微型计算机原理及其应用技术(高职高专)导教导学导考.docx
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1、微 型 计 算 机 原 理 及 其 应 用 技 术( 高职高专 )导 教 导 学 导 考孔庆芸秦晓红冯萍史新福编【内容简介】 本书是配合高 职高专 院校开 设的微 型计算 机原理 及应用 课 程而编写的教学辅导用书。全书 主要内 容分为 13 章 , 每章 都给出 了该 章的 重 点内容提要 ; 对大量的典型题 进行了 详细的 分析和 解答 , 其中 大部分 还对解 题 要点进行了评注 ; 同时配备了大量多种多样的习题供练习。最 后提供了硕 士研 究生入学考试模拟试题 , 并附上了近年来西北工业大学该课程 的硕士研究 生入 学考试试题。本书可作为高职高专院校理 工科专 业 32 位 或 16
2、位微 型计算 机原 理及 应 用课程的教学辅导书。图书在版编目 ( CIP ) 数据微型 计 算 机 原理 及 其 应 用 技术 ( 高职 高 专 ) 导 教 导 学 导 考/ 孔庆芸等编 . 西安 : 西北工业大学出版社 , 2004. 7( 三导丛书 )ISBN 7561217676. 微 . 孔 . 微型 计算 机高等 学校 : 技术 学 校 教学参考资料. T P36中国版本图书馆 CIP 数据核字 (2004) 第 039489 号出版发行 : 西北工业大学出版社通信地址 : 西安市友谊西路 127 号邮编 : 710072电话 : (029 ) 8493844网址 : w ww .
3、nwpup .co m印 刷 者 : 陕西友盛印务有限公司开本 : 850 mm1 168 mm1/ 32印张 : 10. 312 5字 版 印 定数 : 300 千字次 : 2004 年 7 月第 1 版数 : 16 000 册价 : 15. 00 元2004 年 7 月第 1 次印刷前言计算机技术在不断地发展 , 计 算机 的使用 也在 不断 地普 及和 深 入。为了满足高职高专及大专层次的教学要求 , 我们编写了微型计 算机原理及其应用技术( 高职高专 ) 一书 , 主要讲述 80486 等微处理 器的组成原理、体系结构、接口技术及其应用的有关内容。这门课内 容多而杂 , 学习起来较困
4、难 , 而且 也是一 门实 践性很 强的 课程 , 必 须 进行大量的练习 , 逐步 掌握编 程的 思路、方法 和技 巧。为 此 , 针对 学 生在学习中可能出现的问 题 , 我们收 集了 大量 的例题、习 题和 试题 , 精选后编写了本书 , 使学生通过典型题目的分析 , 对该课程内容有一 个总体性的认识 , 提高 综合 分析 问 题、解决 问题 的 能力。 考虑 到 32 位机和 16 位机 是向 上 兼容 的 , 而 且 当 前各 大 专院 校 普遍 使 用 的 是 16 位微机实验设备 , 所以保留了部分有关 8086 的内容。由于水平 有 限 , 书 中 难 免 有 不 少 缺 点
5、和 问 题 , 恳 请 读 者 批 评 指正。编者2004 年 3 月于西北工业大学目录第一章微型计算机的基本结构和运算基础 1一、内容提要1二、典型题解析4三、习题及全解7第二章In tel 32 位 CPU 14一、内容提要14二、典型题解析18三、习题及全解21第三章80 X86 寻址方式和指令系统 25一、内容提要25二、典型题解析31三、习题及全解42第四章汇编语言及程序设计 59一、内容提要59二、典型题解析68三、习题及全解88第五章存储器115一、内容提要115二、典型题解析119目录三、习题及全解123第六章微型计算机的输入/ 输出126 一、内容提要126 二、典型题解析1
6、30三、习题及全解133第七章常用外围设备140 一、内容提要140二、习题及全解141第八章中断技术142 一、内容提要142 二、典型题解析147三、习题及全解154第九章可编程接口芯片及其与 CPU 的接口164 一、内容提要164 二、典型题解析169三、习题及全解181第十章D/ A , A/ D 转换器及其与 CPU 的接口 214 一、内容提要214 二、典型题解析217三、习题及全解233第十一章多媒体技术247一、内容提要247微 型 计 算 机 原 理 及 其 应 用 技 术 ( 高 职 高 专 ) 导 教 导 学 导 考二、习题及全解249第十二章CAD 技术251一、内
7、容提要251二、习题及全解253第十三章管理信息系统255 一、内容提要255二、习题及全解257附录258附录一 附录二硕士研究生入学考试模拟试题及答案2000 年西北工业大学硕士研究生入学考试258试题及答案269附录三2001 年西北工业大学硕士研究生入学考试 试题及答案279附录四2002 年西北工业大学硕士研究生入学考试 试题及答案291附录五2003 年西北工业大学硕士研究生入学考试 试题及答案302附录六2004 年西北工业大学硕士研究生入学考试 试题及答案312参考文献322第一 章微型 计算 机的 基本结 构和 运算 基础一、内容提要( 一 ) 微型计算机的基本结构微型计算机
