微机原理与接口技术

<计算机技术>习题解第1章1.1写出下列十进制数的8位二进制补码表达解:54=00110110B37=00100101B111=01101111B253超过8位补码范围0.1=0.00011010.63=0.1010001B0.34=0.01011000.21=0.00110111.2转换下列二进制数为十进制数解:101111011370.1011111=95/128=0.74218750.0011010=13/64=0.20312510011001.110011=153+51/64=153.796873=4551.3写出下列带符号数的原码、反码、补码和移码表达(用8位二进制代码表达)解:+112=127－15[+112]原=01110000B[+112]反=01110000B[+112]补=01110000B[+112]移=11110000B0.625=0.1010000B[0.625]原=[0.625]反=[0.625]补=0.1010000B小数无移码–124=127－3=01111100B[－124]原=11111100B[－124]反=10000011B[－124]补=10000100B[－124]移=00000100B–0.375=48/128=0.0110000B[－0.375]原=1.0110000B[－0.375]反=1.1001111B[－0.375]补=1.1010000B小数无移码–117=127－10=1110101[－117]原=11110101B[－117]反=10001010B[－117]补=10001011B[－117]移=00001011B+0.8125=104/128=0.1101000B[+0.8125]原=[+0.8125]反=[+0.8125]补=0.1101000B小数无移码1.4给出以下机器数，求其真值(用二进制和十进制数)表达解:X=+(32+7)=+39=+0100111B[x]补=10101101B[x]原=11010011BX=－1010011B=－(64+16+3)=-83X=+1000110B=+70[X]原=10101101BX=－0101101B=－(32+13)=－451.5已知[x]补和[y]补的值，用补码加减法计算[x+y]补和[x－y]补，指出结果是否溢出(1)[x]补=0.11011,[y]补=0.00011(2)[x]补=0.10111[y]补=1.00101(3)[x]补=1.01010[y]补=1.10001(4)[x]补=1.10011[y]补=0.11001解:(1)[x]补=0.11011,[y]补=0.00011[X+Y]补=[x]补+[y]补=0.11110X+Y=+15/16=+0.1111B[X－Y]补=[x]补+[－y]补=0.11000X－Y=+12/16=+0.1111B(2)[x]补=0.10111,[y]补=1.00101[X+Y]补=[x]补+[y]补=1.11100X+Y=-0.001B=－1/8[X－Y]补=[x]补+[－y]补=1.10010(上溢)(3)[x]补=1.01010,[y]补=1.10001[X+Y]补=10.11011[X－Y]补=[x]补+[－y]补=11.11001X+Y=0.11011B下溢X－Y=－0.00111B=－7/32(4)[x]补=1.10011,[y]补=0.11001[X+Y]补=00.01100[X－Y]补=[x]补+[－y]补=10.11010X+Y=(－13+25)/32=12/32=3/8X－Y下溢给出x和y的二进制值，用补码加减法计算[x+y]补和[x－y]补，并指出结果是否溢出解：X=0.10111Y=0.11011[X+Y]补=01.10010[X－Y]补=[x]补+[－y]补=11.11100X+Y正溢X－Y=－1/8X=0.11101Y=0.10011[X+Y]补=01.10000[X－Y]补=[x]补+[－y]补=00.01010X+Y正溢X－Y=10/32X=0.11011Y=－0.1010[X+Y]补=00.00111[X－Y]补=[x]补+[－y]补=01.01111X+Y=7/32X－Y(上溢)X=－0.11111Y=0.11011[X+Y]补=11.11100[X－Y]补=[x]补+[－y]补=10.00110X+Y=－0.00100=－1/8X－Y(下溢)X=－0.11011Y=0.10100[X+Y]补=11.11011[X－Y]补=[x]补+[－y]补=10.10001X+Y=－0.00111=－7/32X－Y(下溢)X=－0.11010Y=－0.11001[X+Y]补=10.01101[X－Y]补=[x]补+[－y]补=11.11111X+Y(下溢)X－Y=－0.00001=－1/32(7)X=－1011101Y=+1101101[X+Y]补=[X－Y]补=[x]补+[－y]补=X+Y=00010000=16X－Y=54(下溢)(8)X=+1110110Y=－1001101[X+Y]补=[X－Y]补=[x]补+[－y]补=X+Y=41X－Y=－61(上溢)(9)X=+1101110Y=+1010101[X+Y]补=[X－Y]补=[x]补+[－y]补=X+Y(上溢)X－Y=25(10)X=－1111111Y=－1101101[X+Y]补=[X－Y]补=[x]补+[－y]补=X+Y(下溢)X－Y=－0010010=－18写出下列数据的浮点数表达，基数为2，设阶码为5位(含1位阶符)，尾数为11位(含1位尾符)，规定尾数用补码，阶码用移码。(1)12510(2)101012(3)–0.0013810(4)23710((5)–1101012(6)10111112解12510==0.1111101×27表达为00111,101012=0.10101×25表达为00101,－0.0013810=－1447.03488/220=－1447/220=－0.00000,00001,01101,00111B(1024+256+128+32+7=1447)=－0.×2－9=1,10111.([－9]原=11001)=1,10111.23710==0.11101101×28=0,01000.