器

①1?腕的結構與特點，要求達到“理解”層次。

②愿睫洛或的內(nèi)部寄存器，要求達到“必須掌握”層次。

③i螂逐統(tǒng)中的存儲器分段與物理地址的形成,要求達到“理解”層次。

M魔喇勺工作模式和引腳特性

①愿腕的最大工作模式與最小工作模式的區(qū)別。

②愿艇總線分時復用的特點。

③愿艇常用控制信號的功能，這些控制信號的應用。

以上內(nèi)容要求達到“綜合應用”層次。

猾豳闕勺總線操作和時序

①三種周期——時鐘周期、指令周期和總線周期的區(qū)別及聯(lián)系。

②愿颯L種主要的總線周期時序圖，有關信號的時序關系。

以上內(nèi)容要求達到“理解”層次。

源飄履臉U獄晦

①愿蠅愿蜩域瞬的結構特點以及這三種微處理器的關系。

②冬嬲迪?系列的結構特點以及相互之間的聯(lián)系。

以上內(nèi)容要求達到“了解”層次。

第踴愿穗4麟賊能微處理器怨

哪考試必備知識與考試要點

m瞰感朝處理器

員迪鑿讖結構與特點

為了提高程序的執(zhí)行速度，愿崛散處理器被設計為兩個獨立的功能部件：執(zhí)行部件和總

線接口部件。

（員總線接口部件月期）忌㈱賺郵骰瞰

總線接口部件由源個段寄存器、指令指針寄存器、地址加法器、總線控制邏輯和指令隊列

等組成。月藏與外部總線連接為執(zhí)行部件儲裁完成所有的總線操作，并計算形成鹿位的內(nèi)存

物理地址。

（圓執(zhí)行部件未赧精轆斕胡喊

執(zhí)行部件下栽由通用寄存器、狀態(tài)標志寄存器、算術邏輯部件（嗨牖和卡裁控制系統(tǒng)等組

成。箱!t負責全部指令執(zhí)行，向月狼提供數(shù)據(jù)和所需要訪問的內(nèi)存或讖1端U的地址，并對通

用寄存器、標志寄存器和指令操作數(shù)進行管理。

（猿愿豳與愿艇的區(qū)別

I雌撮瞬微處理器內(nèi)部采用施位結構，實質上與愿艇基本上相同。愿懶與康蜒的區(qū)

別：第一，愿喇I勺指令隊列是遠字節(jié)長，而瞬郊J指令隊列為瓣節(jié)長；第二，!酶是真正的

宓位機,與雌相連的愿雕總線中數(shù)據(jù)總線是胸總線，而愿喇準胸機,與月相湘連的

豳艇總線中數(shù)據(jù)總線為感立總線。

I糠腿悅裁的內(nèi)部寄存器

在愿崛散處理器中可供程序員使用的有蹣個颯立寄存器。這嬲個寄存器按用途可分

為通用寄存器、指令指針、標志寄存器和段寄存器等獻。

（員通用寄存器

有愿個通用寄存器,可分為兩組。

員數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器有源個，包括累加器峨粵■嬲ij、基址寄存器月粼尸瞰、

計數(shù)寄存器悅氮怫獻嘶口數(shù)據(jù)寄存器lWlW?

