系统

1.1 复 习 要 点

重点掌握内容：

1． 计算机中常用数制（二进制、八进制、十进制、十六进制）的表示方法及相互之间的转

换。

2． 计算机中对带符号数采用的原码、反码、补码的表示方法及相互之间的转换。

3． 计算机中基本的信息编码方式（如ASCII码、BCD码）的特点和相互之间的转换。 4． 微机系统的总线结构。 5． 计算机的工作过程。

6． 几个重要概念：位，字节，字，指令，指令系统，程序，操作码，地址码，总线

了解内容：

1． 高档微机中采用的先进计算机技术。 2． 现代微机系统的组成结构。

1.2 内 容 提 要

1.2.1 计算机中数据信息的表示

计算机中所有信息均以二进制形式存在，其中数据信息又可区分为数值型数据和非数值型数据。数值型数据可以用二进制、八进制、十进制、十六进制或BCD码来表示，并有无符号数和带符号数的区别；而非数值型数据则根据不同情况采用不同编码规则加以解释。 一、 数值型数据的表示 1． 计算机中的常用数制：

计算机中常用数制有二进制、八进制、十进制和十六进制， 不同的计算机语言中各种进制的表示方法不完全相同。如在本课程涉及的80X86型汇编语言中一般可采用如下几种形式表示十进制数据65：

十进制：65 二进制：01000001B 八进制：101Q 十六进制：41H 2． 计算机中常用数制间的转换：

计算机内部总是采用二进制对数据进行存储和处理（因为二进制表示数据形式最简单，物理上最可靠，运算规则也最简单），而日常生活中人们经常使用的是十进制，因此二进制和十进制之间的转换是最基本的。其他如八进制和十六进制的引入只是为了解决二进制读写不方便的问题，所以一般八进制和十六进制与二进制之间的转换也需要非常熟练，而与十进制之间的转换建议通过二进制来完成。

转换规则： （1） 二进制转换为十进制：按权位值展开相加

十进制转换为二进制：整数部分除2取余，小数部分乘2取整（注意一个十进制小数

未必能用有限位的二进制小数精确表示，有时应根据精度的要求来确定需要二进制小数位数）

（2） 二进制转换为八进制：整数部分由小数点向左，小数部分由小数点向右，每三位二进

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制数转换为一位八进制数

八进制转换为二进制：每一位八进制数用相应的三位二进制数代替 （3） 二进制转换为十六进制：整数部分由小数点向左，小数部分由小数点向右，每四位二

进制数转换为一位十六进制数

十六进制转换为二进制：每一位十六进制数用相应的四位二进制数代替 （4） 八进制转换为十进制：按权位值展开相加

十进制转换为八进制：建议先转换为二进制，再转换为八进制 （5） 十六进制转换为十进制：按权位值展开相加

十进制转换为十六进制：建议先转换为二进制，再转换为十六进制 3． 计算机中带符号数的表示：

计算机中无论数值还是数的符号，都只能用0、1来表示。通常我们约定将二进制数的最高位作为符号位，“0”表示正号，“1”表示负号。这种在计算机中使用的、连同符号位一起数字化了的数称为机器数。带符号数的机器数有三种表示方法，即原码、反码和补码。其中： （1） 原码表示法是最简单的机器数表示法，用二进制的最高位表示符号位，数值部分就是

原来的数值。原码表示法的优点是直观，但因为这种表示法表示的数据符号位和数值位是不等同的，所以实现加减运算的规则比较复杂。字长为N的原码表示的真值范围

－－

为 －(2N1－1) ～ ＋(2N1－1)。 （2） 反码表示法将符号位和数值位等同看待，即符号位可以和数值位一起参加运算，因此

比原码表示法的运算规则简单。但用反码表示法表示的＋0和－0是不同的。字长为N

－－

的反码表示的真值范围同原码一样，为 －(2N1－1) ～ ＋(2N1－1)。 （3） 补码表示法是计算机中最普遍采用的数据表示方法。用补码表示的数据符号位可以参

与运算，从而可以使减法运算转换为加法运算，简化了机器的运算器电路；同时，在补码表示法中，0的表示形式是唯一的。不过在补码表示法中，负数的表示范围比正数的表示范围要宽（能多表示一个最负的数）。字长为N的补码表示的真值范围为