－1101012=－0.110101×28=1,00110.10111112=0.1011111×27=0,00111,10111111.8用32位二进制浮点数表达，阶码9位(其中1位为阶符)，尾数23位(其中1位为尾符)，规定阶码为移码表达，尾数为补码表达。请问：最大正数是多少？最小正数是多少？绝对值最大的负数是多少？解:最大正数X,XXXXXXXXX.XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX9位22位+2255×0.22位=+2255×(222－1)/222=2233×(222－1)最小正数+2－256×0.=2－256×1/222=2－278绝对值最大的负数(最小数)1,.=－2255第2章2.1用真值表验证下列公式：(1)A+BC=（A+B）解：ABCA+BC(A+B)·(A+C)0000000100010000111110011101111101111111(2)A+=A+B解：ABA+A+B0000011110111111(3)解：AB0000011110111100(4)解：AB10011011110111111(5)A⊙B⊙C解：ABCA⊙B⊙C0000000111010110110010011101001100011111(6)解：

ABC00011001000101101100100001010011000111002.2写出下列表达式的对偶式：F=（A+B）（C+DE）+G解：F’=（A·B）＋＋（C·(D＋E)·GF=解：F’= F=解：F’=（A⊙C）F’=F=解：F=（A⊙B）·（C⊙D）+（AB）·（CD） =（A⊙B）⊙（C⊙D） =（AB）⊙（CD）=（AB）（C⊙D）=（A⊙B）（CD）2.3写出下列函数的“反”函数：（1）F=AB+解：（2）F= 解：（3）F=解：（4）F=解：F= =X⊙ ==X⊙Y = =2.4应用公式化简法化简下列各函数式：（1）F=解：F= = = = =（2）F=（A+B）C+解：F=AC+BC+ = =C+C+AB =AB+C（3）F=解：F= = = = =（4）F=AB+ABD++BCD解：F=AB+ABD++BCD=AB++BCD=AB+2.5运用卡诺图，化简下列逻辑函数：（1）F=（2）F=（3）F=（4）F=（A+B+C+D）（A+B++D）（A++C+D）（A+++D）（+）（5）f（A,B,C）=∑m（0,2,4,6）（6）f（A,B,C,D）=∑m（0,1,2,3,4,6,8,9,10,11,12,14）（7）f（A,B,C,D）=∑m（2,3,6,7,8,10,12,14）（8）f（A,B,C,D）=∑m（0,1,4,5,12,13）ABC00011110011111（9）f（A,B,C,D）=∏m（0,1,2,3,4,6,8,10,12,13,14）（10）f（A,B,C,D）=∑m（1,4,9,13）+∑d（5,6,7,10）（1）F=解：F=ABC000111100101111110（2）F=解：===ABCD000111100011011111111011(3)F=解：F=（4）F=（A+B+C+D）（A+B++D）（A++C+D）（A+++D）（+）ABCD00011110000011011100111100100011解===ABC00011110011111（5）f（A,B,C）=∑m（0,2,4,6）解：f（A,B,C）=（6）f（A,B,C,D）=∑m（0,1,2,3,4,6,8,9,10,11,12,14）解：f（A,B,C,D）=ABCD0001111000111101111111101111（7）f（A,B,C,D）=∑m（2,3,6,7,8,10,12,14）ABCD000111100011011111101111解：f=（8）f（A,B,C,D）=∑m（0,1,4,5,12,13）ABCD0001111000111011111110解：f=（9）f（A,B,C,D）=∏m（0,1,2,3,4,6,8,10,12,13,14）ABCD000111100000000101d1110111100000解：f= 或=（10）f（A,B,C,D）=∑m（1,4,9,13）+∑d（5,6,7,10）ABCD00011110001011d1111d10dd解：f=解：f=2.6化简逻辑函数F=，并用与非门实现之。解：画出卡诺图得 F=AC+AB+BC = =ABC000111100111112.7已知逻辑电路如图习2-1所示，试分析其逻辑功能。

解：F= Z1= Z2= Z3=ABC00011110011111111 Y== = = = = =图习2-1习题2.7图2.8用或非门设计一个组合电路，其输入为8421BCD码，输出L当输入数能使4整除时为1，其它情况下为0（0可被任何数整除）。规定有设计过程，最后给出电路图。解：（1）真值表DCBAL000010001000100001100100101010011000111010001100101010d1011d1100d1101d1110d1111d （2）逻辑函数式 L= 无关项为～DCBA即ABCD000111100011d101d11dd10dd （3）卡诺图 L= = = L=即（B+A=0） （4）若不考虑无关项 L===考虑无关项 L=== =2.9图习2-2所示为一多功能函数发生器，其中C2、C1、C0为三个控制信号，X、Y为数据输入，试列表说明当C2、C1、C0为不同取值组合时，输出端F的逻辑功能（F=f（X,Y）的表达式）。图习2-2习题2.9图解：与非门注上编号A、B、D、E图习2-2习题2.9图当C2、C1、C0=000时，A=1 ， B=1， D=1， E=XF===X当C2、C1、C0=001时，A=1 ， B=1， D=， E=G===F===X+Y当C2、C1、C0=010时，A=1 ， B=Y， D=1， E==G===F===X+当C2、C1、C0=011时，A=1 ， B=Y， D=， E==1G===0F==1当C2、C1、C0=100时，A=， B=1， D=1， E==XG==== ==当C2、C1、C0=101时，A=， B=1， D=， E==G==== ==F==Y当C2、C1、C0=110时，A=， B=Y， D=1， E===G==== ==F==当C2、C1、C0=111时，A=， B=Y， D=， E===1G=====F===2.10写出图习2-3所示电路的状态方程。