微处理器与微型计算机系统详解

"微机原理作业及参考答案" 在微机原理的学习中，我们首先要了解计算机的基础知识。电子管、晶体管以及不同规模的集成电路在计算机的发展历程中扮演了重要角色。电子管是早期计算机的核心组件，随后被晶体管取代，因为晶体管更小、更节能。随着技术进步，集成电路出现了，它们将多个晶体管和其他元件集成在一个小芯片上。中小规模集成电路用于一些特定功能，而大规模集成电路和超大规模集成电路则使得微处理器的诞生成为可能。 微处理器是计算机的核心，它集成了CPU和一组寄存器，这些寄存器是高速存储单元，用于临时存放数据和指令。当微处理器与ROM（只读存储器）、RAM（随机访问存储器）、输入/输出接口、以及系统总线等部件结合时，就构成了微型计算机。微型计算机系统不仅包括硬件，还包括系统软件、应用软件以及外部设备，如显示器、键盘、鼠标等，这些共同协作完成各种计算任务。 在计算机中，数据的表示形式非常重要。机器数的真值是指其在二进制下对应的十进制数值。例如，01101110的真值为+110，10001101的真值在原码下为-13，反码为-114，补码为-115。二进制数的原码、反码和补码是表示正负数值的不同方式，对于8位字长的二进制数，如+010111，其原码、反码和补码相同，都是00010111。而负数如-101000，原码为10101000，反码为11010111，补码为11011000。 在进行二进制运算时，我们需要理解原码、反码和补码的含义。例如，00001110作为原码表示十进制的14，作为反码和补码也表示同样的数值。而11111111作为原码表示-127，作为反码表示-0，作为补码仍表示-127。这些规则在进行加减运算时尤为关键。 在具体计算中，例如已知x1=+0010100，y1=+0100001，x2=-0010100，y2=-0100001，我们可以计算出如下各式的结果： （1）[x1+y1]补 = [00010100+00100001]补 = [00110101]补 （2）[x1-y2]补 = [x1]补 + [-y2]补 = [0010100]补 + [11011001]补 （3）[x2-y2]补 = [x2]补 + [-y2]补 = [1010100]补 + [11011001]补 （4）[x2+y2]补 = [x2]补 + [y2]补 = [1010100]补 + [1100001]补 （5）[x1+2*y2]补 = [x1]补 + [2*y2]补 = [0010100]补 + [10100010]补 （6）[x2+y2/8]补 = [x2]补 + [y2/8]补 = [1010100]补 + [10000001]补/8 这些计算展示了如何在二进制环境下进行加法、减法、乘法和除法操作，以及如何处理正负数的运算。在实际编程和硬件设计中，理解这些基础知识至关重要，因为它们构成了现代计算机系统的基础。