－－

－(2N1 ) ～ ＋(2N1－1)。

原码、反码和补码的计算规则如下： （1） 根据题目条件确定计算机字长，将数据数值部分（即数据绝对值）按进制转换规则转

换为（字长－1）位的二进制数值； （2） 对正数，在得到的二进制数值前补0即得到其原码，且原码＝反码＝补码； （3） 对负数，在得到的二进制数值前补1即得到其原码；在保持符号位为1的条件下（即

符号位保持不变），原码数值部分与反码数值部分、补码数值部分有如下转换关系：

按位取反原码数值 反码数值 原码数值 按位取反加 1 补码数值

如，已知计算机字长为16位，对十进制数据＋65和－65分别有如下表示形式：

＋65的原码：0000000001000001 反码：0000000001000001 补码：0000000001000001 －65的原码：1000000001000001 反码：1111111110111110 补码：1111111110111111 4． 计算机中无符号数的表示：

所谓无符号数，就是指正数，因此与带符号数相比，无符号数可以不必考虑符号位，即机器字长的全部位数均用来表示数值大小。可见同样字长表示的无符号整数的最大值比带符号整数的最大正值要大一倍。

我们没有提到八进制数和十六进制数的符号位问题，习惯上一般也不用八进制和十六进制来表示带符号数（除非为了书写方便）。

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另外，一般微机中还专门设有十进制数的计算指令以方便用户直接对十进制数进行处理，如80X86CPU中采用8421BCD编码对十进制数串进行压缩和非压缩的存储后就可以直接利用相应的指令进行十进制数据的加减运算了。当然，BCD码一般也不用来表示带符号数。 二、 非数值型数据的表示

所谓非数值型数据，一般也就是我们所说的字符数据，包括字符（串）、汉字、图形、声音等各种数据。通常情况下，它们不用来表示数值大小，也不对它们进行算术运算。 1． 计算机中字符及字符串的表示：

计算机中用的最多的非数值型数据就是字符及字符串。字符编码方式很多，现在最广泛使用的是美国国家标准信息交换码（即ASCII码）： （1） ASCII-7编码用7位二进制表示一个字符，共可表示128个不同的字符。在计算机内

存放时一般一个字符占有一个字节（8个二进制位），未参加编码的最高位可添0用于与汉字区分，或可根据实际情况用做奇偶校验位。 （2） ASCII-8编码用8位二进制表示一个字符，共可表示256个不同的字符。

本课程中采用ASCII-7编码来表示字符及字符串。注意ASCII-7编码中0～9十个数字对应的编码为30H～39H，将该编码的高四位清0后正好与非组合BCD的存放形式一致。如：一个十进制数1234，在内存中以字符串形式存放时是31H、32H、33H、34H连续四个字节，而在内存中以BCD码形式存放时是01H、02H、03H、04H连续四个字节。

此外，最好也能记住以下对应关系：A～F的ASCII码为41H～46H，a～f的ASCII码为61H～66H，换行符的ASCII码为0AH，回车符的ASCII码为0DH。 2． 计算机中汉字的表示：

汉字处理技术是我国计算机推广应用工作中必须要解决的问题。目前我国计算机内部汉字的存放遵循国家标准GB2313-80（国标码表），规定每个汉字（或符号）用两个字节表示，每个字节7位编码。不过注意，汉字在计算机内是以两个字节的形式存放的，为了与字符相区别，将每个字节中未编码的最高位置1。

随便说一下，汉字在计算机中除了考虑内码之外，有时还要考虑输入码（即外码）。一个汉字的内码是唯一的，而外码可以有多个（与不同的输入法有关）。 3． 其他：

计算机中处理的其他数据信息如图像、声音等也分别有自己的编码规则，有兴趣的读者可以参看相关资料。

1.2.2 微型计算机系统的总线结构

前面我们已经了解了微机系统的硬件组成，实际上由于集成电路的飞速发展，微机系统从70年代开始就采用了以总线为中心的标准结构，计算机的各个部件之间都通过总线进行连接。所谓总线，是指一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接受各部件的信息。采用总线结构，可使微机的系统构造更方便，并具有更大的灵活性和更好的可扩充性、可维修性。

根据微机系统中总线所处位置的不同（或者说根据总线上数据传送范围的不同），可将总线分为四级，如图1-1所示： （1） 片内总线：指CPU内部总线，用于连接CPU内部的运算器、控制器、寄存器等部件。

