微机原理与接口技术习题详解:洪永强第二版配套教材

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《微机原理与接口技术》是一本针对微机原理和接口技术进行深入学习和实践的教材,由洪永强编著的第二版,适合于计算机科学与工程、电子工程等相关专业的学生和教师使用。本书涵盖了微机基础理论和实践应用的广泛内容,包括: 1. **微型计算机概述**:介绍冯·诺依曼计算机的基本结构,强调其由运算器、控制器、存储器、输入输出设备等五大组成部分组成,以及数据和程序的存储方式以及地址指定的二进制特性。 2. **微处理器详解**:微处理器内部一般由算术逻辑单元(ALU)、控制单元(CU)、寄存器组和内部总线等构成,分别负责执行指令、控制指令流程和存储临时数据。 3. **总线系统**:讲解了典型的微机中的数据总线、地址总线和控制总线,它们各自的功能和方向性,以及它们在数据传输中的作用。 4. **内存与地址概念**:通过示意图解释内存单元的地址结构,区分地址和内存单元内容,前者代表存储位置,后者则是存储的具体数据。 5. **术语辨析**:区分微处理器、微型计算机和微型计算机系统的概念,它们之间的关系和区别,前者通常指CPU,后者是包含硬件和软件的整体系统。 6. **编程语言类型**:阐述高级语言(如C、Python)、汇编语言(低级编程语言,接近机器语言)和机器语言的区别,以及各自的优缺点和适用场景。 7. **计算机性能评估**:介绍衡量微型计算机性能的主要指标,如处理器速度、内存容量、硬盘容量、带宽等,举例说明市场主流计算机的性能参数。 8. **主板结构**:主板的构成,如CPU插槽、内存插槽、扩展插槽等,以及总线扩展插槽的作用,便于用户升级和扩展硬件。 9. **进制转换**:提供了十进制数转二进制、八进制和十六进制的实例,以及相应的进制数转十进制的练习。 10. **逻辑运算**:涉及二进制数A和B的位运算,包括与(AND)、或(OR)、非(NOT)、异或(XOR)和取反(INV)等操作。 这些知识点为学习者提供了一个扎实的理论基础和实践操作指南,有助于理解和掌握微机原理的核心概念和技术应用。
2010-03-23 上传
1. 答:微处理器MPU也常称为微处理机,它是微型计算机的核心部件,微处理器的发展过程就是微型计算机的发展过程。以Intel公司的微处理器为例,微处理器的发展历程经历了以下六代。 1) 第一代微处理器 1971~1973年为4位或低档8位微处理器和微型计算机的时代。这一时期的典型产品是Intel 4004和Intel 8008。第一代微处理器的基本特点是:采用PMOS工艺,集成度低(1200~2000晶体管/片),系统结构和指令都比较简单,仅能进行串行十进制运算,且速度慢,基本指令执行时间为10~20µs,它采用机器语言编程,主要用于家用电器和简单控制场合。 2) 第二代微处理器 1974~1977年为8位中档微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品有Intel 8080、Intel 8085。 第二代微处理器的显著特点是:采用了NMOS工艺,集成度提高约4倍(5000~9000晶体管/片),时钟频率为2~4MHz,平均指令执行时间为1~2s,速度提高了10~15倍,基本指令执行时间为1~2µs,指令系统较为完善。这一时期推出的微型计算机在系统结构上已具有典型的计算机体系结构以及中断、DMA等控制功能,软件方面除汇编语言外,还可使用如Basic、Fortran等高级语言,在系统设计上考虑了机器兼容性、接口标志化和通用性,且外围配套电路种类齐全、功能完善,因此这种系统广泛应用于电子仪器、现金出纳机和打印机等设备中。 3) 第三代微处理器 1978~1984年为16位微处理器和微型计算机时代。这一时期的CPU产品有Intel 8086、Intel 8088。第三代微处理器的主要特点是:采用了HMOS工艺,时钟频率为5~40MHz,集成度达20 000~70 000晶体管/片,基本指令执行时间为0.5µs,比8位微处理器提高了一个数量级,数据总线宽度为16位,地址线为20位,最大可寻址空间为1MB,具有丰富的指令系统,且CPU的内部结构有很大改进,体系结构与指令更为完善利丰富,采用了多级中断、多种寻址方式、段式寄存器等结构。 4) 第四代微处理器 1985~到1992年为32位微处理器和微型计算机时代。这一时期的典型CPU产品是Intel 80386、Intel 80486。第四代微处理器的主要特点是:大多采用了HMOS或CMOS工艺,集成度每个芯片高达100万个晶体管,基本指令执行速度一般在25Mips,为微型计算机带来了小型机的性能。拥有32条地址线,内存寻址范围为4GB,使用二级存储器管理方式,支持带有存储器保护的虚拟存储机制,虚拟存储空间高达264GB。Intel 80386时钟主频在16MHz以上,80486工作主频提高到了50MHz以上。 5) 第五代微处理器 这一时期的CPU产品有1993年Intel公司推出的Pentium微处理器,使微处理器的技术发展到了一个崭新的阶段,标志着微处理器完成从CISC向RISC时代的过渡, Pentium采用亚微米(0.8µm)CMOS工艺技术,集成度为330万个晶体管/片,内部采用4级超标量结构,数据线64位,地址线36位。工作频率为60/66MHz,处理速度达110Mips。在1994年3月,Intel推出了第二代Pentium,它采用0.6µm工艺和3.3V电源,功耗仅为4W,而且可在不需要时自动关闭浮点单元,散热问题基本得以解决,它的主时钟频率为100MHz和90MHz两种。 6) 第六代微处理器 1995年,Intel公司正式公布的Pentium Pro是一种64位CPU。该处理器采用0.35µm工艺,集成度是550万个晶体管/片,地址线为36位,寻址范围为64GB,其主频提高到133MHz以上,具有两倍Pentium的性能。其余典型产品有称为“具有MMX技术的Pentium和Pentium Pro”,其型号分别为P55C和Pentium Ⅱ, 64位的Pentium III,Pentium 4系列、Pentium D处理器系列、Pentium双核处理器系列和Pentium处理器至尊版系列。