微机原理习题与答案

习 题

习题一

1．1 电子计算机分成几代？各代计算机有那些特点？

解：大体上可以分为五代（电子管、晶体管、集成电路、VLSI，以及智能超级计算机时代），但是第五代计算机的定义尚未统一，也有第六代计算机的说法。 1．2 电子计算机有那些特点？有那些主要的应用？

解：速度快、精度高、具有记忆与逻辑判断能力、自动执行程序，交互性能好，多种信息表达方式，等等。 主要应用包括：科学计算、自动控制、信息处理、辅助设计、办公自动化、娱乐教育、通讯、电子商务，等等。

1．3 微型计算机与大中型计算机的主要区别是什么？

解：微型计算机广泛采用高集成度的器件，尽量做到小型化，以便家庭、办公室和移动便携的商业应用。 1．4 当前微型计算机的发展趋势是什么？

解：（1） 发展高性能的32位微处理器；（2） 发展专用化的单片微型计算机；（3） 发展带有软件固化的微型计算机；（4） 发多微处理机系统和计算机网络；（5） 充实和发展外围接口电路。

1．6 为什么计算机采用二进制作为运算的基础？为什么计算机中同时又采用十进制和十六进制表示数字？ 解：二进制数的运算简单且易于进行逻辑判断，与此相对应的两电平数字电路也容易实现且工作可靠。采用十六进制是为了简化表达，因为一位十六进制数字等于四位二进制数字。采用十进制是为了与常人的思维方式兼容，便于一般人员使用计算机。

1．7 二进制数字与十六进制数字之间有什么关系？

解：一位十六进制数字等于四位二进制数字。例如1010B用十六进制表示即为0AH 1．8 什么是模？钟表系统中小时、分钟、秒计数的模各是多少？

解：模数从物理意义上讲，是某种计量器的容量。在计算机中，机器表示数据的字长是固定的。对于n位数来说，模数的大小是：n位数全为1，且最末位再加1。 小时的模是12，分钟的模是60，秒的模是60。

1．9 计算机中为什么大都采用补码表示数据？它有什么优点？

解：数的原码表示形式简单，适用于乘除运算，但用原码表示的数进行加减法运算比较复杂，引入补码之后，减法运算可以用加法来实现，从而简化机器内部硬件电路的结构，且数的符号位也可以当作数值一样参与运算，因此在计算机中大都采用补码来进行加减法运算。而且用补码表示数据，0就只有一种表示方法。 1．10 什么是ASCII码？它能表示多少信息？

解：ASCII码英文全称America Standard Code for Information Interchange，中文意思：美国信息交换标准码。ASCII码划分为两个集合：128个字符的标准ASCII码和附加的128个字符的扩充和ASCII码。第0～32号及第127号(共34个)是控制字符或通讯专用字符，第33～126号(共94个)是字符，其中第48～57号为0～9十个阿拉伯数字；65～90号为26个大写英文字母，97～122号为26个小写英文字母，其余为一些标点符号、运算符号等。在计算机的存储单元中，一个ASCII码值占一个字节(8个二进制位)，其最高位(b7)用作奇偶校验位。

1．11 什么是计算机发展中的“摩尔定律”？

解：30多年前，37岁的美国科学家戈登·摩尔在一本杂志上发表了一篇文章，大胆提出了后来为世人称之为\摩尔定律\的论 述。摩尔在文中提出了这样的观点：处理器（CPU）的功能和复杂性每年（其后期减慢为18个月）会增加一倍，而成本却成比例地递减。

1．12 分别用二进制、八进制和十六进制表示下列十进制数据： （1）100 （3）1000

（2）200 （4）10000

解：（1）1100100，144，64 （2）11001000，310，C8

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（3）1111101000，1750，3E8 （4）10011100010000，23420，2710 1．13 将下列十进制数转换为二进制数： （1）175 （2）257 （3）0．625

（4）0．156250

解：（1）10101111（2）100000001（3）0.101（4）0.00101 1．14 将下列二进制数转换为BCD码： （1）1101

（2）0．01 （3）10101．101

（4）11011．001

解：（1）00010011（2）0.00100101 （3）00100001.011000100101 （4）00100111.000100100101

1．15 将下列二进制数分别转换为八进制数和十六进制数： （1）10101011

（2）1011110011 （3）0．01101011

（4）11101010．0011

解：（1）253，AB（2）1363, 2F3（3）0.326，0.6B（4）352.14，EA.3 1．16 分别选取字长为8位和16位，写出下列数据的原码、反码。 （1）X= +31