图习2-3习题2.10图解：（a）Qn+1=Jn+Qn J=K=1 Qn+1=n（b）Qn+1=Jn+Qn =nn+nQn =n（c）Qn+1=Jn+Qn K=QJ=1 Qn+1=n+nQn=n （d）Qn+1=Jn+Qn K=1J= Qn+1=nn+0=n 2.11设计一个同步两位减法计数器，当输入X=0时，计数器的状态不变；当X=1时，状态依次为11，10，01，00,11……。解：（1）根据题意，画出这个减法计数器的状态转换器，如图（a）所示。 （2）由图（a）列出状态转换真值表，如图（b）所示。 （3）由图（b）画出卡诺图，如图（c）所示，由此简化得控制输入逻辑方程： W1n= J1n=Xn2n W2n= J2n=Xn K1n=Xn2n K2n=Xn （4）由此画出同步两位减法计数器逻辑图，如图（d）所示。 （建议试用D触发器设计该电路）即刻输入原状态新状态即刻控制输入XnQ1nQ2nQ1n+1Q2n+1W1nW2n01111ss11110sR01010sr11001RS00101rs10100rR00000rr10011SS 图（b） Q1nCQ2n000111100rrss1SrsRQ1nCQ2n000111100rssr1SRRSW1n图（c）W2n2.12分析图习2-4的时序网络，最后画出其状态转换图。图习2-4习题2.11图解：（1）图习2-4中组合电路是一个异或门，存贮器是两个J-K触发器。 （2）由图习2-4得即刻控制信号及即刻输出信号的逻辑方程式为： 图习2-4习题2.12图J1n=K1n=1，Zn=Q1n，J2n=K2n= （3）图J-K触发器的特性方程式为： Qn+1= 将上述逻辑方程代入特性方程得新状态的逻辑方程为： Q1n+1=， Q2n+1= （4）Xn，Q1n和Q2n有8种组合，根据以上逻辑方程，列出状态转换真值表（a）。（a）状态转换真值表即刻输入原状态即刻控制输入新状态即刻输出XnQ1nQ2nJ1nK1nJ2nK2nQ1n+1Q2n+1Zn00011001000011100111010111101001111110011001111110101111110111011000001111100011 （5）由表（a）得状态转换表（b）。 状态转换表（b）Q1n+1Q2n+1/ZnQ1nQ2nXn010010/011/00111/110/11001/000/01100/100/1 （6）由（b）得状态转换图（c）。1010 Xn/Zn0/0 0/00001 1/01/10001 1/01/111 0/1 0/111第3章3.1采用半加器构成一个具有加1功能的运算电路解：设为4位加1器加1功能即将操作数加1。如图3-1所示图中，A3,A2,A1,A0为待加1的操作数,S3,S2,S1,S0为结果操作数,加1操作由HA0的Y端输入1而实现的。图3-13.2用4个全加器设计一个具有4位减1功能的运算电路解：1.先把4个FA加上异或门及控制端M后变为4个ASU，图3-22.然后按图3-所示，接成4位减1电路，操作数为A3,A2,A1,A0,减1操作由M=1，B3,B2,B1,B0为0001实现。3.3画出一个8位移位电路的完整电路，该电路具有右移一位、左移一位和直通的功能，用控制信号S1和S0进行选择。解：电路如图3-3所示。图中：1)S1S0＝01时，为直通，b7b6b5b4b3b2b1b0＝0a7a6a5a4a3a2a1,a0移出到C2)S1S0=10时，为右移1位，b7b6b5b4b3b2b1b0＝a7a6a5a4a3a2a1a03)S1S0＝00时，为左移1位，b7b6b5b4b3b2b1b0＝a6a5a4a3a2a1a00,a7移出到C图3-33.4用浮点数运算环节对下列数据进行二进制运算，浮点数格式为：5位阶码(含1位阶符)，11位尾数(含1位尾符)1)56+552)56×55解：1)56+55设阶码为5位，尾数为11位(其中1位为尾符)56＝1110002＝(－1)0×26×0.111000[56]浮＝0,00110.55＝1101112＝(－1)0×26×0.110111[55]浮＝0,00110.*对阶因阶码同样，不用对阶*尾数相加＋00.＝01.*规格化上溢，右规得00110,01.＝00111,0.*舍入不用*查溢无溢出[56+55]浮＝0,00111.55+56＝27×0.1101111＝11011112=1112)56×55[56]浮＝0,00110.[55]浮＝0,00110.阶码相加得00110+00110＝01100尾数相乘得×0.＝0.[56×55]浮＝0,01100.56×55＝212×0.＝2＝30803.5用浮点数加法流程对数据0.5和-0.4375进行二进制加法操作，假定可存储4位尾数。解：(1)用原码表达0.5＝1/2＝0.1000×20－0.4375＝－7/16＝－0.0111＝－0.1110×2－1对阶－0.4375＝－0.1110*2－1＝0.9111×20尾数相加0.1000＋(－0.0111)＝0.0001规格化0.0001×20＝0.1000×2－3舍入与查溢无须0.5＋(－0.4375)＝0.1000×2－3＝0.0001=1/16(2)用补码表达(阶码4位，尾数5位，各含1位符号位)[0.5]浮=0,0000.1000－0.4375＝－7／16＝－0.0111＝－0.1110×2－1补码表达为1.0010×2-1[－0.4375]补＝1,1111.0010对阶[－0.4375]补＝1,0000.1001尾数相加1000+11.1001＝00.0001规格化0001×20=00.1000×2－3舍入与查溢无须0.5＋(－0.4375)=0.1000×2－3＝0.0001=1/163.6用浮点数乘法流程对数据0.5和－0.4375进行二进制乘法操作，假定可存储4位尾数。解：0.5=1/2=0.1000*20－0.4375＝－7/16＝－0.0111＝－0.1110*2－1阶码相加0＋(－1)=－1尾数相乘0.1000×0.1110=0.01110000×2－1规格化0.1110×2－2无须舍入，无溢出0.5×(－0.4375)＝－0.1110×＝2＝－0.001110＝－7/32＝－0.218753.7用一个算术运算部件、一个逻辑运算部件和一个4选1的选择电路设计一个具有算术运算、逻辑运算和移位运算功能的ALU部件。