圓指針寄存器和變址寄存器另外源個通用寄存器是堆棧指針轡狒地懶施J、基址指

針用（用槽磷粉螂、源變址寄存器徽桀物醐或微和目的變址寄存器閱射魄雌赳I尷加

（圓指令指針圈（幽嫩胸毗懶般J

指令指針陵是一個財專用寄存器,它指向當前需要取出的指令字節(jié)。當月戳從內(nèi)存

中取出?個指令字節(jié)后，除就自動加員指向下?個指令字節(jié)。注意，喇旨向的是指令地址的

段內(nèi)地址偏移量，又稱偏移地址（韻翻蒯，翻懈或有效地址誄鵡未礴豳麻野懶畸。

（猿標志寄存器2?瀚W陶喇

一個施位的標志寄存器現(xiàn);但有定義的只有怨位，其中城是狀態(tài)位，猿位是控制

位。

（源段寄存器雜眼為藏幽源藻滋的

段寄存器分為代碼段寄存器，滁址棧段寄存器跺數(shù)據(jù)段寄存器血口附加數(shù)據(jù)段寄存器隘

微型計算機原理與接口技術學習指導—習題解答及實驗

貓巍眼添統(tǒng)中的存儲器組織及物理地址的形式

（員存儲器組織

愿函效處理器有圓談地址線，可以配置員醞R的內(nèi)存儲器。存儲空間都按愿位（即字節(jié)）

進行組織，每個存儲單元存儲一個字節(jié)數(shù)據(jù)，若存放“字”數(shù)據(jù)（闞立），則存放在相鄰兩個存儲

單元中，高字節(jié)存放在高地址單元,低字節(jié)存放在低地址單元。

（圓存儲器分段

愿朝足序把員醞月的存儲空間看成一組存儲段,各段的功能由具體用途而定，分別為代碼

段、堆棧段、數(shù)據(jù)段和附加段。?個存儲段是存儲器的?個邏輯單位，長度可達遜射每個段

由連續(xù)的存儲單元構成，并在存儲器中是獨立的、可分別尋址的單位。

①在具有地址變換機構的計算機中，有兩種存儲器地址:一種是允許在程序中編排的地址

一邏輯地址（翻娜格覷蟒：另一種是信息在存儲器中實際存放的地址——物理地址

（施|耀鞭!翻瓣。在愿臉統(tǒng)中每個存儲單元也有兩種地址。

②愿瞰處理器與內(nèi)存儲器之間所有信息交換都要使用圓百位的物理地址,而在程序中所

涉及的地址都是殛血的邏輯地址。對給定的任一存儲單元而言，有兩部分邏輯地址:段基址

——決定該段第一個字節(jié)的位置;段內(nèi)偏移量（解轆一該存儲單元相對于該段起始單元的

距離。

③存儲單元的胭位物理地址是通過將咽立的段基址左移源位再加上宓位的段內(nèi)偏移

量（又稱偏移地址）而生成的。

雌小方式與最大方式

（員最小方式下的基本配置

當愿磁悅戡的酉源踴I腳接曜災電源時，愿叫悅部工作于最小方式，用于構成小型的

單處理機系統(tǒng)。在這種方式中，除愿艇腱存儲器和|娜J接口電路外，還有三部分支持系統(tǒng)

工作的器件——時鐘發(fā)生器、地址鎖存器和數(shù)據(jù)收發(fā)器。

（圓最大方式下的基本配置

當愿雕悅戡的酉潺碎I腳接地時，感酬讖工作于最大方式，用于構成多處理機和協(xié)處

理機系統(tǒng)，同最小方式下愿雕系統(tǒng)配置相比較，最大方式系統(tǒng)增加了一片專用的總線控制芯

片感囑

圓豳愿羸疆處理器的總線時序

員薪令周期

（員指令周期

每條指令的執(zhí)行由取指令、譯碼和執(zhí)行等操作組成，執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令

周期（澳■魏瞰I：怫娥,不同指令的指令周期是不等長的。

（圓總線周期

嗨㈱戳與外部交換信息總是通過總線進行的。，饒戡的每一個信息輸入、輸出過程所需

要的時間稱為總線周期”解的W源。一個指令周期由一個或若干個總線周期組成。

（猿時鐘周期

時鐘脈沖的重復周期稱為時鐘周期（悅欲勒愧碗。時鐘周期是怫酸的時間基準，由計算

第踴愿穗4麟賊能微處理器.演

機的主頻決定。

圓機種基本時序

（員總線讀操作

當愿艇■進行存儲器或嬲端口讀操作時.，總線進入讀周期?；镜淖x周期由源個栽

周期組成——栽、栽「栽和卷當所選中的存儲器和外設的存取速度較慢時，則在栽和栽之

間插入員個或幾個等待周期批

（圓總線寫操作

當愿臧to進行存儲器或懶端口寫操作時，總線進入寫周期?？偩€寫操作的時序與讀

操作時序相似。

（猿中斷響應操作

當愿艇賺的隕娜㈣I腳上有一有效電平（高電平）且標志寄存器隕施員時，則愿臧幡戰(zhàn)

