《微机原理与嵌入式系统基础--练习_答案》1

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1、 练习题练习题（首先，在批改作业的过程中发现存在大量的抄袭问题，错误都是千篇一律，特此警戒） 1、 简述冯诺依曼体系结构计算机的要点和工作过程。 答：冯诺依曼体系结构计算机的要点： 计算机中的信息（程序和数据）以二进制方式表示。 程序预存储，机器自动执行。 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。计算机通过执行预存储在存储器中的程序来完成预定的运算。程序由计算机的指令序列构成， 计算机在处理器的控制下，首先从存储器读取一条待执行的指令到处理器中，接下来分析这条 指令，而后发出该指令对应的电平脉码序列，即执行该指令。并以此递归运行程序。 2、 简述计算机各组成部分的功能。

2、 答： 中央处理单元（CPU）：主要由运算器、控制器构成。其中运算器主要用于完成诸如加、减、 乘、除等算术运算和左右移位、与、或、非等逻辑运算；控制器主要用于完成机器指令的解析 和执行，控制运算器进行相应的运算，控制数据在计算机各组成部分之间传送，控制计算机各 组成部分有条不紊地协调工作等。 存储器（Memory）是计算机系统中用来存储程序和数据的信息记忆部件。 输入/输出设备：信息进出计算机的数据通道。3、 何谓总线？计算机中有哪几类总线？简述其用途。 答：计算机的总线（Bus）就是连接计算机硬件各部件，用于计算机硬件各部件之间信息传输的公 共通道。 按照其传送信号的用途属性，总线可细分为：

3、地址总线（Address Bus） 、数据总线（Data Bus）和控制总线（Control Bus）三类。 地址总线（A_Bus）：专用于在 CPU、存储器和 I/O 端口间传送地址信息的信号线。此类信号线 传送的信息总是从 CPU 到存储器或 I/O 端口，它是单向信号线。 数据总线（D_Bus）：专用于在 CPU、存储器和 I/O 端口间传送数据信息的信号线。此类信号线 传送的信息可以是从 CPU 到存储器或 I/O 端口（“写”操作） ，也可能是从存储器或 I/O 端口到 CPU（“读”操作） ，它是双向信号线。 控制总线（C_Bus）：专用于 CPU 与其它部件之间传送控制信息和状态

4、信息的信号线。此类信 号线的构成比较复杂，传送的控制、状态信息可以是从 CPU 到其它部件，也可能是从其它部件 到 CPU。此类总线中的某些具体的线是单向的（或从 CPU 到其它部件，或反之） ，但作为总线 来说，它是双向信号线。 （总线是 ARM 核和外部的接口，是理解 ARM 体系结构的重要环节，答案中应该说明总线对系统的 影响，以及作为使用者来说应该怎样操作，应该重点掌握） 4、 简述计算机真值和机器数的概念。 答：各个信息在计算机中的二进制表示形式称之为“机器数”，机器数所代表的值含义称为该机器 数的“真值”。 “真值”可以是数值，也可以是字符，甚至是语音或图象等。5、 什么是处理器的

5、主频？什么是处理器的字长？ 答：CPU 主频也叫时钟频率，单位是 MHz（或 GHz） ，用来表示处理器的工作频率。CPU 字长是 指运算器的位宽，单位是比特（bit） ，用于表示 CPU 一次运算可处理的二进制数据的位度。6、 简述计算机接口在计算机系统中的作用。 答：“输入/输出接口”是用于外设与计算机之间桥接和匹配的专用部件，通常以集成电路或板卡的 形式存在。应用于计算机主机与外界的信息交互。7、 将下列十进制数分别转换为十六进制数和二进制数： 123.85 ； 93.125 ； 23.625 ； 65535 答：123.85 = 0x7B.D99 = 01111011.11011001

6、1001b93.125 = 0x5D.2 = 01011101.001b23.625 = 0x17.A = 00010111.101b65535 = 0xFFFF =1111 1111 1111 1111b8、 将下列二进制数分别转换为十六进制数和十进制数： 1100 1101.1b ； 1000 1101.01b ； 11010.011b ； 101 1001 0111 0001b 答：1100 1101.1b = 0xCD.8 = 205.5 1000 1101.01b = 0x8D.4 = 141.2511010.011b = 0x1A.6 = 26.375 101 1001 0111

7、0001b = 0x5971 = 22897 （数值转换方面比较简单，掌握情况来看比较好，4 的错误率较高，是由于不认真做造成的） 9、 完成下列二进制数的运算： 答： 1010 0101b + 0011 1010 b = 11011111b 1100 1011b 0010 0100 b = 10100111b 1000 0101.1b + 0001 1110.11 b = 10100100.01b 1010 1101.01b 0100 1001.10b = 1100011.11b10、 完成下列十六进制数的运算： 答： 0x39 + 0x56 = 0x80 0x7B 0x3C = 0x3F

8、0x5D.A1 + 15.75 = 0x48.2C 0x83.02 1E.B3 = 0x64.4E11、 分别假设字长 n=8，n=16，计算下列十进制数的补码： 答：序号真值补码（n=8）补码（n=16）1560011 1000 (0x38)0000 0000 0011 1000 (0x0038)21150111 0011 (0x73)0000 0000 0111 0011 (0x0073)3-561100 1000 (0xC8)1111 1111 1100 1000 (0xFFC8)4-1151000 1101 (0x8D)1111 1111 1000 1101 (0xFFC8)12、 假