解：电路见图3-4图中，4个选择信号S3S2S1S0的作用S1S0用于选择电路S1S0F功能00I0左移01I1右移10I2逻辑运算11I3算术运算S3S2于算术运算电路和逻辑运算电路S3S2算术运算逻辑运算00＋与01－或10×非11÷异或图3-4第4章4.1解:CL=[09226H]=F6H[BP][DI]=[1E4F6H]=CX=5678HBX=0056H;AX=[09228H]=1E40HSI=[09226]=00F6H;[SI]=[1E4F6H]=BX=0024HAX=5678H;[BX+20H][SI]=1234H4.2解:AX=1352HAX=26FFH[11350H]=33H;[11351H]=3CHAX=5188HAX=5188H;SP=1352H[11354H]=ECH;[11355H]=1AH;SF==ZF=PF=OF=0;CF=1BH=75H;SF==ZF=PF=OF=0;CF=1[11352H]=00H;[11353H]=26H;CF不变[11352H]=00H;[11353H]=27H;CF不变[11350H]=D2H;CF=1;OF=0[11350H]=4AH;CF=1;OF=14.3解:CS=2023H;IP=0157H(2)CS=2023H;IP=1771H(3)CS=2023H;IP=16C0H(4)CS=3000H;IP=0146HCS=2023H;IP=1770HCS=3000H;IP=0146H4.4解:AL=02H;BL=85H;CF=1AX=0000H;CF=0AX=0000H;CF=0BX=0FFFFH;CF=14.5解:转向L1转向L1转向L2转向L4转向L54.6解:AL=00HAL=01HAL=0FFH4.7解:SBBAX,0520HMOVAX,SEGTABL4.8解:MOVSI,OFFSETDIMOVSI,D2LEASI,DI4.9解:转向L1转向L24.10解:BX=0F00H;CF=04.11解:AX;带符号数4.12解:地址数据地址数据ARRAYB3FH42H63H41H41H44H42H43H43H?44H??01H?00H?03H01H00H03H01H01H00H03H03H34H00H12H05H00H4.13解:DLENGTH=38=26H4.14解:AX=1;BX=2;CX=20;DX=1;SI=40;DI=14.15解:左为助记符，由CPU执行指令时运算;右为运算符，由汇编程序在汇编时运算。4.16解:AX=0034H;CX=0000H;AX=0034H;CX=FFFFH4.17解:AX=002CH4.18解:16个4.19解:DATDB‘A’,‘B’,0,0,’C’,’D’,0,0DATDW‘BA’,0,’DC’,0DATDB‘BA’,’DC’4.20解:(1)DAT1DB20HDUP(2,3,10DUP(4),7)(2)DAT2DW‘TS’,‘DU’,’NE’,’ST’(3)COUNTEQUSIZE4.21解:MOVCX,10AAA4.22解:MOVCX,COUTADDAL,30H4.23解:DX中为$个数4.24解:XCHGSI,DIXCHGSI,DI4.25解:(1)测试AL,BL两数的符号，如为同号直接返回，如为异号，则AL与BL互换AL=77H,BL=9AH4.26编写一程序段，将AL中的第7和0位，第6和1位，第5和2位，第4和3位互换。解:MOVCX,8MOVAH,0K1:SHRAL,1RCLAH,1DECCXJNZK1MOVAL,‘A’4.27试编写一程序段，在CHAR为首址的26个字节单元中依次存放字母‘A’～‘Z’。解:MOVAL,‘A’MOVDI,OFFSETCHARMOVCX,26LOP:MOV[DI],ALINCALINCDILOOPLOP4.28设在数据段中有X，Y两变量（字节单元），试编写程序段计算（只写有关程序功能的指令）：X 当X≥0时Y＝|X| 当X＜0时解:MOVAX,XCMPAL,0JGEBIGRNEGALBIGR:MOVY,AL4.29编程序段计算SUM＝＝al+a2+…+a20，已知a1～a20依次存放在以BUF为首址的数据区，每个数据占两个字节，和数SUM也为两个字节。（规定用循环结构编写，循环控制采用计数控制）。此题考生勿需书写源程序格式，只需把试题规定的有关指令序列书写出来。）解:MOVAX,0MOVBX,OFFSETBUFMOVCX,20LOP:ADDAX,[BX]INCBXINCBXLOOPLOPMOVSUN,AX4.30编写一个完整的源程序，将BUF字节单元存放的两位BCD码，转换成2个字节的ASCII码，并分别存放在ASC和ASC+1字节单元中。例如：（BUF字节单元）＝58H，那么（ASC字节单元）＝35H，（ASC+1字节单元）＝38H。解:DATASEGMENTBUFDB58HASCDB2DUP(?)DATAENDSSTACK1SEGMENTPARASTACKDW20HDUP(0)STACK1ENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATASTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXMOVAL,BUFANDAL,0F0HMOVCL,4SHRAL,CLORAL,30HMOVASC,ALMOVAL,BUFANDAL,OFHORAL,30HMOVASC+1,ALMOVAL,4CHINT21HCODEENDSENDSTART4.31在A1单元开始定义了一长度为N的字符串，找出其中所有的小写字母并存放到以A2开始的存储区中。记录出小写字母的个数，存放到SL单元中。请编一完整的源程序。数据段如下：DATA SEGMENTA1 DB‘…’N EQU$－A1A2 DBNDUP（？）SL DB？