在執(zhí)行完當前的指令后響應中斷,在響應中斷時3讖執(zhí)行兩個中斷響應周期。

（源總線保持與響應

當系統(tǒng)中有其他總線主設備請求總線時，向愿腿悅截發(fā)出請求信號名翎閱悅截接收到

抽蒯有效的信號后，在當前總線周期的栽或下一個總線周期的我的后沿，輸出保持響應信

號與麟用緊接著從下?個時鐘開始，腰雕雌就讓出總線控制權。當外設的閱謖傳送結束

時，使與^閱信號變低，則在下,?個時鐘的下降沿使馬褪圖信號變?yōu)闊o效（低電平）。

修系統(tǒng)復位

愿蜒to的砸覆颯I腳可以用來啟動或再啟動系統(tǒng)。當愿酶E礴魂鄧泓腳上檢測到?

個脈沖的上跳沿時,它停止正在進行的所有操作，處于初始化狀態(tài)，直到礴港漱信號變低。

崛思考題與習題解答

阿原員試解釋1崛散機系統(tǒng)下列名詞的含義：

時序時鐘周期總線周期物理地址邏輯地址

地址加法器地址鎖存器數(shù)據(jù)收發(fā)器

解答:時序是指雌在操作進行過程中各個環(huán)節(jié)在時間上的先后順序。

時鐘周期就是系統(tǒng)時鐘頻率的倒數(shù)，是，饒戡的基本時間計量單位，由計算機的主頻決定。

總線周期是指悅截通過外部總線對存儲器或I跚端口進行一次讀蝙操作的過程。

物理地址是指員醞月存儲區(qū)域中的某一單元地址，地址信息是釀立的二進制代碼，以延

進制表示是因相腳J~中的一個單元，悅俄訪問存儲器時,地址總線上送出的是物理地

址。

物理地址峨基址伊有偏移地址

邏輯地址由段基址和偏移地址組成。段基址和偏移地址都是無符號的蜃位二進制數(shù)，用

約段基址躍約偏移地址躍作為存儲單元邏輯地址的描述形式。偏移地址是在某段內(nèi)指定存

儲器單元到段基址的距離。

地址加法器是用來產(chǎn)生函位存儲器物理地址的。愿幗］■尋址員醞月空間，但愿吸訥部寄

存器和數(shù)據(jù)通道寬度都是颯位的，所以需要根據(jù)提供的邏輯地址信息產(chǎn)生|胴位物理地址。

微型計算機原理與接口技術學習指導—習題解答及實驗

地址加法器把段寄存器提供的闞立信息——稱為段基址，左移源立（相當于乘以題,加上林

或者隨提供的闞位信息——稱為偏移地址，形成豳位的物理地址。

地址鎖存器：因為粵魏~魏懸地址微據(jù)線復用腳，即to與存儲器交換信息時，在裁伏

態(tài)由悅俄送出訪問存儲單元的地址信息，隨后又用這些引腳來傳送數(shù)據(jù)。為此，在發(fā)數(shù)據(jù)之

前，必須先將地址鎖存起來。一般鎖存器有颯陵鄉(xiāng)蹦撼殿

數(shù)據(jù)收發(fā)器：由于數(shù)據(jù)是雙向傳送的，通過數(shù)據(jù)總線既可以從to將數(shù)據(jù)送到其他部件

（如存儲器或I懶端口），又可以從系統(tǒng)中其他部件將數(shù)據(jù)接收到悅截中，因此，數(shù)據(jù)總線要采

用雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器。常用的愿位雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器有愿翩蹦i或龍蝌掾

豳同的執(zhí)行部件和總線接口部件各由哪幾部分組成？請逐一說明其功能。

解答:愿喇KJ執(zhí)行部件由算術邏輯單元粵翻運算器）、通用寄存器、標志寄存器和卡裁控

制器等組成。愿颯向執(zhí)行部件林!i負責指令的執(zhí)行，林在工作時不斷地從指令隊列取出指令

代碼，對其譯碼后產(chǎn)生完成指令所需要的控制信息。數(shù)據(jù)在嗨中進行運算，運算結果的特

征保留在標志寄存