为减小CPU芯片面积，所有数据和控制信息都在一组总线上传送，即所谓的单总线。 （2） 片（间）总线：指主板上各芯片之间的总线，用于连接CPU与主板上的其他芯片。按

总线中各信号线功能的不同，又分为地址总线、数据总线和控制总线，即所谓的三总线。

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（3） （系统）内总线：指主板与I/O扩展板之间的总线，一般都遵循一定的标准，如目前

多采用的ISA标准、EISA标准和PCI标准等。 （4） （系统）外总线：指微机与其他设备、系统之间的总线，一般也遵循一定的标准，习

惯上又称为接口，如串行接口、并行接口、USB接口等。

微机系统 扩展其 他 主板 存储 接口板微 机 CPU 芯片系 统

运算器

④③ 控②① 制

器 其 他

扩展I/O仪 器 寄存器 接口板芯片系 统

图1-1 微机系统的四级总线示意图

本课程以后的内容将以CPU为核心，主要从片（间）总线的角度分析微机系统的组成和工作原理。如图1-2所示。

ABC P U DBCB三总线RAM ROM I/O接口 外 设 图1-2 微机系统的总线结构框图

另外，根据总线组织方式的不同还可把总线结构分为单总线结构、双总线结构和双重/多重总线结构三类。图1-2所示实际为单总线结构。因为单总线结构简单，成本低，一般中低档微机都采用这种结构。其他两种总线结构的特点请参考本章习题第三题答案。

1.2.3 微型计算机的工作原理和过程

同其他冯•诺依曼型计算机一样，微机的工作原理也是基于“存储程序控制”概念的，也就是说其工作过程本质上就是执行程序的过程；而程序是由若干条指令组成的，计算机逐条执行程序中的每条指令，就可以完成一个程序的执行，从而完成一项特定的工作。因此，了解微机的工作过程，就是要了解指令执行的基本过程：微机每执行一条指令都分成取指令（Fetch）、分析指令（Decode）和执行指令（Execute）三个阶段。

1.2.4 高档微机中应用的现代先进计算机技术

微型计算机发展至今，除普遍采用了小、中、大型计算机中早已采用的堆栈、中断、DMA、多寄存器结构等技术之外，目前的各种16/32位微机中又相继引入了其他一些先进的计算机软硬件技术。

1． 微程序控制技术

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所谓微程序控制技术，就是将原来由硬件电路控制的指令操作步骤改用微程序来控制。其实质是将计算机的操作分解为许多微操作，每步微操作对应一个微命令，由微命令组成微指令，由微指令可编制一段微程序，这段微程序运行时执行一系列微操作从而完成一条机器指令。微程序控制技术的基本特点是：将每条机器指令对应的微操作序列转化为一段微程序存于可编程只读存储器中，通过编程重写只读存储器的内容（改变微程序）就可以很容易地改变或增加指令功能，有利于微处理器的更新换代。 2． 流水线技术

流水线技术是一种将每条指令分解为多步，并通过增加硬件来使得各步可以重叠操作，从而实现几条指令并行处理的技术。采用流水线技术后，并没有加快单条指令的执行速度，而是通过多条指令的并行操作从整体上加快了指令流速度，缩短了程序执行时间。 3． 高速缓冲存储器技术

高速缓冲存储器技术就是在CPU和常规主存储器之间增设一级或两级高速小容量存储器以加快运算速度的技术。由于程序一般都按顺序执行，且具有代码存放的局部性，因此CPU对存储器的访问大多在相邻的单元进行；只要预先把小部分最近要运行的程序代码调入高速缓存，就可以使CPU在大部分的时间内可以从高速缓存而不是相对低速的主存储器中取得指令，从而提高运行速度。采用高速缓冲存储器技术的根本目的就是解决CPU与常

规主存储器在速度上的不匹配问题。 4． 虚拟存储器技术

虚拟存储器技术是一种通过软件和硬件的综合，即通过在内、外存储器之间增加一定的软件和硬件支持来扩大用户可用内存空间的技术。采用虚拟存储器技术后用户就可以透明地使用速度接近内存却具有外存容量的假想存储器了。实际上，采用虚拟存储器技术的根本目的就是要增大用户的可利用内存空间，使编程人员在写程序时不用考虑计算机的实际内存容量。