DATA ENDS解:DATASEGMENTA1DB‘……’NEQU$-A1A2DBNDUP(?)SLDB?DATAENDSSTACKSEGMENTPARASTACKDW10HDUP(0)STARTENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACKSTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXLEASI,A1LEADI,A2MOVCX,NXORBL,BLAGAIN:MOVAL,[SI]CMPAL,‘a’JBEXITCMPAL,‘Z’JAEXITMOV[DI],ALINCBLINCDIEXIT:INCSILOOPAGAINMOVSL,BLMOVAH,4CHINT21HCODEENDSENDSTART4.32设在DAT单元存放一个-9～+9的字节数据，在SQRTAB数据区中存放0～9的平方值，请用直接查表法编写一个子程序，在SQRTAB中查找出DAT单元中数据相应的平方值送SQR单元。并写出主程序的调用方式。数据段如下：DATA SEGMENTDAT DBXXHSQRTABDB0，1，4，9，…77,81SQR DB?DATA ENDS解:DATASEGMENTDATDBXXHSQRTABDB0,1,4,9,……,81SQRDB?DATAENDSSTACK1SEGMENTPARASTACKDB20HDUP(0)STACK1ENDSCODESEGMENTASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACK1START:MOVAX,DATAMOVDS,AX…………CALLSUBROT……MOVAH,4CHINT21HSUBROTPROCPUSHAXPUSHBXLEABX,SQRTABMOVAL,DATTESTAL,80HJNSNEXTNEGALNEXT:XLATSQRTABMOVSQRPOPBXPOPAXRETSUBROTENDSCODEENDSENDSTART4.33编写能完毕下列规定的程序：测试字节数据STATUS，若其中位1、3、5有一位是“1”，程序就转至ROUT1；若有二位是“1”，就转向ROUT2；若三位都是“1”，就转向ROUT3；若这三位没有一位是“1”，就转向ROUT4。解:MOVAL,STATUSANDAL,00101010BJZROUT4CMPAL,00101010BJZROUT3TESTAL,00001010BJZROUT1TESTAL,00101000BJZROUT1TESTAL,00100010BJZROUT1JMPROUT2HLT4.34STRING字符串的最大长度为80个字符，字符串的结束用字符＄表达。编写程序在该字符串中查找是否有空格符（ASCII码为20H），若有就将第一个空格在字符串中的位置（00～4FH）存入POST单元；若无空格则将－1存入POST。解:DATASEGMENTSTRINGDB‘……$LENT’EQU$-STRINGPOSTDB?SEARCH:MOVBX,OFFSETSTRINGMOVDL,20HMOVPOST,0FFHLOP:MOVAL,[BX]INCBXCMPAL,‘$’JZSTPCMPAL,DLJNZLOPDECBXMOVPOST,BXSTP:MOVAH,4CHINT21H第5章5.1用下列芯片构成存储系统，各需要多少个RAM芯片？需要多少位地址作为片外地址译码？设系统为20位地址线，采用全译码方式。（1）512×4位RAM构成16KB的存储系统；（2）1024×1位RAM构成128KB的存储系统；（3）2K×4位RAM构成64KB的存储系统；（4）64K×1位RAM构成256KB的存储系统；解：1)需要16KB/512×4=64片片外地址译码需11位地址线。2)需要128KB/1K×1=1024片片外地址译码需10位地址线。3)需要64KB/2K×4=64片片外地址译码需9位地址线。4)需要256KB/64K×1位=32片片外地址译码需4位地址线。5.2现有一种存储芯片容量为512×4位，若要用它组成4KB的存储容量，需多少这样的存储芯片？每块芯片需多少寻址线？而4KB存储系统最少需多少寻址线？解:4KB/512×4b=16，需要16片每片芯片需9条寻址线4KB存储系统最少需12条寻址线5.3一个具有8KB直接相联Cache的32位计算机系统，主存容量为32MB，假定该Cache中块的大小为4个32位字。（1）求该主存地址中区号、块号和块内地址的位数。（2）求主存地址为ABCDEF16的单元在Cache中的位置解：(1)区号=32MB/8KB=4K,12位块号=8KB/4×4B=512,9位块内地址=4×32/8=16,4位(字节地址)(2)主存地址为ABCDEF16的单元其二进制地址为：0101010111100110111101111(注意主存字节地址为25位区号为010101011110块号为011011110数据在Cache中的位置是01101111011115.4直接相联Cache的块长为4个32位,容量为4096字,主存容量为64K字:画出该Cache的地址映象方式（2）求主存中有多少块，Cache中有多少块解：(1)Cache的地址映象方式(2)主存中块数为64K字/4字=16K个Cache中块数为4096字/4字=1024个5.5一个计算机系统的主存容量为2MB，字长32位，采用直接映象的Cache的容量为512字，计算主存地址格式中，区号、组号、块号和块内地址字段的位数。（1）Cache块长为1字（2）Cache块长为8字解：(1)Cache块长为1字主存为2MB,21位，字长32位，字内字节地址2位，主存字地址19位区号=2MB/512×4B=1024,10位块号=512字/1字=512,9位块内地址,字地址1位(1个字),字内字节地址2位(4B)(2)Cache块长为8字主存为2MB,21位，字长32位，字内字节地址2位，主存字地址19位区号=2MB/512×4B=1024,10位块号=512字/8字=64,6位块内地址,字地址3位(8个字),字内字节地址2位(4B)5.6一个具有16KB直接相联Cache的32位微解决器，主存容量为256MB，假定该Cache中块的大小为4个32位字。（1）画出该Cache的地址映象方式，并指出主存地址不同字段的作用;(2)主存地址为ABCDE8F816的单元在cache中的位置(写出区号、块号和块内地址值解：(1)主存256MB,地址为28位区号=256MB/16K=16K个,14位块号=16KB/4×4B=1024,10位块内地址，字地址2位，字节地址4位5.7有一个Cache-主存存储层次，主存容量为8个块，Cache容量为4个块。