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附录 各章习题参考答案

第1章 习题参考答案

1. 答：微处理器MPU也常称为微处理机，它是微型计算机的核心部件，微处理器的发展过程就是微型计

算机的发展过程。以Intel公司的微处理器为例，微处理器的发展历程经历了以下六代。 1) 第一代微处理器

1971~1973年为4位或低档8位微处理器和微型计算机的时代。这一时期的典型产品是Intel 4004和Intel 8008。第一代微处理器的基本特点是：采用PMOS工艺，集成度低（1200~2000晶体管/片)，系统结构和指令都比较简单，仅能进行串行十进制运算，且速度慢，基本指令执行时间为10~20μs，它采用机器语言编程，主要用于家用电器和简单控制场合。

2) 第二代微处理器

1974~1977年为8位中档微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品有Intel 8080、Intel 8085。 第二代微处理器的显著特点是：采用了NMOS工艺，集成度提高约4倍（5000~9000晶体管/片），时钟频率为2~4MHz，平均指令执行时间为1~2s，速度提高了10~15倍，基本指令执行时间为1~2μs，指令系统较为完善。这一时期推出的微型计算机在系统结构上已具有典型的计算机体系结构以及中断、DMA等控制功能，软件方面除汇编语言外，还可使用如Basic、Fortran等高级语言，在系统设计上考虑了机器兼容性、接口标志化和通用性，且外围配套电路种类齐全、功能完善，因此这种系统广泛应用于电子仪器、现金出纳机和打印机等设备中。

3) 第三代微处理器

1978~1984年为16位微处理器和微型计算机时代。这一时期的CPU产品有Intel 8086、Intel 8088。第三代微处理器的主要特点是：采用了HMOS工艺，时钟频率为5~40MHz，集成度达20 000~70 000晶体管/片，基本指令执行时间为0.5μs，比8位微处理器提高了一个数量级，数据总线宽度为16位，地址线为20位，最大可寻址空间为1MB，具有丰富的指令系统，且CPU的内部结构有很大改进，体系结构与指令更为完善利丰富，采用了多级中断、多种寻址方式、段式寄存器等结构。

4) 第四代微处理器

1985~到1992年为32位微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品是Intel 80386、Intel 80486。第四代微处理器的主要特点是：大多采用了HMOS或CMOS工艺，集成度每个芯片高达100万个晶体管，基本指令执行速度一般在25Mips，为微型计算机带来了小型机的性能。拥有32条地址线，内存寻址范围为4GB，使用二级存储器管理方式，支持带有存储器保护的虚拟存储机制，虚拟存储空间高达264GB。Intel 80386时钟主频在16MHz以上，80486工作主频提高到了50MHz以上。

5) 第五代微处理器

这一时期的CPU产品有1993年Intel公司推出的Pentium微处理器，使微处理器的技术发展到了一个崭新的阶段，标志着微处理器完成从CISC向RISC时代的过渡， Pentium采用亚微米（0.8μm）CMOS工艺技术，集成度为330万个晶体管/片，内部采用4级超标量结构，数据线64位，地址线36位。工作频率为60/66MHz，处理速度达110Mips。在1994年3月，Intel推出了第二代Pentium，它采用0.6μm工艺和3.3V电源，功耗仅为4W，而且可在不需要时自动关闭浮点单元，散热问题基本得以解决，它的主时钟频率为100MHz和90MHz两种。

? 2 ? 计算机组成原理（第二版） 6) 第六代微处理器

1995年，Intel公司正式公布的Pentium Pro是一种64位CPU。该处理器采用0.35μm工艺，集成度是550万个晶体管/片，地址线为36位，寻址范围为64GB，其主频提高到133MHz以上，具有两倍Pentium的性能。其余典型产品有称为“具有MMX技术的Pentium和Pentium Pro”，其型号分别为P55C和Pentium Ⅱ， 64位的Pentium III，Pentium 4系列、Pentium D处理器系列、Pentium双核处理器系列和Pentium处理器至尊版系列。

2. 答：利用大规模集成电路工艺将微型计算机的CPU、内存和I/O接口电路集成在一片硅片上，这就是单

片机（Single-Chip Computer）。若将微型计算机的CPU、内存、I/O接口电路安装在一块印制电路板上就组成了单板机。

3. 答：微型计算机的硬件主要由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备5部分组成。运算器是

完成二进制数据的算术或逻辑运算的部件，由累加器、暂存寄存器和算术逻辑单元（ALU，Arithmetic Logic Unit）组成，核心是算术逻辑单元。存储器是用来存放程序和数据的，是计算机的各种信息的存储和交流中心。计算机中的存储器包括内存储器、外存储器和只读存储器等。控制器主要用来实现微型计算机本身运行过程的自动化，即实现程序的自动执行。在控制器控制下，从输入设备输入程序和数据，并自动存放在存储器中，然后由控制器指挥各部件协同工作以执行程序，最后将结果打印输出。输入设备用来输入原始数据和处理这些数据的程序，输入的信息包括数字、字母和控制符号等，这些信息由译码电路产生相应的ASCII码再由控制器控制进行各种操作。输入设备目前主要是CRT终端、键盘、鼠标、扫描仪等。输出设备用来输出计算机的处理结果，这些结果可以是数字、字母、图形和表格等。最常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等，当数据和程序通过键盘输入终端后，经计算机处理后的结果可显示在屏幕上。

