微型計(jì)算機(jī)原理第五版課后習(xí)題答案目錄CONTENTS緒論與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述微處理器與指令系統(tǒng)存儲(chǔ)器與I/O接口技術(shù)匯編語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)輸入輸出設(shè)備與中斷技術(shù)總線與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例分析01緒論與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述CHAPTER從最早的機(jī)械式計(jì)算機(jī)到現(xiàn)代的電子計(jì)算機(jī)，再到微型計(jì)算機(jī)和智能計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了飛速的發(fā)展。計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)正朝著更快速、更智能、更便攜的方向發(fā)展，未來將會(huì)有更多的應(yīng)用領(lǐng)域和更廣泛的應(yīng)用前景。計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程及趨勢計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，硬件包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備等，軟件包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等。根據(jù)馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成，這些部分通過總線相互連接。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成微型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)體積小、重量輕、功耗低、價(jià)格便宜、性能高，易于攜帶和使用，因此在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域微型計(jì)算機(jī)在辦公自動(dòng)化、工業(yè)控制、智能家居、多媒體應(yīng)用等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要工具。微型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域02微處理器與指令系統(tǒng)CHAPTER理解微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理是掌握微型計(jì)算機(jī)原理的基礎(chǔ)?？偨Y(jié)詞微處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心部件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常包括運(yùn)算器、控制器、寄存器組等部分。運(yùn)算器負(fù)責(zé)執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，控制器負(fù)責(zé)控制指令的執(zhí)行流程，寄存器組則用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令。微處理器的工作原理是通過讀取存儲(chǔ)器中的指令，解析并執(zhí)行指令，完成相應(yīng)的操作。詳細(xì)描述微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理總結(jié)詞指令格式和尋址方式?jīng)Q定了微處理器如何讀取和執(zhí)行指令。詳細(xì)描述指令格式是指令的長度、操作碼字段、地址碼字段等部分的組成方式。操作碼字段指示指令的操作類型，地址碼字段則指示操作數(shù)或內(nèi)存單元的地址。尋址方式是指確定操作數(shù)所在內(nèi)存單元地址的方式，包括直接尋址、間接尋址、寄存器尋址等。指令格式與尋址方式了解指令系統(tǒng)的分類和功能描述有助于理解微處理器的功能和性能?？偨Y(jié)詞指令系統(tǒng)可以分為算術(shù)運(yùn)算指令、邏輯運(yùn)算指令、控制轉(zhuǎn)移指令、輸入輸出指令等類型。算術(shù)運(yùn)算指令用于執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算，如加、減、乘、除等；邏輯運(yùn)算指令用于執(zhí)行邏輯運(yùn)算，如與、或、非等；控制轉(zhuǎn)移指令用于改變程序的執(zhí)行流程；輸入輸出指令用于實(shí)現(xiàn)程序與外部設(shè)備的通信。不同類型的指令具有不同的功能和性能，了解這些有助于更好地理解和使用微處理器。詳細(xì)描述指令系統(tǒng)分類及功能描述03存儲(chǔ)器與I/O接口技術(shù)CHAPTER分類根據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)器可分為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器、光存儲(chǔ)器等；根據(jù)工作方式，可分為只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。特點(diǎn)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器讀寫速度快，集成度高，但斷電后數(shù)據(jù)易丟失；磁表面存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)可長期保存，但讀寫速度較慢；光存儲(chǔ)器具有存儲(chǔ)密度高、保存時(shí)間長、非接觸讀寫等優(yōu)點(diǎn)。性能指標(biāo)存儲(chǔ)容量、存取時(shí)間、數(shù)據(jù)傳輸速率、可靠性及價(jià)格。