9、设字长 n=16，写出下列补码的真值： 答： 0000 0100 0010 1001真 = 0x0429真 = 1065 1000 0100 0010 1001真= 0x8429真 = -31703 1111 1111 1111 1111真 = 0xffff 真 = -1 0111 1111 1111 1111真 = 0x7FFF真 = 3276713、 假设运算器的长度 n=16，完成下列补码运算，观察运算器内的结果值，观察 CF、DF 和 OF 位 的情况；再分别用真值运算验证，说明补码结果原因，总结 OF 位于与补码运算溢出的关系。 答：补码运算结果码真值比对CFDFOF说明0000 0

10、100 0010 1001+ 1000 0100 0010 10011000 1000 0101 0010 (0x8852)1065+(-31703) = -30638 -30638补=0x8852000运算无溢出1000 0100 0010 1001+ 1111 1111 1111 11111000 0100 0010 1000 (0x8428)(-31703)+(-1) = -31704 -31704补=0x8428110运算无溢出1111 1111 1111 1111+ 0111 1111 1111 11110111 1111 1111 1110 (0x7FFE)(-1)+32767 =

11、32766 32766补=0x7FFE110运算无溢出0111 1111 1111 1111+ 0000 0000 0000 00011000 0000 0000 0000 (0x8000)32767+1 =32768（超出值域）-32768补=0x8000011运算有溢出14、 什么是 ASCII 编码？写出引号内各字符的 ASCII 编码“I Am a Student!”。 答：ASCII 编码-美国标准信息交换标准码( American Standard Code for Information Interchange, ASCII )，统一规定了常用符号的二进制数表示方式。计算机中常用

12、 ASCII 编码表示字符信息。 I Am a Student! 的 ASCII 编码-略。15、 什么是嵌入式系统？有何特点？ 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对 功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。其特点是：它是嵌入到目标对象中的、 软硬件定制的专用计算机系统。16、 举例在你的身边常见到的嵌入式系统产品，谈一谈你对“嵌入式系统”的初步理解。 答：略。17、 简述嵌入式操作系统的特点。 答：微内核、高可靠性、可裁减定制、满足实时性。18、 简述你对嵌入式操作系统的基本认识，嵌入式操作系统在嵌入式系统开发中的必要性。 答

13、：略。练习题练习题（第二章基本上是问答题，作业中存在的问题是，最好用自己的语言来回答问题，如果一味抄书的话， 不能对问题理解透彻） 1、 何谓计算机体系结构？ 答：计算机体系结构是对计算机较高层次的抽象，是摆脱具体电路的实现而主要着眼于计算机系 统的逻辑特征、原理特征、结构特征和功能特征的抽象。2、 什么是处理器的指令？什么是处理器的指令系统？ 答：计算机中的“指令”就是 CPU 执行某种操作的命令，它也是以二进制编码方式存在，每一条 指令都对应着 CPU 要完成的特定操作。一台计算机中所有机器指令的集合称为该 CPU 的“指令系统” 。3、 术语指令和语句有何差别？ 答：指令一般针对处理器而

14、言，它在物理操作级仅指示处理器完成一个具体操作，是计算机 （处理器）编程的最细小的编程描述粒子 。 语句一般针对高级语言，一般是在算法级、逻辑级描述一个算逻运算；他们在描述程序时具 有不同的描述级别。4、 什么是 RISC？什么是 CISC？简述他们的特点与差别。 答：RISC 是 Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机的缩写。它的特点是指令系统精 炼，处理器电路逻辑相对简单，且能够以更快的速度执行操作。对于负载的功能需要编程实现。 CISC 是 Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机的缩写。它的特点是指令

15、系统中含有 大量的类似于高级程序设计语言结构的复合功能指令。指令系统庞大，处理器硬件电路的复杂度。5、 ARM7 处理器是几级流水线？在 ARM7 处理器中， “PC 指向的是下一条要执行的指令”，这句话 对吗？为什么？ 答：ARM7 处理器是三级流水线。在 ARM7 处理器中， “PC 指向的是下一条要执行的指令”，这句 话不对，因为流水线的存在，指令码即使取送到处理器中也未必被执行；应该说“PC 指向的是下一条 要取指的指令” 。6、 ARM7 中的状态 、 模式分别要说明什么问题？ 答：两种处理器“状态” -分别用于支持两种指令系统。 ARM 指令系统 Thumbe 指令系统 7 种处理

16、器“模式”-分别应用于 7 种场合，具有不同的寄存器资源、权限。7、 ARM 处理器的工作状态分为哪二种？ARM 处理器又是怎么定义和标志的？ 答：ARM 处理器的工作状态分为“ARM 状态”和“Thumbe”状态。在“ARM 状态”下，处理 器执行 32 位的指令码，在“Thumbe 状态”下，处理器执行 16 位的指令码。 “ARM 状态”和“Thumbe”状态下，处理器都是 32 位的处理器。ARM 处理器中的 CPSR 寄存器的 T_bit（CPSR5）为 1 时，ARM 处理器的当前状态为“ARM 状态” ；ARM 处理器中的 CPSR 寄存器的 T_bit（CPSR5）为 0 时，ARM 处理器的当前状态为“Thumbe 状态” 。8、 ARM7TDMI 支持哪几种