采用直接地址映象：（1）对于如下主存块地址流：0,1,2,5,4,6,4,7,1,2,4,1,3,7,2,假如主存中内容一开始未装入Cache中，请列出每次访问后Cache中各块的分派情况（2）指出块命中的时刻（3）求出此期间Cache的命中率解：(1)时间123456789101112131415地址流0125464712413720块0000444444444441块115555511111112块22266662222223块777777777从表可见命中时刻为：7,11,12和15h=4/15=0.2675.8一个组相联映象Cache由64个存储块构成，每组包含4个存储块。主存包含4096个存储块，每块由128字组成，访存地址为字地址。（1）求一个主存地址有多少位？一个Cache地址有多少位？（2）计算主存地址格式中，区号、组号、块号和块内地址字段的位数。解：(1)主存4096块------12位,每块128字------7位,共19位Cache64块------6位,每块128字------7位,共13位(2)区号=主存块数/Cache块数=4096/64=64(6位)组号=Cache块数/组内块数=64/4=16(4位)组内块号为4(2位)块内地址为7位(字地址，每块128字)主存地址格式如下6位6位2位7位区号组号组内块号块内地址5.9有一个16KB4路组相联Cache的32位微解决器，假定该Cache的块为4个32位的字。（1）画出该Cache的结构逻辑图，指出主存地址的不同字段的作用。（2）主存地址为ABCDE8F8的单元在Cache中的什么位置。解：(1)Cache容量为16kb，地址14位;采用4路组相联结构，块地址2位;块长为4个字,块内地址2位;每个字32位(4个字节),字内字节地址2位。由(2)知主存地址为32位，则区号为32-14=18位。则逻辑结构图如下：主存地址单元ABCDE8F8的二进制表达为：101010111100110111101000111101000------------------------Cache地址为：1010001111010005.10有一个”Cache-主存”存储层次。主存共分为8个块(0~7)，Cache为4个块(0~3)，采用组相联映象，组内块数为2块，采用LRU(近期最少使用法)的替换算法。（1）画出主存、Cache地址的各字段相应关系;（2）画出主存、Cache空间块的映象相应关系的示意图;（3）对于如下主存块地址流：1、2、4、1、3、7、0、1、2、5、4、6、4、7、2，设主存中的內容在初始化时未装入Cache中，写出随时间的Cache中各块的使用情况;指出块失效又发生块争用的时刻;求出此期间Cache的命中率。解：(1)主存、Cache地址的各字段相应关系如下：(2)主存的第0和第1块映射到Cache的第0和第1块;主存的第2和第3块映射到Cache的第2和第3块;主存的第4和第5块映射到Cache的第0和第1块;主存的第6和第7块映射到Cache的第2和第3块;如下图所示：(3)Cache中各块的使用状况如下图所示：块失效又发生块争用的时刻为：6.7.9.10.11.12.14.15。Cache命中3次,在此期间Cache的命中率为：H=3/15=0.2。5.11设Cache的工作速度为主存的8倍，Cache被访问命中的概率为0.90，问采用Cache后，存储器性能提高多少？解：Ta=0.1Tm+0.9×Tm/8=0.2125性能为本来的1/0.2125=4.706倍，即提高了3.706倍5.12某计算机的页式虚存管理中采用长度为32字的页面。页表内容如表习5-1所示，求当CPU程序按下列2进制虚拟字地址访存时产生的实际字地址。（1）00001101（2）10000000（3）00101000表习5-1虚页号实页号装入位0000110010010111011001100101101011001110解：页面长度为32字，则页内地址5位，8位地址码巾的髙3位为虚页号，从表中查出2位实页号，与页内地址合并构成7位实际物理内存的地址。(1)虚页号为000,查得实页号01，与页内地址01101合并，得0101101;(2)虚页号为100,查得实页号10，与页内地址00000合并，得1000000;(3)虚页号为001,查得该页未装入内存，故无相应的内存地址。5.13一个虚拟存储器有8个页面，页面大小为1024字，内存有4个页面框架，页表的内容如表习5-2所示。问相应于虚拟地址4096的主存地址是什么。表习5-2虚页号实页号虚页号实页号034211526037解：方法1：运用除法和取模法页面大小为1024，虚拟地址为4096,4096/1024=4-------0，虚页号为4页内地址为0，查表得实页号为2，实际地址为2×1024+0=2048方法2：页面大小为1024，用二进制表达地址中页内地址部分为10位,髙位部分为虚页号，4096=10000000000002虚页号为4=100,页内地址为0000000000，查得实页号为2,即102,与页内号合并得实际地址为10000000000025.14一个虚拟存储器有8个页面，页面大小为1024字，内存有4个页面框架，页表的内容如表习5-2所示(同上题)。（1）问哪些虚拟地址将引起页面失效？（2）相应于以下虚拟地址的主存地址是什么？0372810231024 102578004096解：(1)虚页号为2、3、5、7的页面失效。(2)0------03728------虚页号为3，页面失效。1023------11024------07800------虚页号为7，页面失效4096------05.15.有－2732EPROM芯片的译码电路如图习5-1所示，请计算该芯片的地址范围及存储容量。图习5－1解：2732芯片的CS端是同74LS138的Y6和Y7经“与门”后的输出端相连接，欲使CS有效(低电平)，规定“与门”的输出端为低电平，其输入端只要有一个为低电平，亦即Y6为低电平或Y7为低电平，都能选中2732芯片。Y6有效，A19~A11=；Y7有效，A19~A11=。由此得2732的地址范围为00000000~11111111=FF000H~FFFFFH，存储容量为4KB。