5． 乱序执行技术

一般的计算机都采用顺序执行技术，其实质是按内存中指令存放的顺序不断地取出和执行指令；虽然中间会有一些分支跳转，但从整个执行过程来看，仍然属于顺序执行。

乱序执行技术就是允许指令按不同于程序中指定的顺序发送给执行部件的一套方法。通过把不能立刻执行的指令搁置在一边而把能立刻执行的后续指令提前处理，可以避免拖延处理器的运行从而加速程序的执行过程。乱序执行技术从本质上来说是数据流驱动的，不同于传统的指令流驱动。 6． CISC与RISC结构

CISC（复杂指令集计算机）结构的主要特点是：拥有更大的指令集、更多的寻址方式、更丰富的专用寄存器和更强的指令计算功能。RISC（精简指令集计算机）结构的主要特点是：具有一个有限的简单的指令集、强调寄存器的优化使用、强调指令流水线的优化使用。

CISC结构的计算机通过增加指令功能可以有效地完成不断复杂化的任务；但计算机发展到一定程度后一些过于复杂和深奥的指令将很少用到，而这些指令会使计算机控制器部分的设计变得非常复杂，由此RISC结构的优点就显现出来。但单纯地说CISC技术更先进还是RISC技术更先进都是不对的。实际上，CISC技术的复杂性在于硬件，在于CPU芯片中控制器的设计与实现；而RISC技术的复杂性在于软件，在于编译程序的编写与优化。竞争的结果很可能是两种技术的有机融合。

1.2.5 几个重要概念

位（BIT）：是计算机所能表示的最基本最小的数据单元。由于计算机中广泛采用二进制

。 数，所以位就是指一个二进制位，它只有两种状态：“0”和“1”

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字节（BYTE）：为了表示方便，计算机中把相邻的8个二进制位称为一个字节。字节的长度是固定的，它一般用作存储容量的单位。

字（WORD）：是计算机内部进行数据传输和处理的基本单位，通常它与计算机内部的寄存器、运算器及数据总线宽度一致。字中所包含的二进制位数称为字长，字长是微机的主要性能指标之一。不同型号的计算机的字长是不同的。

指令（INSTRUCTION）：是规定计算机执行某些操作的命令。一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码。指令包括操作码和操作数（地址码）两部分。

指令系统（INSTRCTION SET）：一台计算机的所有指令的集合就构成该机的指令系统。指令系统准确地定义了计算机的处理能力。不同型号的计算机有着不同的指令系统，从而形成各种型号计算机的特点和相互之间的差异。

操作码（OPCODE）：指令的一部分，用于指明要完成操作的性质，如加、减、乘、除、数据传送、移位、跳转等。

操作数（OPERAND）：指令的一部分，用于指明参加操作的数据本身或数据的存放地址，以及运算结果送往何处。

程序（PROGRAM）：为解决某一具体问题或为达到某些目的而编制的相互联系的指令序列称为程序。用机器语言编写的程序称为机器语言程序，这是能被计算机直接理解和执行的二进制代码形式；用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，因为计算机不能直接识别，必须用汇编程序将其翻译为目标程序（机器语言程序），这个翻译过程称为汇编；而用其他一些高级语言编写的程序称为高级语言源程序，计算机也不能直接识别，要用相应的解释或编译程序将其翻译为目标程序（机器语言程序），这个翻译过程相应地被称为解释或编译。

1.3 习 题 解 答

1. 什么叫微处理器？什么叫微型计算机？什么叫微型计算机系统？这三者有什么联系和区别？

答：微处理器（Microprocessor，简称μP或MP）是指微缩的CPU大规模集成电路，其职能是执行算术、逻辑运算和控制整个计算机自动地、协调地完成操作；

微型计算机（Microcomputer，简称μC或MC）是以微处理器为核心，配上大规模集成电路的RAM、ROM、I/O接口以及相应的辅助电路而构成的微型化的计算机装置；