存儲(chǔ)器分類、特點(diǎn)及性能指標(biāo)功能I/O接口是CPU與外部設(shè)備進(jìn)行信息交換的橋梁，實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外部設(shè)備之間的同步、聯(lián)絡(luò)和數(shù)據(jù)選通；完成地址譯碼和設(shè)備選擇；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖及鎖存；完成數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。類型按數(shù)據(jù)傳輸方式，I/O接口可分為串行接口和并行接口；按功能，可分為標(biāo)準(zhǔn)接口和專用接口。數(shù)據(jù)傳輸方式程序控制方式、中斷控制方式、DMA方式和通道控制方式。I/O接口功能、類型及數(shù)據(jù)傳輸方式8255可編程并行I/O接口芯片用于連接三個(gè)8位并行輸入/輸出端口，通過編程可實(shí)現(xiàn)不同端口的工作方式。應(yīng)用舉例：在打印機(jī)接口中作為CPU與打印機(jī)之間的接口芯片，實(shí)現(xiàn)CPU與打印機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制信號(hào)的傳遞。8253可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器接口芯片用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器功能。應(yīng)用舉例：在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中作為定時(shí)器使用，實(shí)現(xiàn)定時(shí)采樣和控制信號(hào)輸出。常見I/O接口芯片介紹及應(yīng)用舉例04匯編語言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CHAPTER匯編語言基本概念及語法規(guī)則了解匯編語言的基本概念和語法規(guī)則是學(xué)習(xí)匯編語言的基礎(chǔ)，包括指令系統(tǒng)、數(shù)據(jù)類型、尋址方式等。總結(jié)詞匯編語言是一種低級(jí)語言，與機(jī)器語言相對(duì)應(yīng)。它使用助記符表示指令，方便程序員記憶。同時(shí)，匯編語言也定義了各種數(shù)據(jù)類型，如字節(jié)、字、雙字等，以及各種尋址方式，如立即尋址、寄存器尋址、內(nèi)存尋址等。這些語法規(guī)則是編寫匯編程序的基礎(chǔ)。詳細(xì)描述VS偽指令和宏指令是匯編語言中的高級(jí)特性，它們可以幫助程序員更方便地編寫程序。詳細(xì)描述偽指令是一種特殊的指令，它不是真正的執(zhí)行指令，而是用于給匯編器提供一些額外的信息，如定義數(shù)據(jù)、分配內(nèi)存等。宏指令則是一種將一條或多條指令封裝在一起，以便重復(fù)使用的機(jī)制。使用偽指令和宏指令可以大大提高匯編程序的編寫效率和可維護(hù)性?？偨Y(jié)詞偽指令與宏指令使用方法總結(jié)詞順序結(jié)構(gòu)是程序的基本結(jié)構(gòu)之一，它按照程序中語句的順序依次執(zhí)行。詳細(xì)描述順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)是匯編語言中最基本的程序設(shè)計(jì)方法。在這種結(jié)構(gòu)中，程序按照語句的順序依次執(zhí)行，每條語句只執(zhí)行一次。例如，可以將一條加法指令和一條跳轉(zhuǎn)指令按照一定的順序組合在一起，實(shí)現(xiàn)將兩個(gè)數(shù)相加后跳轉(zhuǎn)到某個(gè)地址的功能。這種程序設(shè)計(jì)方法簡單易懂，適合于編寫簡單的程序。順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)舉例05輸入輸出設(shè)備與中斷技術(shù)CHAPTER輸入設(shè)備的主要功能是將數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的二進(jìn)制代碼。它們通常包括鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、掃描儀等。這些設(shè)備通過與計(jì)算機(jī)的接口（如USB、PS/2等）與計(jì)算機(jī)連接，將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。輸入設(shè)備的性能指標(biāo)主要包括響應(yīng)速度、精度、可靠性、耐用性等。例如，鍵盤的響應(yīng)速度越快，用戶輸入的速度就越快；鼠標(biāo)的精度越高，指針移動(dòng)的定位就越準(zhǔn)確；觸摸屏的可靠性越高，出現(xiàn)故障的概率就越小。輸入設(shè)備工作原理輸入設(shè)備的性能指標(biāo)輸入設(shè)備工作原理及性能指標(biāo)輸出設(shè)備工作原理輸出設(shè)備的主要功能是將計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換為人類可讀的信息，并顯示或打印出來。常見的輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、音響等。這些設(shè)備通過與計(jì)算機(jī)的接口（如VGA、HDMI、USB等）接收來自計(jì)算機(jī)的信號(hào)，然后將信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的物理量（如光、聲等），從而將信息顯示或打印出來。要點(diǎn)一要點(diǎn)二輸出設(shè)備的性能指標(biāo)輸出設(shè)備的性能指標(biāo)主要包括分辨率、色彩表現(xiàn)、速度、可靠性等。例如，顯示器的分辨率越高，顯示的圖像就越清晰；打印機(jī)的速度越快，打印的效率就越高；音響的音質(zhì)越好，聽音效果就越佳。