8、系统是由计算 机硬 件系 统、软 件系 统以 及通 信网 络 系统组成的一个整体系统。微型计算机硬件系统是指 构成 微机 的所有 实体 部件 的集 合 , 这 些部件包括集成电路芯片、机械等物理部件 , 通常称为“硬件”。微型 计算机的硬件主要由输入 设备、输出 设备、运 算器、存储 器和 控制 器 五部分组成。( 二 ) 数制转换在计算机内部 , 一 切信 息 的存 取、处理 和 传 送 均 采用 二 进 制 形 式。但为了方便 , 常采用八进制、十六进制和十进制。这样它们之间 就存在一种对应转换关系。任意进制数转换为十进制数就是按权展开求多项式之和。十进 制转换为二进制数时 , 对 于整
9、数部分 , 采 用除 基数取 余数 法 ; 对于 小 数部分 , 则采用乘基数取整数法。八进制、十六进制和二进制之间的 转换非常简单 , 分别 按 3 位二进制 数对应 1 位 八进制数、4 位二 进制 数对应 1 位十六进制数的关系转换即可。2微 型 计 算 机 原 理 及 其 应 用 技 术 导 教 导 学 导 考( 三 ) 计算机中带符号数的表示方法在计算机中表示的数叫机器数。数有带符号数和不带符号数之 分 , 在计算机中 , 对于带符 号数 , 其正 和负 必须符 号化。 带符 号数 的 机器数最常用的是原码、反码和补码三种形式。正数的原码、反码和补码形式一样 , 其符号位都为“0”,
10、 数值位同 真值 ; 对 于负数 , 其符 号位都为“ 1”, 而数值 位有区别 , 原 码的数值 位 同真值 , 反码的数值位是其真值按位取反 , 补码的数值位为其反码末 位加 1。补码表示的机器 数 其 符号 位 能和 有 效数 值 位 一 起参 加 数 值 计 算 , 并能使减法运算变为加法运算 , 从而简化运算器的线路设计。补码加法规则 : X + Y 补 = X 补 + Y 补 X - Y 补 = X 补 + - Y 补溢出判别 : 计算机在进行补码运算时 , 由于位数的限制可能产生 溢出。对于带符号数而言 , 溢出是由于数值位侵犯符号位造成的 , 可 采用双高位法判别溢出。显 然
11、, 在两个 同号 数相 加或两 个异 号数 相 减时才可能溢出 , 溢出时 , 符号位的“1”和“ 0”已不能正确表示数的符 号了。对于不带符号数 , 因所有位均是有效数值 , 可根据最高位是否 产生进位或借位来判别溢出。( 四 ) 计算机中数的小数点表示方法计算机中数的小数点表示方法有定点表示法和浮点表示法。 在定点表示法中 , 小数 点在 数中的 位置 是固 定不 变的。 而浮 点表示法中 , 小数点的位置是不固定的 , 用阶码和尾数来表示。通常尾数为纯小数 , 阶码为整数 , 尾数和阶码均为带符号数。尾数的符号代 表数的正负 ; 阶码的符号表明小数点的位置。( 五 ) 常用的二进制编码计
12、算机只能识别二进制数“ 0”和“ 1”, 因此在 计算 机中任 何信 息第 一 章微 型 计 算 机 的 基 本 结 构 和 运 算 基 础3都是通过一定的编码实现的。常用 的二 进制编 码有 BCD 码、ASCI I码、汉字国标码等。( 六 ) 总线的分类总线是一组信号线的集合 , 是 一种 在各模 块之 间传 送信 息的 公 共通路。按在系统的不同层次位置上分类 , 总线可分为 4 种 : 片内总 线、在板局部总线、系统总线和通信总线。( 七 ) 总线标准为了便于不同厂 家 生 产的 模 块能 灵 活地 组 成 系 统并 具 有 通 用 性 , 总线必须有一定的标准。每种总线都有详细的规范
13、 , 包括机械结 构规范、功能结构规范和电气规范。局部总线标准如 IBM P C , ISA , E ISA , V L 和 PCI 等。系统 总 线 标 准 如 S100 , M U L T IB US , MU L T IB US ,V M E , S T DB US , S TD32 等。通信 总 线 标 准 如 IDE , SCSI , Cen t ronics , R S - 232C , VXI ,I E E E - 488等。( 八 ) 总线数据传输总线上要完成一次数据传 输要 经过 4 个阶 段 : 申请 占用 总线 阶 段、寻址阶段、传数阶段和结束阶段。总线传输控制方式可以是
14、 : 同步传输、异步传输和半同步传输。( 九 ) 微型计算机的工作过程微型计算机的工作过程就 是执 行程 序的过 程 , 也就 是逐 条执 行 指令序列的过程。每执行一 条指 令 , 都 包括 取指 令和执 行指 令两 个 阶段 , 故微机的工作过程就是不断地取指令和执行指令的过程。指令包括操作码和操作数 两部 分 , 操作码 表示 计算 机执 行什 么 具体操作 , 操作数表示参加操作的数的本身或操作数所在的地址。4微 型 计 算 机 原 理 及 其 应 用 技 术 导 教 导 学 导 考二、典型题解析例 1. 1 将十进制数 25 .625 转换 为二进制 数、八进制数 及十 六 进制数。