微型计算机系统（Microcomputer System）是以微型计算机为核心构成的某种特殊用途的应用系统；

实际上，微型计算机是我们普通意义上提到的计算机的一种，而微处理器是微型计算机的核心，微型计算机系统则是微型计算机在不同应用场合下的扩展。

（注意，对于微型计算机和微型计算机系统的区别在不同的参考书上可能有不同的解释。其中一种看法是：微型计算机是指纯硬件设备（也就是所谓的裸机），微型计算机系统才是真正包括软件和硬件在内的、有实用价值的微型计算机设备；另一种看法是：微型计算机是具有最简单软、硬件配置的微型计算机设备，而微型计算机系统是指具有较丰富的软硬件配置、适用于某些特别应用场合的微型计算机设备。本书认为，这两个概念的区别在目前来说不是非常明显和非常重要，因此采用了比较含糊的说法。）

2. 什么叫冯·诺依曼型计算机？它的内涵是什么？这种计算机的程序运行是由指令流驱动的还是数据流驱动的？

答：冯·诺依曼型计算机是1944年由著名数学家冯·诺依曼提出的新型系统结构的计算机，它采用程序存储和程序控制原理工作。具体地说，这种计算机由运算器、控制器、存

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储器、输入设备、输出设备等五个部件构成，它采用二进制计算、存储程序，并在程序控制下自动执行。时至今日，计算机基于冯·诺依曼机的基本结构仍未有大的改变。

这种计算机的程序运行是由指令流驱动的。

3. 为什么把微型计算机的基本结构说成是总线结构？试简述总线结构的分类及其优缺点。 答：微型计算机的各个硬件组成部分之间实际上是通过各种总线联系在一起的，所以我们也把微型计算机的基本结构说成是总线结构。采用总线结构，可使微型计算机的系统构成比较方便，并且具有更大的灵活性和更好的可扩展性、可维修性。 根据总线组织方式的不同，可把总线结构分为单总线、双总线、双重总线三类。单总线结构的微机系统中各种信息在同一组总线上传送，这种微机逻辑结构简单，成本低廉；双总线结构的微机系统中将I/O总线和存储器总线分开处理，这样相当于展宽了总线带宽，提高了总线的数据传输速率，但多种总线的分别管理会加重CPU的负担；双重总线结构的微机系统中将总线分成局部总线和全局总线两个层次，两种总线可以并行工作，使等效总线带宽增加，系统数据处理和数据传输效率的提高更明显。

4. 微处理器内部一般由哪些基本部件组成？试简述它们的主要功能。 答：微处理器内部一般由算术逻辑单元、控制与定时单元、总线与总线缓冲器及寄存器阵列等四个基本部件组成。其中： 算术逻辑单元ALU即我们所说的运算器，是对二进制进行算术运算和逻辑运算的部件； 控制与定时单元即我们所说的控制器，是发布操作命令的机构，计算机执行程序时它负责逐条地取出指令、分析指令和执行指令； 微处理器内部总线负责在微处理器内部各部件之间传送信息，而总线缓冲器用来隔离微处理器内部总线和外部总线，以避免可能的总线冲突； 寄存器阵列用于在微处理器内部临时存放数据和地址。

5. 什么叫机器数？什么叫真值？试综述有符号数和无符号数的机器数主要有哪些表示方法。 答：一般数学上用“+”、“－”号加上数值大小表示数据的形式我们称为数据的真值，如＋15、－25等；而计算机中用二进制表示的、符号也数码化了的带符号数称为机器数，如＋15可以表示为00001111，－25可以表示为10011001（原码形式）。

计算机中，无符号数可以直接用二进制、八进制、十六进制或BCD码等形式来表示；而带符号数可以用二进制、八进制或十六进制的原码、反码、补码三种方式来表示。

6. 将下列二进制数分别转换成十进制、八进制、十六进制数和BCD数：

（1）1011,0110.0011 （2）101.1011,01 （3）1001.0101,1 （4）1001,1001.101

(1) (1011,0110.0011)2=（182.1875）10＝（266.14）8＝（0B6.3）16 =（0001,1000,0010.0001,1000,0111,0101）BCD (2) (101.1011,01)2=（5.703125）10＝（5.55）8＝（5.B4）16 =

（0101.0111,0000,0011,0001,0010,0101）BCD

(3) (1001.0101,1)2=（9.34375）10＝（10.26）8＝（9.58）16 =

（1001.0011,0100,0011,0111,0101）BCD

(4) (1001,1001.101)2=（153.625）10＝（231.5）8＝（99.A）16 =

（0001,0101,0011.0110,0010,0101）BCD

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7. 将下列十六进制数分别转换成二进制、八进制、十进制和BCD数：