（2）Y= -31 （3）Z= +169

（4）W= -169

解：（1）00011111，00011111；0000000000011111，0000000000011111 （2）10011111，11100000；1000000000011111，1111111111100000 （3）0000000010101001，0000000010101001 （4）1000000010101001，1111111101010110

1．17 分别选取字长为8位和16位，写出下列数据的原码、补码。 （1）X= +65

（2）Y= -65 （3）Z= +129

（4）W= -257

解：（1）01000001，01000001；0000000001000001，0000000001000001 （2）11000001，10111111；1000000001000001，1111111110111111 （3）0000000010000001，0000000010000001 （4）1000000100000001，1111111011111111

1．18 已知数的补码形式表示如下，分别求出数的原码与真值。 （1）[X]补= 0 ．10011 （2）[Y]补= 1 ．10011 （3）[Z]补= FFFH

（4）[W]补= 800H

解：（1）0.10011，0.59375 （2）1.01101，-0.40625 （3）801H，-1 （4）800H，-0

1．19 如果将FFH与01H相加，会产生溢出吗？ 解：不会（FF=-1，-1+1=0）

1．20 选取8位字长，分别用补码计算下列各式，并且判断是否有进位及溢出？ （1）01111001+01110000 （2）-01111001-01110001

（3）01111100-01111111

（4）-01010001+01110001

解：（1）11101001 最高有效位有进位，符号位无进位，有溢出 （2）00010110 最高有效位无进位，符号位有进位，有溢出

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习 题

（3）11111101 最高有效位无进位，符号位无进位，无溢出 （4）00100000 最高有效位有进位，符号位有进位，无溢出 1．21 用16位补码计算下列各式，并判断结果是否有进位及溢出：

（1）1234+5678H

（2）8888H-9999H

（3）-3456H-8899H

（4）-7788H+0FFFFH

解：（1）68ACH，最高有效位无进位，符号位无进位，无溢出 （2）8001H, 最高有效位有进位，符号位有进位，无溢出 （3）4311H，最高有效位有进位，符号位有进位，无溢出 （4）0879H，最高有效位无进位，符号位有进位，有溢出

1．22 分别写出用下列表示方法所能够表示的有符号和无符号数据的范围：

（1）8位二进制 （3）16位二进制

（2）10位二进制 （4）32位二进制

解：（1）-128--+127，0—255 （2）-512--+511，0—1023 （3）-32768--+32767，0—65535

（4）-2147483648--+2147483647，0--4294967296 1．23 分别写出下列字符串的ASCII码： （1）10abc

（2）RF56

（3）Z#12

（4）W=-2

解：（1）00110001001100000110000101100010 （2）01010010010001100011010100110110 （3）01011010001000110011000100110010 （4）01010111001111010010110100110010

1．24 写出下列数字所代表的无符号数、有符号数和ASCII码：

（1）89H （3）1234H

（2）48H （4）8899H

解：（1）137，-9，0011100000111001 （2）72，+72，0011010000111000

（3）4660，+4660，00110001001100100011001100110100 （4）34969，-2201，00111000001110000011100100111001

1．25 已知[x+y]补=7001H，[x-y]补=0001H，试求[2x]补，[2y]补，[x]补，[y]补，x和y。 解：7002H,7000H,3801H,3800H,3801H,3800H

1．26 对于字长为24位和32位的二进制补码，分别写出其数据的表示范围的一般表达式。

各自所能够表示的负数的最小值与正数的最大值是多少？

2323解：-2 -2

-- +2-1，-8388608，+8388607

31-- +2

31-1，-2147483648，+2147483647

（2）-4.825 （4）-8800

1．27 将下列十进制数转换为24位（8位阶符阶码+16位符号及尾数）浮点数：

（1）+8.5 （3）12.48

解：（1）00000100 0100010000000000 （2）00000011 1100110100110011 （3）00000100 0110001111010111 （4）00001110 1100010011000000

1．28 设二进制浮点数的阶码为3位、阶符1位，尾数为6位、尾符1位，分别将下列各数

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表示成规格化的浮点数：

（1）1111.0111B （3）-12/128

（2）-1111.10101B （4）189/64

解：（1）01000111101 （3）10111110000

（2）01001111110 （4）00100101111

习题二

2．1 典型的“与”门、“或”门与“非”门是用什么电路实现的？ 解：可以用简单的二极管和三极管实现（详见电子技术基础教材）。 2．2 试利用三种基本门电路设计Y=A+B+C的逻辑电路。 解：