从图中的连接可见，该译码器用A19~A11参与译码，8个输出中，每一个选中211=2KB个存储单元，而2732的存储容量为4KB，因此必须由2个输出端分别选中2732中的先后2个2KB的存储单元。同时必须注意的是Y6与Y7是通过一个“与门”后连接到2732的CS。地址范围为FF000H~FFFFFH，存储容量为4KB。5.16.某一存储器系统如图习5－2所示，回答它们的存储容量各是多少？RAM和EPROM存储器地址分派范围各是多少？图习5-2解：该存储系统由一片EPROM芯片和一片RAM组成，由集成译码电路74LS138进行片选译码。EPROM芯片片内地址线12条为A0~A11，直接同8088的地址线A0~A11相连(注意，这里的地址线已从双重总线AD0~AD15，A16/S3~A19/S6中分离出来；此外，由于图2.7中采用控制线IO/M，因此CPU必然为8088)。8088的高8位地址线A12~A19参与片外译码。按74LS138的工作规定G1必须为高电平，G2A、G2B为低电平，则A19~A15=11111，EPROM的CE同74LS138的Y5相接，A14A13A12=101，由此可得本题中EPROM的地址范围00000000~11111111即FD000H~FDFFFH，容量为4KB；而RAM芯片内地址线11条为A0~A10，直接同8088的地址线A0~A10相连，8088的高8位地址线A12~A19参与片外译码。这里必须注意，CPU的A11未参与RAM的片内和片外的译码，是一个任选项，是0是1都可以。这里RAM的CS同74LS138的Y1相连。A14A13A12=001，由此可得本题中RAM的地址范围为11111001X~11111001X，这样RAM的地址范围有2个，当A11=0时，地址范围为F9000H~F97FFH和F9800H~F9FFFH，存在“地址重叠”。这里还需说明的是RAM芯片的CS，OE同74LS138的Y1相连，RAM芯片的WE同“非与门”(或门)的输出端相连。这样，当CS为低电平选中RAM，同时OE为低电平，此时对RAM的读写取决于WE。当进行存储器读操作时，IO/M=“L”，WR=“H”，或门输出为高电平，RAM的WE=“H”。由6116的工作方式表可知WE=“L”，或门输出为低电平，RAM的WE=“L”，OE=“L”为读操作；当进行存储器写操作时，IO/M=L，WR=“L”，OE=“L”。由6116的工作方式表可知WE=“L”，OE=X(不管是“H”是“L”)都为写操作。EPROM的地址范围为FD000H~FDFFFH，存储容量为4KB；RAM的地址范围为F9000H~F97FFH或F9800H~F9FFFH，存储容量为2KB。由于A11未参与译码，因而有地址重叠，一个内存单元有2个地址相应。5.17.使用6116、2732和74LS138译码器构成一个存储容量为12KBROM（00000H～02FFFH）、8KBRAM（03000H～04FFFH）的存储系统。系统地址总线为20位，数据总线为8位。解：①译码地址线安排：12KBROM需采用3片2732，8KBRAM需采用4片6116。2732的容量为4K×8位，有12条地址线，片外译码的地址线为8条；6116的容量为2K×8位，有11条地址线，片外译码的地址线为9条。采用74LS138译码，每个输出端相应4KB地址范围，对6116，A11还需进行二次译码。②列出地址范围：A19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0EPROM100000000000000000000(00000~00FFFH)00000000111111111111EPROM200000001000000000000(01000~01FFFH)00000001111111111111EPROM300000010000000000000(02023~02FFFH)00000010111111111111SRAMI00000011000000000000(03000~037FFFH00000011011111111111SRAM200000011100000000000(03800H~03FFFH)00000011111111111111SRAM300000100000000000000(04000H~047FFH)00000100011111111111SRAM400000100100000000000(04800H~04FFFH)00000100111111111111138引脚G2BG1CBA(G1为G1端经非门后的连线)EPROM1~EPROM3的CE分别接74LS138的Y0~Y2，SRAM1的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，SRAM2的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，SRAM3的CE同Y4，A11经或门后的输出相连，SRAM4的CE同Y3，A11经或门后的输出相连，如图2.17所示。图2.17存储器接口5.188086CPU执行MOV［2023］H，AX指令从取指到执行指令最少需要多少时间？设时钟频率为5MHZ，该指令的机器码为4个字节，存放在1000H；2023H开始的4个单元中。解：该条指令的机器码为4个字节存放在1000H：2023H开始的4个单元中，则取指令需2个总线周期，第一次取出1000H：2023H与1000H：2023H2个单元中的16位代码；第二次取出1000H：2023H与1000H：2023H二个单元中的16位代码；接着为执行指令，将AX中16位数传送到DS：2023H与DS：2023H两个存储单元中，因是奇地址字，需2个总线周期才干完毕。这样，从取指到执行共需4个总线周期。在无等待周期的情况下，从取指到执行共需：4×4×1/5M=3.2µs(一个总线周期在无等待周期的情况下由4个时钟周期T组成)。5.19图习5-3，为由2片静态RAM组成的微机系统存储器，此时芯片#1和芯片#2的地址范围和各自的存储总容量。图习5-3解：这是一个线选法译码电路，A14~A19未参予译码，可为无关项，芯片#1的地址范围为：A19~A14A13A12A11~A0××××××010~0××××××011~1注意虽然A12未参与芯片#1的译码，看来可为无关项，但由于A12为“0”是芯片#2选中的条件，故对芯片#1而言只能为“1”。