（1） 5D.BA （2） 12.C1 （3） 93D.5D （4） E4B.7C

(1) (5D.BA)16=（0101,1101.1011,1010）2＝（135.564）8＝（93. 7265625）10 =（1001,0011.0111,0010,0110,0101,0110,0010,0101）BCD

(2) (12.C1)16=（0001,0010.1100,0001）2＝（22.602）8＝（18. 75390625）10 =（1001,0011.0111,0010,0110,0101,0110,0010,0101）BCD

(3) (93D.5D)16=（1001,0011,1101.0101,1101）2＝（4475.272）8＝（2365. 36328125）10 =（0010,0011,0110,0101.0011,0110,0011,0010,1000,0001,0010,0101）BCD (4) (0E4B.7C)16=（1110,0100,1011.0111,1100）2＝（7113.37）8＝（3659.484375）10 =（0011,0110,0101,1001.0100,1000,0100,0011,0111,0101）BCD

8. 完成下列二进制数的运算：

（l）101＋1.01 （2）1010.001－10.1 （3）－1011.0110,1－1.1001 （4）10.1101－1.1001 （5）11,0011/11 （6）（－101.01）/（－0.1） (1) (101+1.01)2=（110.01）2

(2) (1010.001-10.1)2=（1100.101）2

(3) (-1011.0110,1-1.1001)2=（-1100.1111,1）2 (4) (10.1101-1.1001)2=（1.0100）2 (5) (11,0011/11)2=（1,0001）2 (6) (-101.01/-0.1)2=（1010.1）2

9. 完成下列十六进制数的运算：

（1）11.A＋8D2.8F （2） 5D.16＋A4.95

（3）E27.5C－5B.E2 （4） 4C.1D－E2D.F (1) (11.A+8D2.8F)16=（8E4.2F）16 (2) (5D.16+A4.95)16=（101.AB）16 (3) (E27.5C-5B.E2)16=（DCB.7A）16 (4) (4C.1D-E2D.F)16=（-DE1.D3）16

10. 完成下列BCD数的运算，并按二-十进制调整的规律进行调整。

（1）0010,0101＋0011,0111

（2）0011,0110,1000＋0111,1001,0100 （3）0110,0001－0010,0110

（4）1000,0101,0111－0001,0110,1001

(1) (0010,0101+0011,0111)BCD=（0110,0010）BCD

(2) (0011,0110,1000+0111,1001,0100)BCD=（0001,0001,0110,0010）BCD (3) (0110,0001-0010,0110)BCD=（0011,0101）BCD

(4) (1000,0101,0111-0001,0110,1001)BCD=（0110,1000,1000）BCD

11. 完成下列逻辑运算：

（1）1011,0101∨1111,0000 （2）1101,0001∩1010,1011

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（3）1010,1011 ⊕ 0001,1100

(1) (1011,0101∨1111,0000)2=（1111,0101）2 (2) (1101,0001∧1010,1011)2=（1000,0001）2 (3) (1010,1011⊕0001,1100)2=（1011,0111）2

12. 写出下列字符的 ASCll码（查ASCII码表）：

（1）T （2）2 （3）P （4）＞ （5）DLE （6）DEL （7）ACK （8）ETB (1) （T）ASCII ＝54H (2) （2）ASCII ＝32H (3) （P）ASCII ＝50H (4) （>）ASCII ＝3EH (5) （DLE）ASCII ＝10H (6) （DEL）ASCII ＝7FH (7) （ACK）ASCII ＝06H (8) （ETB）ASCII ＝17H

13. 写出下列十进制数的原码、反码和补码表示（用8位二进制数表示，最高位为符号位）： （1）13 （2）120 （3）35 （4）－127

(1) (13)10=（0000,1101）原码＝（0000,1101）反码＝（0000,1101）补码 (2) (120)10=（0111,1000）原码＝（0111,1000）反码＝（0111,1000）补码 (3) (35)10=（0010,0011）原码＝（0010,0011）反码＝（0010,0011）补码 (4) (－127)10=（1111,1111）原码＝（1000,0000）反码＝（1000,0001）补码

