第2章练习与思考题参考答案单片机徐春晖版.doc

练习与思考题2
1．为什么微型计算机要采用二进制？十六进制代码能为微型计算机直接执行吗？为什么要使用十六进制数？
答：在所有数制中，只有二进制数最容易用电路来表达，据此构建的计算机结构也是最简单的。十六进制代码不能为计算机直接执行，只有二进制代码才能为计算机所识别和执行。二进制代码过于冗长，而其对应的十六进制数则更为简洁，而且此二种数制的相互转换非常方便，这就是常常使用十六进制数来表示其对应的二进制数的原因。
2．将下列各二进制数分别转换为十进制数和十六进制数。
（1）11010B （2）110100B （3）10101011B （4）11111B
答：（1）11010B=26=1AH （2）110100B=52=34H （3）10101011B=171=ABH
（4）11111B=31=1FH
3．将下列各数分别转换为二进制数和十六进制数。
（1）129D （2）253D （3）0.625 （4）111.111
答：（1）129D＝10000001B=81H （2）253D＝11111101B=FDH
（3）0.625=0.101B=0.AH （4）111.111=01101111.000111B=6F.1CH
4．把下列十六进制数转换成十进制数和二进制数。
（1）AAH （2）BBH （3）C.CH （4）DE.FCH （5）ABC.DH （6）128. 08H
答：（1）AAH=170=10101010B
（2）BBH=187=10111011B
（3）C.CH=12.75=1100.1100H
（4）DE.FCH=222.984375=11011110.1111110B
（5）ABC.DH=2748.8125=101010111100.1101B
（6）128. 08H=296.03125=100101000.00001
5．什么叫原码、反码及补码？
答：在机器数中，最高位为符号位，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，其余为该数的绝对值，这种表示法称为原码。正数的反码和原码相同；负数的反码为其原码除符号位外其他各位按位取反得所值。正数的补码和原码相同；负数的补码为反码加1。
6．已知原码如下，写出其反码及补码（其最高位为符号位）。
（1）[X]原 = 01011001 （2）[X]原 = 11011011 （3）[X]原 = 11111100
答：（1）[X]反 = [X]补 = [X]原 = 01011001
（2）[X]反 = 10100100 [X]补 =10100101
（3）[X]反 = 10000011 [X]补 =10000100
7．当微机把下列数视为无符号数时，它们相应的十进制数为多少？若把它们视为补码，最高位为符号位，那么它们相应的十进制数又是多少？
（1）10001110 （2）10110000 （3）00010001 （4）01110101
答：视为无符号数时：
（1）10001110B=142 （2）10110000B=176
（3）00010001B=17 （4）01110101B=117
若把它们视为补码，最高位为符号位，那么它们相应的十进制数是：
（1）10001110B= -114 （2）10110000B= -80
（3）00010001B= 17 （4）01110101B= 117
8．先将下列十六进制数转换为二进制数，然后分别完成逻辑乘、逻辑加和逻辑异或操作。
（1）33H和BBH （2）ABH和FFH （3）78H和0FH
答：（1）X=33H=00110011B，
Y=BBH=10111011B；
X ∧ Y=00110011B；X∨Y=10111011B；X⊕Y=10001000B
（2）X=ABH=10101011B，
Y=FFH=11111111B；
X ∧ Y=10101011BX∨Y=11111111B；X⊕Y=01010100B
（3）X=78H=01111000B；
Y=0FH=00001111B；
X ∧ Y=00001000B；X∨Y=01111111B；X⊕Y=01110111B；
9．已知x和y，试分别计算[x + y]补和[x- y]补，并指出是否产生溢出（设补码均用8位表示）。
（1）x = +1001110，y = +0010110 （2）x = +0101101，y = -1100100
（3）x = -0101110，y = +0111011 （4）x = -1000101，y = -0110011
答：（1）[x + y]补= 01100100B，无溢出；[x- y]补=00111000B，无溢出；
（2）[x + y]补= 11001001B，无溢出；[x- y]补=10010001B，溢出；
（3）[x + y]补= 00001101B，无溢出；[x- y]补=10010111B，无溢出；
（2）[x + y]补=10001000 B，无溢出；[x- y]补=11101110B，无溢出；
10．写出下列各数的BCD码。
（1）45 （2）98 （3）124 （4）1998
答：（1）45=(0100 0101)BCD （298=(1001 1000)BCD
（3）124=(0001 0010 0100)BCD （4）1998=(0001 1001 1001 1000)BCD
11．用十六进制形式写出下列字符的ASCII码。
（1）CD （2）COMPUTER （3）HELLO （4）F365
答：（1）43H、44H （2）43H、4FH、4DH、50H、55H、54H、45H、52H
（3）48H、45H、4CH、4CH、4FH （4）46H、33H、36H、35H
12．ALU是什么部件？它能完成什么运算功能？
答：ALU称为算术逻辑部件，它能完成算术运算和逻辑运算。
13．累加器有何用处？
答：累加器通常用于提供ALU的一个运算数据或暂存ALU的运算结果，此外还能使存储其中的数据左移或右移。
14．控制字是什么意思？试举个例子说明之。
答：控制字是一个二进制数，其各位代表相应控制信号的逻辑状态。例如：
CON = LAEALBEBLCECLDED=10010000
表示要将寄存器B的内容传送入寄存器A中去。
15．ROM和RAM各有何特点和用处？
答：ROM为只能读出的存储器，可用于存放固定的程序和数据。