輸出設(shè)備工作原理及性能指標(biāo)中斷技術(shù)基本概念：中斷技術(shù)是計(jì)算機(jī)中一種重要的技術(shù)，它允許計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序的過程中，暫時(shí)中斷當(dāng)前的任務(wù)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他緊急或重要的任務(wù)。當(dāng)這些任務(wù)完成后，計(jì)算機(jī)再返回原來的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行。中斷技術(shù)可以用于處理各種突發(fā)事件，如硬件故障、軟件異常等。中斷的類型：根據(jù)中斷源的不同，中斷可以分為硬中斷和軟中斷兩類。硬中斷是由硬件產(chǎn)生的中斷，如鍵盤中斷、時(shí)鐘中斷等；軟中斷則是由于軟件事件產(chǎn)生的中斷，如操作系統(tǒng)中的信號(hào)處理程序等。中斷技術(shù)的應(yīng)用舉例：中斷技術(shù)在計(jì)算機(jī)中有著廣泛的應(yīng)用。例如，當(dāng)用戶按下鍵盤上的一個(gè)鍵時(shí)，鍵盤控制器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，通知CPU有鍵被按下。CPU收到中斷信號(hào)后，會(huì)暫時(shí)停止當(dāng)前的任務(wù)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行鍵盤中斷處理程序，將輸入的字符存入內(nèi)存中，然后繼續(xù)執(zhí)行原來的任務(wù)。此外，中斷技術(shù)還可以用于實(shí)現(xiàn)多任務(wù)處理、實(shí)時(shí)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信等功能。中斷技術(shù)基本概念、類型及應(yīng)用舉例06總線與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)CHAPTER123總線是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間進(jìn)行信息傳輸?shù)囊唤M共用信號(hào)線，是連接各個(gè)部件的信息通道?？偩€基本概念根據(jù)傳輸方式，總線可分為并行總線和串行總線；根據(jù)連接方式，總線可分為內(nèi)部總線和外部總線?？偩€類型總線的性能指標(biāo)包括帶寬、位寬、時(shí)鐘頻率、傳輸速率等，這些指標(biāo)直接影響總線的傳輸能力和效率?？偩€性能指標(biāo)總線基本概念、類型及性能指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸方式可分為并行傳輸和串行傳輸兩種。并行傳輸是指數(shù)據(jù)在多個(gè)數(shù)據(jù)線上同時(shí)傳輸，而串行傳輸是指數(shù)據(jù)在單個(gè)數(shù)據(jù)線上按順序傳輸。數(shù)據(jù)傳輸方式分類并行傳輸具有傳輸速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)，但需要更多的數(shù)據(jù)線，因此成本較高；而串行傳輸雖然傳輸速度較慢，但只需要一條數(shù)據(jù)線，成本較低。特點(diǎn)比較數(shù)據(jù)傳輸方式分類及特點(diǎn)比較PCI總線PCI總線是一種常見的內(nèi)部總線標(biāo)準(zhǔn)，具有高速、高效的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)主板上的各個(gè)部件之間的連接。例如，顯卡、聲卡等都可以通過PCI總線與主板連接。USB總線USB總線是一種常見的外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于連接外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)。USB總線具有易于擴(kuò)展、支持熱插拔等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)等設(shè)備的連接。例如，一個(gè)USB鼠標(biāo)通過USB總線與計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的控制信號(hào)傳輸。常見總線標(biāo)準(zhǔn)介紹及應(yīng)用舉例07微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例分析CHAPTER系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和方法論述可靠性原則保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，采取必要的冗余和容錯(cuò)技術(shù)。擴(kuò)展性原則考慮未來技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)易于升級(jí)和擴(kuò)展的系統(tǒng)架構(gòu)。易用性原則提供友好的人機(jī)界面，降低用戶使用難度。經(jīng)濟(jì)性原則在滿足功能需求的前提下，盡可能降低系統(tǒng)成本。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和方法論述自頂向下設(shè)計(jì)法先進(jìn)行系統(tǒng)總體規(guī)劃，再逐步細(xì)化和實(shí)現(xiàn)。模塊化設(shè)計(jì)法將系統(tǒng)劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。自底向上設(shè)計(jì)法從具體硬件和軟件模塊開始，逐步集成和優(yōu)化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和方法論述基于單片機(jī)的溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。系統(tǒng)概述單片機(jī)、溫度傳感器、加熱/冷卻裝置、顯示模塊等。系統(tǒng)硬件組成溫度采集、數(shù)據(jù)處理、控制算法實(shí)現(xiàn)、人機(jī)交互等。