14. 选择题：

（1）下列无符号数中最小的数是（ ）。 A．(01A5)H B．(1,1011,0101)B

C．(2590)D D．(3764)O （2）下列无符号数中最大的数是（ ）。 A．(10010101)B B．(227)O C．(96)H D．(143)D

（3）在机器数（ ）中，零的表示形式是惟一的。 A．补码 B．原码 C．补码和反码 D．原码和反码

（4）定点8位字长的字，采用2的补码形式时，一个字所能表示的整数范围为（ ）。 A. －128～＋127 B．－127～＋127 C. 一129～＋128 D．－128～＋128

（5）若下列字符码（ASCII）中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是（ ）。

A．11001011 B．11010110 C．11000001 D．11001001

答案：（1）A （2）B （3）A （4）A （5）D

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15. 如何理解微型计算机的工作过程？它的本质是什么？ 答：微型计算机的工作过程是：在预先存放在存储器中的程序的控制下，自动地、逐条地从存储器中取指令，分析指令，执行指令，再取下一条指令，如此周而复始地执行指令序列。这实际上就是冯·诺依曼关于计算机的程序存储和程序控制的基本原理。

16. 一般指令的执行由哪几段操作组成？各段操作的任务是什么？ 答：一般指令的执行是分三个阶段进行的：取指令、分析指令和执行指令。其中： 取指令阶段的任务是根据程序计数器PC中的值，从存储器读出现行指令，送到指令寄存器IR，然后PC加1指向下一条指令地址； 分析指令阶段的任务是将IR中的指令操作码译码，分析其指令性质； 执行指令阶段的任务是取出操作数，执行指令规定的操作。

17. 什么叫微程序控制技术？ 答：所谓微程序控制技术，就是将原来由硬件电路控制的指令操作步骤改用微程序来控制。采用微程序控制技术后，将计算机的每一步操作当作一个微命令，由微命令组成微指令，由微指令编一段微程序，这段微程序执行一系列微操作完成一条机器指令。微程序控制技术的采用有利于加快微处理器的更新换代，如要改变CPU的功能，只需更换微程序即可。

18. 什么叫流水线技术？试简述流水线的工作原理。 答：流水线技术是一种将每条指令分解为多步，并让各步操作重叠进行，从而实现几条指令并行处理的技术。流水线技术是通过增加计算机硬件来实现的。比如，CPU中如果包括独立的取指令结构、指令译码机构、地址生成结构、取操作数结构、执行指令结构和写结果结构等硬件设施，则这些硬件可保证多条指令的并行处理，即第一条指令进入译码机构时，第二条指令就可被取指令机构读入；第一条指令送到地址生成机构中时，第二条指令可进入译码机构，而同时第三条指令就可被取指令机构读入……

19. 什么叫高速缓冲存储器技术和虚拟存储器技术？微型机中采用这两种存储器技术的根本目的是什么？ 答：高速缓冲存储器技术是指在CPU与常规主存储器之间增设一级或两级高速小容量存储器的技术，这里增设的高速小容量存储器即称为高速缓冲存储器；

虚拟存储器技术是在内存储器和外存储器之间增加一定的硬件和软件支持，使编程人员在必要时可以透明地将外存储器当作内存储器来用；

高速缓冲存储器技术的采用可以加快计算机的运算速度，而虚拟存储器技术的采用是为了扩大用户可用存储空间。

20. 什么叫乱序执行技术？依你的理解，乱序执行技术对传统的冯·诺依曼计算机体系结构是不是一种冲击？ 答：所谓乱序执行技术就是允许指令按照不同于程序中指定的顺序发送给执行部件的一套方法。该技术通过把不能立刻执行的指令搁置在一边而把能立刻执行的后续指令提前处理，可以避免拖延处理器运行，缩短程序的执行时间。 应该说，乱序执行技术不是对传统的冯·诺依曼体系结构的冲击，而是对它的一种补充。因为乱序执行技术只是在可控制的小范围内暂时打乱程序指令的处理顺序，从宏观上来看，该技术最终保证了整个程序依然按照预定的顺序执行。

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21. PC系列微机系统由哪几个基本部分组成？其中主机箱内一般包含哪些基本配置？

答：PC系列微机系统的硬件部分由主机和外部设备组成。其中主机箱内主要包括主板（安装有CPU，并提供内存及其他外设的接口/插槽）、内存条、磁盘驱动器、各类适配器插卡（如显卡、声卡、网卡等）及电源；外部设备则包括显示器、键盘、鼠标、打印机、扫描仪等，通常必备的标准I/O设备是显示器和键盘，其他为可选配置。

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