第1章 思考题及习题参考答案

1.1写出下列二进制数的原码、反码和补码（设字长为8位）。 （1）001011 （3）-001011 答：

（1）原码：00001011 反码：00001011 补码：00001011 （2）原码：00100110 反码：00100110 补码：00100110 （3）原码：10001011 反码：11110100 补码：11110101 （4）原码：10111111 反码：11000000 补码：11000001

1.2已知X和Y，试计算下列各题的[X+Y]补和[X-Y]补（设字长为8位）。 (1) X=1011 (2) X=1011 (3) X=1000 答：

（1）X补码=00001011 Y补码=00000011 [–Y]补码=11111101 [X+Y]补=00001110 [X-Y]补=00001000

（2）X补码=00001011 Y补码=00000111 [–Y]补码=11111001 [X+Y]补=00010010 [X-Y]补=00000100

（3）X补码=00001000 Y补码=00001100 [–Y]补码=11110100 [X+Y]补=00010100 [X-Y]补=11111100

1.3 微型计算机由那几部分构成？

答：微型计算机由微处理器、存储器和I/O接口电路构成。各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连。

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（2）100110

（4）-111111

Y=0011 Y=0111 Y=1100

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1.4 8086的寻址范围有多大？其物理地址是如何形成？

答：8086有20根地址总线，它可以直接寻址的存储器单元数为1M字节，其地址区域为00000H—FFFFFH。

物理地址是由段地址与偏移地址共同决定的，物理地址=段地址×16+偏移地址其中段地址通常来自于段寄存器CS ，物理地址来自于IP。

1.5 什么叫单片机？它有何特点？

答：单片机就是在一块硅片上集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O口（如并行、串行及A/D变换器等）的一个完整的数字处理系统。单片机主要特点有：品种多样，型号繁多；存储容量大；频率高，速度快；控制功能强，集成度高；功耗低；配套应用软件多。

第2章 思考题及习题参考答案：

2.1.说明ROM、EPROM、EEPROM和FLASH之间的主要区别

解：ROM为只读存储器，在一般情况下只能读出所存信息，而不能重新写入。信息的写入是通过工厂的制造环节或采用特殊的编程方法进行的，一旦写入，就能长期保存。EPROM芯片一般允许用户多次编程和擦除。擦除时，通过向芯片窗口照射紫外光的方法来进行。 EEPROM，也称E2PROM。该类芯片允许用户多次编程和擦除。擦除时，可采用加电方法在线进行。FLASH是一种新型的大容量、速度快、电可擦除可编程只读存储器。

2.2.EPROM、PROM、动态RAM、静态RAM等存储器中，哪几类是可以随时读写的？

解：动态RAM、静态RAM这几类是可以随时读写的。

2.3 某ROM芯片中有12根地址输入端和8个数据输出端，该芯片的存储容量是多少位？

解：芯片的存储容量是4K*8位。

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2.4.说明动态RAM和静态RAM的主要区别，使用时应如何选用？

解：静态(static)RAM，即SRAM。它以触发器为基本存储单元，所以只要不掉电，其所存信息就不会丢失。该类芯片的集成度不如动态RAM，功耗也比动态RAM高，但它的速度比动态RAM快，也不需要刷新电路。在构成小容量的存储系统时一般选用SRAM。在微型计算机中普遍用SRAM构成高速缓冲存储器。

动态(Dynamic)RAM，即DRAM。一般用MOS型半导体存储器件构成，最简单的存储形式以单个M0S管为基本单元，以极间的分布电容是否持有电荷作为信息的存储手段，其结构简单，集成度高。但是，如果不及时进行刷新，极间电容中的电荷会在很短时间内自然泄漏，致使信息丢失。所以，必须为它配备专门的刷新电路。动态RAM芯片的集成度高、价格低廉，所以多用在存储容量较大的系统中。目前，微型计算机中的主存几乎都是使用动态RAM。

2.5.说明NOR FLASH与NAND FLASH的主要区别，使用时应如何选用？

解：NOR Flash具有以下特点：

（1） 程序和数据可存放在同一芯片上，拥有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行，而无需先将代码下载至RAM中再执行；

（2） 可以单字节或单字编程，但不能单字节擦除，必须以块为单位或对整片执行擦除操作，在对存储器进行重新编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。

但是NOR Flash的擦除和编程速度较慢，块尺寸又较大，因此擦除和编程操作所花费的时间很长，在纯数据存储和文件存储的应用中，NOR技术显得力不从心。

NAND Flash具有以下特点：

（1） 以页为单位进行读和编程操作，1页为256或512B（字节）；以块为单位进行擦除操作，1块为4K、8K或16KB。具有快编程和快擦除的功能，其块擦除时间是2ms；而NOR技术的块擦除时间达到几百ms。（2） 数据、地址采用同一总线，实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程。（3） 芯片尺寸小，引脚少，是位成本(bit cost)最低的固态存储器，将很快突破每兆字节1美元的价格限制。（4） 芯片包含有失效块，其数目最大可达到3~35块（取决于存储器密度）。失效块不会影响有效块的性能，但设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来。

NOR Flash具有可靠性高、随机读取速度快的优势，在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合，尤其是纯代码存储的应用中广泛使用，如PC的BIOS固件、移动电话、硬盘驱动器的控制存储器等。

NAND Flash结构的闪速存储器适合于纯数据存储和文件存储，主要作为SmartMedia卡、CompactFlash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储介质，并正成为闪速磁盘技术的核心。

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2.6.现有2K×8位的RAM芯片若干片，若用线选法组成存储器，有效的寻址范围最大是多少KB？若用3-8译码器来产生片选信号，则有效的寻址范围最大又是多少？若要将寻址范围扩展到64KB，应选用什么样的译码器来产生片选信号？

解：以8086为例，8086有20条地址线，用11条地址线寻址一片2K×8位的RAM，余下的9条地址线做线选法的线，故可以并联9个芯片，故寻址最大范围是20KB，若用3-8译码器来产生片选信号，9条地址线可以控制3个3-8译码器这样就可以控制24个芯片最大范围是50KB. 若要将寻址范围扩展到64KB可选用4-16地址译码器来产生片选信号。

2.7.什么是地址重叠区？它对存储器扩展有什么影响？

解：基本地址和前面全译码连接的地址范围是相同的，但两者还是有区别的。区别在于全译码连接时各芯片的地址是唯一的，而部分译码连接时各芯片地址不是唯一的，也就是可以由若干个地址都选中同一芯片的同一单元，既所谓的地址重叠区。由于存在的地址重叠，影响了地址区的有效使用，也限制了存储器的扩展。因此，在选用部分译码时，也要尽可能多选一些高位地址线来作为译码器的输入。

图2-22 1K×8扩展的3 K×8的存储系统

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2.8如图2-22若用1K×8位片子来扩展3K×8位RAM，试核算各片的地址范围为多少?

解：A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0 地址

G1 A B C

1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 片1：

A000H · · ·

1 0 1 0 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 片1：A3FFH

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0 地址

G1 A B C

1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 片

2：B000H · · ·

1 0 1 1 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 片2：B3FFH

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0 地址

G1 A B C

1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 片

3：B400H · · ·

1 0 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 片3：

B7FFH

所以各片地址范围为： 片1：A000H-A3FFH, 片2：B000H-B3FFH, 片3：B400H-B7FFH

2.9. 现有8K×8位RAM多片，1片3-8译码器，要构成容量为16K×8位的存储器，请用线译码、部分译码、全译码3种方式分别设计，画出连接图，并指出寻址范围。 解：

线译码法: 寻址范围：2000H~5FFFH

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