4. 答：微型计算机的系统软件的主要特点是简化计算机操作，支持应用软件的运行并提供服务，通常包

括操作系统、程序设计语言、编译和解释程序，还包括机器的监控管理程序、调试程序、故障检查和诊断程序。

5. 答：数制是人们用来表示数据的科学方法。常用的数制有十进制、二进制、八进制和十六进制。十进

制数采用0~9共10个数字及其进位来表示数的大小，基数是10，其计数原则是“逢十进一”。二进制数采用0~2共2个数字及其进位来表示数的大小，基数是2，其计数原则是“逢二进一”。八进制数采用0~7共8个数字及其进位来表示数的大小，基数是8，其计数原则是“逢八进一”。十六进制数采用0~F共16个数字及其进位来表示数的大小，基数是16，其计数原则是“逢十六进一”。 6. 解：

(97)10 = (1100001)2 = (141)8 = (61)16 (128)10 = (10000000)2 = (200)8 = (80)16 (350)10 = (101011110)2 = (536)8 = (15E)16 (1024)10 = (10000000000)2 = (2000)8 = (400)16 (0.125)10 = (0.001)2 = (0.1)8 = (0.2)16 (24.25)10 = (11000.01)2 = (30.2)8 = (18.4)16

7. 解：

(101100)2 = (44)10 = (54)8 = (2C)16 (1101001)2 = (105)10 = (151)8 = (69)16 (1101.1011)2 = (13.6875)10 = (15.54)8 = (D.B)16

(10010011.10101)2 = (147.65625)10 = (223.52)8 = (93.A8)16 8. 解：

(30)16 = (110000)2 = (48)10 = (60)8 (0D)16 = (1101)2 = (13)10 = (15)8

附录 各章习题参考答案 ? 3 ? (24.5)16 = (00100100.0101)2 = (36.3125)10 = (44.24)8

(9B.2F)16 = (10011011.00101111)2 = (155.18359375)10 = (233.136)8

9. 答：带符号数的表示方法有3种：原码、反码和补码。原码是一种简单的机器数表示方法，即符号和数

值表示法，规定正数的符号位为0，负数的符号位为1。对于一个带符号的数来说，正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位外的各位按位取反，反码通常用做求补码过程中的中间形式。正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反码在最低位加l，引入补码的目的在于将加、减法运算简化为单纯的加法运算。 10. 解：

[48]原 = 00110000 [64]原 = 01000000 [-31]原 = 10011111 [-127]原 = 11111111 11. 解：

由于[X + Y]补 = [X]补 + [Y]补，先求[X]补 、 [Y]补。 X = (-9) = -0001001，则[X]补 = 11110111 Y = (-2) = -0000010，则[Y]补 = 11111110

11110111 +) 11111110

11110101

[X]补 [Y]补 [X1]补+[Y1]补

[48]反 = 00110000 [64]反 = 01000000 [-31]反 = 11100000

[48]补 = 00110000 [64]补 = 01000000 [-31]补 = 11100001

[-127]补 = 10000001

[-127]反 = 10000000

所以，[X + Y]补 = [11110101]补 12. 解：

由于[X]补=11000000，[Y]补=01001000，[Z]补=00110010， 所以[-X]补 = 01000000，[-Y]补 =10111000，[-Z]补 = 11001110

[X-Y]补 = [X]补 + [-Y]补 = 11000000 + 10111000 = 101111000，产生溢出，结果出错。 [X-Z]补 = [X]补 + [-Z]补 = 11000000 + 11001110 = 10001110，无溢出，结果正确。

13. 答：ASCII编码通常用7位二进制数表示，A、a、0、CR、LF的ASCII码依次为65、97、48、13、

10。 14. 解：

8609的压缩8424-BCD码为1000011000001001 5254的压缩8424-BCD码为0101001001010100 2730的压缩8424-BCD码为0010011100110000 2008的压缩8424-BCD码为0010000000001000

第2章 习题参考答案

1. 答：8088/8086 CPU由两个独立的功能部件构成：指令执行部件EU（Execution Unit）和总线接口部件

BIU（Bus Interface Unit），两者可并行操作。

指令执行部件（EU）中包含1个16位的算术逻辑单元ALU，8个16位的通用寄存器，1个16位的状态标志寄存器FR，1个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。EU主要功能是：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行指令规定的全部功能。执行结果或执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作。EU中的各个部件通过16位的ALU总线连接在一起，在内部实现快速数据传榆。EU从BIU的指令队列中获得指令，当指令要求访问存储器单元或外部设备时，