A B C ?1 A Y B C & Y

题2.2 题2.3 2．3 试利用三种基本门电路设计Y=A?B?C的逻辑电路。

2．4 什么是三态门？什么情况下需要使用三态门？试分析三态门的工作原理。 解：高电平,低电平,高阻态称为三态。可以具备这三种状态的门器件就叫做三态门。 2．5 试利用3-8译码器74LS138设计一个4-16译码器。 解：

2．6 组合逻辑电路与时序逻辑电路有什么区别？各自的用途是什么？

解：组合逻辑电路可以有若个输入变量和若干个输出变量，其每个输出变量是其输入的逻辑函数，其每个时刻的输出变量的状态仅与当时的输入变量的状态有关，与本输出的原来状态及输入的原状态无关，也就是输入状态的变化立即反映在输出状态的变化。

时序逻辑电路任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有关。也就是说，组合逻辑电路没有记忆功能，而时序电路具有记忆功能。 2．7 布尔代数和真值表是怎样的关系？各自的特点是什么？

解：布尔代数亦称开关代数或逻辑代数，可写成下述表达式：Y=f(X,Y,Z, ?)。它有两个特点：1、其中的变量X,Y,Z, ?等都只有两种可能的数值：0和1。2、函数f只有三种基本逻辑操作：“与”、“或”及“非”。

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习 题

真值表又称功能表，它是指由自变量的各种取值组合而成，反映与函数值之间对应关系的一种表格。函数取值为“1”的项数，表明函数运算多项式中的项数。 从真值表写出布尔代数式的方法可以用下面两段话来描述：

⑴ 写布尔代数式先看真值表中结果为1的项，有几项就有几个“或”项；

⑵ 每一项的各因素间是“与”关系。写该项时每个因素都写上，然后酌情取“反”。至于哪个因素要取反，要看该因素在这项里是否是“0”状态，是“0”状态则取“反”，否则不取“反”。 2．8 简述TTL电路和CMOS电路的异同之处和各自的特点。 解：TTL和CMOS电路比较：

1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。 2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。 CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。

CMOS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。 3）CMOS电路的锁定效应：

CMOS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，CMOS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。 特点：

1. TTL逻辑电平即Transistor-Transistor Logic。最小输出高电平VOHmin：2.4V ，输出低电平VOLmax：0.4V。在室温下，一般输出高电平是3.5V 输出低电平是0.2V。最小输入高电平VIHmin：2.0V ，最大输入低电平VILmax：0.8V ；它的噪声容限是0.4V。

2. CMOS逻辑电平即Complementary metal-oxide-semiconductor 。逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于0V。而且具有很宽的噪声容限。

2．9 请列出常用的TTL组合逻辑电路型号和CMOS组合逻辑电路型号。 解：TTL组合逻辑电路型号：

5400/7400系列是最流行的TTL集成器件，如：74--、74S--、74LS--、74AS--、74ALS--、74F--。 CMOS组合逻辑电路型号：

4000系列（前缀为MC的产品，则标为MC14000），40000系列为互补场效应管系列；54/74HC，54/74HCT，54/74AHC，54/74AHCT及54/74HCU系列为高速CMOS电路。

2．10 为什么常用数字电路中有2-4译码器和3-8译码器，却没有1-2译码器？ 解：用反相器即可完成1-2译码器的功能。

2．11 电子计算机主要包括哪几个组成部分？其基本功能是什么？

解：电子计算机主要包括输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。 输出设备把外算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出。 存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息。 运算器的功能是对数据进行各种算术运算和逻辑运算，即对数据进行加工处理。

控制器是整个计算机的中枢神经，其功能是对程序规定的控制信息进行解释，根据其要求进行控制，调度程序、数据、地址，协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。 2．12 半加器与全加器之间的主要区别是什么？

解：半加器电路要求有两个输入端，用以两个代表数字(A0，B0)的电位输入；有两个输出端，用以输出总和S0及进位C1。从真值表得出布尔代数式： C1=A0×B0，S0=A0⊕B0

可以用“与门”及“异或门”(或称“异门”)来实现真值表的要求。

全加器电路的要求是：有3个输入端，以输入Ai，Bi和Ci，有两个输出端，即Si及Ci+1。布尔表达式如下：

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