当A19~A14为全“0”时，其地址范围为01000H~01FFFH，芯片#2的地址范围为：A19~A14A13A12A11A10~A0××××××1000~0××××××1001~1当A19~A14为全“0”时，其地址范围为02023H~027FFH，芯片#1的存储容量4KB；芯片#2为2KB。5.20用二片8K×8位的静态RAM芯片6264组成的8位微机系统的存储器电路如图习5-4所示，试计算芯片6264#1和#2的地址范围以及存储器的总容量。图习5-4解：芯片#1的的地址范围计算：A19~A15A14A13A12~A0×××××100~0×××××101~1当无关项取“0”时，地址范围为04000H~05FFFH芯片#2的的地址范围计算：A19~A15A14A13A12~A0×××××010~0×××××011~1当无关项取“0”时，地址范围为02023H~03FFFH。该存储器的总容量为16KB。5.21微机系统的存储器由5片RAM芯片组成，如图习5-5所示，其中U1有12条地址线，8条数据线，U2~U5各有10条地址线，4条数据线，试计算芯片U1和U2，U3的地址范围，以及该存储器的总容量。图习5-5解：芯片U1的的地址范围计算：A19~A14A13A12A11A10~A00~00100~00~00111~1地址范围为01000H~01FFFH芯片U2和U3的的地址范围计算：A19~A14A13A12A11A10A9~A00~010000~00~010001~1地址范围为02023H~023FFH。总容量为6KB（U1为4KB、U2、U3为1KB、U4、U5为1KB）。第6章6.1画出形成标志寄存器中判零位ZF、符号位SF、进位位CF和溢出位OF的形成电路。6.2在单总线结构的CPU中，写出下列指令的执行过程，画出执行指令的指令流程图：(1)ADDR0，R1；R0←R0+R1解：PC→MAR读存储器PC+1→PCDBUS→MDR→IRR0→Y通过单总线R1+Y→ZZ→R0(2)ADDR0，(R1)；R0←(R1)+R0解：PC→MAR读存储器PC+1→PCDBUS→MDR→IRR1→MAR读存储器DBUS→MDR→YR0+Y→ZZ→R0(3)ADDR0，R1，R2；R2←R0+R1解：PC→MAR读存储器PC+1→PCDBUS→MDR→IRR0→Y通过单总线R1+Y→ZZ→R2(4)ADD(R0)，R1；(R0)←(R0)+R1解：PC→MAR读存储器PC+1→PCDBUS→MDR→IRR0→MAR读存储器DBUS→MDRMDR→YR1+Y→ZZ→MDR写操作(地址R0已送入MAR)(5)ADD(R0)，(R1)；(R0)←(R0)+(R1)解：PC→MAR读存储器PC+1→PCDBUS→MDR→IRR1→MAR读存储器DBUS→MDRMDR→YR0→MAR读存储器DBUS→MDRMDR+Y→ZZ→MDR写操作(地址R0已送入MAR)6.3有一单总线结构的CPU，可实现下列指令操作Ⅰ(1)ADDR2，R1，R0；R2←R1+R0(2)LOADmem，R1；R1←(mem)(3)STOREmem，R1；(mem)←R1(4)JMPoffs；PC←PC+offs写出实现上述指令的指令流程解：(1)ADDR2，R1，R0；R1+R0→R2①送指令地址指令地址在PC寄存器中，一方面把PC值送存储地址寄存器MAR，并从此地址读内存。PC→MAR，读存储器②计算下一条指令的地址下一条指令地址=当前PC值+当前指令字节数若取单字节指令则PC+1→PC③读入指令内存储器中指令代码读出,通过DBUS送CPU进行译码以决定该指令的操作。DBUS→MDR→IR④源操作数寄存器R1送ALU的输入寄存器Y。R1→Y通过单总线⑤源操作数寄存器R0送ALU的输入，同Y相加输出到ALU寄存器ZR0+Y→Z⑥结果送指定寄存器R3Z→R2解：(2)LOADmem，R1；R1←(mem)取指令PC→MAR，读存储器PC+1→PC指令译码DBUS→MDR→IR，译码计算地址，读内存IR（地址段）→MAR读存储器，IR（地址段）为IR中地址部分。DBUS→MDR写回，存结果MDR→R1解：(3)STOREmem，R1；(mem)←R1取指令PC→MAR，读存储器PC+1→PC②指令译码DBUS→MDR→IR译码③计算地址写内存IR（地址段）→MARR1→MDR写存储器在写存储器时，CPU通过IR（地址段）→MAR提供内存地址，通过R1→MDR提供写入的数据。解：(4)JMPoffs；PC←PC+offs①取指令PC→MAR，读存储器PC+1→PC②指令译码DBUS→MDR→IR，译码③计算地址PC→YY+IR（地址段offs）→Z④转移Z→PC实现上述指令的指令流程见图6-。6.4在微程序控制器中，控制存储器的容量为1024字*32位，微指令有控制字、BCF和BAF等3个字段，控制字为16位，问BCF和BAF字段各有多少位？解：1024=210控制存储器的地址段BAF为10位，则BCF=32-16-10=6位。6.6写出MIPS计算机中，执行无条件转移指令j10000的操作环节，该指令的功能为goto10000解：指令的功能是将10000乘以4后装入PC寄存器，乘以4的操作用于将指令中给出的字地址转换为字节地址。指令的执行环节为：IR=Memory[PC]PC=PC+4PC=IR[25：0]<<2第7章1.CPU同外设互换的信息有三种类型：数据信息、状态信息和控制信息，请说明CPU是如何通过其三总线（地址总线、数据总线和控制总线）同外设互换这三类信息的？解：见教材(下册)P.2。CPU通过IN和OUT指令发出地址信息，选中相应的端口，通过控制总线中的M/和、信号对相应端口进行读或写，注意数据、控制和状态信息都是通过CPU的数据总线传送的。7.2.简述查询式数据传送方式的工作过程。解：见教材(下册)P.19。7.3.简述中断传送方式的工作过程。解：见教材(下册)P.22。7.4.简述三种DMA传送方式的区别。解：见教材(下册)P.24~25。7.5.简述DMA控制器同一般接口芯片的区别。解：见教材(下册)P.25。7.6.画出查询传送方式输出数据的流程图7.7.通过如图7.45的电路，可以把I/O指令寻址结构改为存储器映象I/O端口寻址的结构，试计算该电路结构中，