ROM为可在线写入和读出的存储器，可用于随时写入或读出数据，也可用于写入随时有可能改变的用户程序。
16．为什么要建立“地址”这个概念？
答：因为存储器的存储单元很多，为区分不同的存储单元必须给每个存储单元编上地址。
17．除地线公用外，5根地址线和11根地址线各可选多少个地址？
答：25=32个地址
211=2048个地址
18．译码器有何用处？
答：译码器用于产生和输入代码相对应的控制信号。如果是存储器地址译码器则其能根据输入的地址信号产生存储器相应单元的选通信号。
19．存储地址寄存器（MAR）和存储数据寄存器（MDR）各有何用处？
答：MAR用以接受来自PC的地址号。
MDR用以接受来自总线的数据。
此二者均为存储器的主要辅件。
20．微型计算机的基本结构是怎样的？包括哪些主要部件？
答：微型计算机包括微处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、I/O接口电路及外设组成。前面四大部分通过系统总线连接在一起。
21．指令、指令系统和程序三者间有什么区别和联系？
答：指令是指挥计算机工作的指示和命令。而指令系统则是一台计算机所拥有的所有指令的集合。程序则是为了实现特点功能而将取自指令系统的指令按照一定顺序排列起来的组织体。
22．控制部件包括哪些主要环节？各有何用处？
答： （1）指令部件——作用是获取来自程序存储器的二进制指令操作码并将其译成控制动作信号送入控制矩阵。
（2）时序部件——作用是用于产生微操作控制部件所需的定时脉冲信号。
（3）控制矩阵——控制矩阵可以为ID输出信号配上节拍电位和节拍脉冲，也可将外部进来的控制信号组合，共同形成相应的微操作控制信号序列，控制相关部件按照严格的先后顺序执行指令所要求的各种微操作，最终完成规定的操作。
23．环形计数器有何用处？什么叫环形字？
答：环形计数器用于产生机器节拍。若将环形计数器的输出视为一个字，则这个字就称为环形字
24．试说明下列各部件的作用：
（1）程序计数器PC （2）指令寄存器IR （3）指令译码器ID
答：（1）程序计数器PC是在控制器中设置的一个专用寄存器，用来存放当前要执行的指令在存储器中的位置信息（即存储器地址），以便根据此地址去读取指令。
（2）指令寄存器IR是用来暂时存放从存储器中取出的当前要执行指令的操作码的这么一个寄存器。
（3）指令译码器ID是对指令操作码进行分析，在其输出端产生各种控制电平，以形成相应的微操作，用以实现指令执行过程中所需要的功能控制的这么一个译码器。
25．什么叫例行程序？什么叫机器周期、取指周期和执行周期？本章所论模型式计算机的机器周期包括几个时钟周期（机器节拍）？机器周期是否一定是固定不变的？
答：例行程序是由控制部件内部的结构确定了的各条指令的执行步骤，机器周期是指一条指令从取指到执行完所需的时钟周期数。取指周期为从PC开始输出使程序存储器中的指令进入IR到PC+1为止的时钟周期数。执行周期为从指令进入控制器起至执行完的时钟周期数。本章所论模型计算机的机器周期包括6个时钟周期，在这里机器周期是固定的，但是对于不同的计算机而言，机器周期就不一定是固定的了。
26．何谓总线？它有哪几类？它们的主要功能是什么？
答：将多个装置或部件连接起来并传送信息的公共通道称为总线。
总线通常有如下三种类型：
① 数据总线（DB）：专门传送数据信息。
② 地址总线（AB）：专门传送地址信息。
③ 控制总线（CB）：专门传送控制信息。
27．微型计算机系统的硬件和软件包括哪些部分？各部分的作用是什么？
答：硬件系统主要包括主机箱、显示器、键盘和打印机等。主机箱内装有主机板、光盘和硬盘驱动器、电源等，CPU、内存储器和I/O接口电路等装在主机板上，一般主机板上还留有扩展插槽，以备用户扩展其他功能。硬件系统是运行各种软件的支持平台。
计算机的软件系统包括系统软件和应用软件。系统软件是为了最大限度地发挥计算机的功能，便于使用、管理和维护计算机硬件的软件，它也是应用软件的支撑软件，可以为应用软件提供很好的运行环境。应用软件是指用户为了解决某一领域的实际问题而编制的计算机应用程序，具有明显的针对性和专用性。
28．什么叫单片机？和一般型计算机相比，单片机有何特点？
答：单片是在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、定时器/计数器、中断控制、各种输入/输出（I/O）接口（如并行I/O口、串行I/O口和A/D转换器）等为一体的器件。
一般微型计算机的基本结构由CPU（运算器、控制器）、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成，各部分通过外部总线连接而成为一体。单片机的结构是在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器、定时器/计数器、中断控制、各种输入/输出接口（如并行I/O口、串行I/O口和A/D转换器）等，它们通过单片机内部总线连接而成为一体。
29．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（ ）和（ ）。
答：微控制器和嵌入式控制器。
30．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？
答：基本芯片为8031、8051、8751。
8031内部包括1个8位CPU、128BRAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。
8051是在8031的基础上，片内又集成有4KBROM，作为程序存储器，是1个程序不超过4KB的小系统。
8751是在8031的基础上，增加了4KB的EPROM，它构成了1个程序小于4KB的小系统。用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。
31．MCS-51系列单片机与51系列单片机的异同点是什么？
答：51系列单片机与MCS-51系列单片机的内核结构和指令系统完全兼容，前者相比后者制造工艺得到改进，并且片内资源有所增加。
32．说明单片机主要应用在哪些领域。
答：单片机主要应用领域为：工业自动化；智能仪器仪表；消费类电子产品；通信方面；武器装备；终端及外部设备控制；多机分布式系统。