15、【解】 十进制数转换为二进制数时 , 对于整数部分 , 采用除 2 取 余数法 , 即逐 次用 2 去 除要转 换的 十进制 数 , 直至 商为 0 , 每 次所 得 的余数即为二进制数码 , 最先得 到的 为整 数的 最 低有 效位 K0 , 最 后 得到的是整数的最高有 效位 Kn - 1 。对于小 数部分 , 采用乘 2 取 整数 法 , 即逐 次用 2 去乘 要转 换 的十 进制 小数 , 将每 次所 得的 整 数 0 或 1 , 依次记作 K - 1 , K - 2 , 。 注意 , 十进 制 小数 并 不 是都 能 用有 限 位 的二进制数精确地表示 , 这时只要根据精度要求 ,
16、转换到一定的位数 即可。故 25. 625 对应的二进制数为 11001. 101B八进制、十六进制和二进制之间的 转换是非 常简单 的 , 分 别按 3 位、4 位二进制数对应转换即可。方 法是以 小数点为 界 , 整 数部分 自 右至左 , 小数部 分自左至右分组 , 若转换 为八进制 , 3 位为 一组 , 若 转 换为十六进制 , 4 位为一组 , 不足时补 0。本例中11001. 101B = 011 , 001. 101B = 31. 5 Q11001. 101B = 0001 , 1001. 1010B = 19. A H所以 , 25. 625 对应的二 进制 数、八 进 制数
17、 及 十 六进 制 数分 别 为11001. 101B , 31 .5 Q , 19 .A H 。例 1 .2将 二 进 制 数 10110B , 八 进 制 数 125 Q 及 十 六 进 制 数第 一 章微 型 计 算 机 的 基 本 结 构 和 运 算 基 础55 AF .8 H 转换为十进制数。【解】 将非十进制数转 换为 十进制 数时 , 一 般是按 其定 义展 开 为多项式 , 将系数与权用十进制表示 , 然后进行相应的四则运算即可 得到运算结果。10110B = 124 + 023 + 122 + 121 + 020 =16 + 0 + 4 + 2 + 0 = 22 D125 Q
18、 = 1 82 + 281 + 580 = 64 + 16 + 5 = 85D5 AF . 8 H = 5 162 + 10 161 + 15 160 + 816 - 1 =1280 + 160 + 15 + 0. 5 = 1455 .5D例 1 .3已 知 X 原 = 11101011B , Y 原 = 01001010B , 求 X +Y 补 和 X - Y 补 , 并判断结果是否溢出。【分析】本题给出的已知条件是 X 和 Y 的原码形式 , 根据补 码 运算规则 X + Y 补 = X补 + Y 补 , X - Y 补 = X 补 + - Y 补 , 所以必须先求出 X 补 , Y 补
19、和 - Y 补 。【解】由于正数的补码 形式 和原码 形式 一致 ; 负数 的补 码形 式 是符号位为 1 , 数值部分是真值按位求反加 1 。所以 X 补 = 10010101B Y 补 = Y 原 = 01001010B在求 - Y 补 时 , 只要对其相反数的补码连同符号位一起求反 加1 即可 , 即 - Y 补 = 10110110B。那么 X + Y 补= X 补+ Y 补= 10010101B + 01001010B = 11011111B X - Y 补 = X 补 + - Y 补= 10010101B + 10110110B = 01001011B可采用双高位法判断结 果是 否
20、溢出。 具体方 法 为用 Cs 表示 符号位的进位情况 ; Cp 表示 最高 数 值位 的进 位情 况。当 有进 位 时 , Cs或 Cp 为 1 , 否 则 为 0 ; 溢出 判 别 式 P 对 二 者 进 行 异 或 运 算 , 即 P =CsCp , 当其为 1 时 , 表示溢出 , 当其为 0 时 , 表示不溢出。 本例中 ,6微 型 计 算 机 原 理 及 其 应 用 技 术 导 教 导 学 导 考1 0 0 1 0 1 0 1 B X 补 + 0 1 0 0 1 0 1 0 B Y 补1 1 0 1 1 1 1 1 BCs = 0 , Cp = 0 , P = CsCp = 0 ,
21、 无溢出。因此 X + Y 补 = X补 + Y 补 = 11011111B 无溢出 , 结果正确。1 0 0 1 0 1 0 1 B X 补 + 1 0 1 1 0 1 1 0 B - Y 补0 1 0 0 1 0 1 1 BCs = 1 , Cp = 0 , P = CsCp = 1 , 有溢出。所以 , X - Y 补 = X 补 + - Y 补 = 01001011B 有 溢 出 , 结 果出错。例 1 .4总线规范的基本内容是什么 ?【解】(1 ) 机械 结构规 范。规定 模块 尺寸、总线 插头、边 沿连 接 器等的规格。(2 ) 功能结 构 规范。 确 定引 脚 名称 与 功能 ,
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