微机原理与接口技术习题参考答案3-13章.doc

习题3.1 什么是总线？总线是如何分类的？答：总线，是一组能为多个功能部件服务的公共信息传送线路，是计算机各部件之间的传送数据、地址和控制信息的公共通路，它能分时地发送与接收各部件的信息。按照总线系统的层次结构，可以把总线分为片内总线、系统总线、局部总线和外设总线。3.2 举例说明有哪些常见的系统总线与外设总线。答：常见的系统总线有： ISA总线、PCI总线、PCI Express总线。常见的外设总线有：RS-232串行总线、IEEE1394串行总线、USB串行总线。3.3 ISA总线的主要特点是什么？答：ISA总线的主要特点是：（1）总线支持力强，支持64KB的I/O地址空间、24位存储器地址空间、8/16位数据存取、15级硬件中断、7个DMA通道等。（2）16位ISA总线是一种多主控（Multi Master）总线，可通过系统总线扩充槽中的的信号线实现。除CPU外，DMA控制器、刷新控制器和带处理器的智能接口卡都可以成为ISA总线的主控设备。（3）支持8种类型的总线周期，分别为8/16位的存储器读周期、8/16位的存储器写周期、8/16位的I/O读周期、8/16位的I/O写周期、中断请求和中断响应周期、DMA周期、存储器刷新周期和总线仲裁周期。3.4 PCI总线的主要特点是什么？答：PCI总线的特点概述如下：(1) 线性突发传输：PCI支持突发的数据传输模式，满足了新型处理器高速缓冲存储器（Cache）与内存之间的读写速度要求。线性突发传输能够更有效地运用总线的带宽去传输数据，以减少不必要的寻址操作。(2) 多总线主控：PCI总线不同于ISA总线，其地址总线和数据总线是分时复用的。这样减少了接插件的管脚数，便于实现突发数据的传输。数据传输时，一个PCI设备作为主控设备，而另一个PCI设备作为从设备。总线上所有时序的产生与控制，都是由主控设备发起的。(3) 支持总线主控方式和同步总线操作：挂接在PCI总线上的设备有“主控”和“从控”两类。PCI总线允许多处理器系统中的任何一个处理器或其他有总线主控能力的设备成为总线主控设备。PCI允许微处理器和总线主控制器同时操作。PCI总线是一种同步总线，除了中断等少数几个信号外，其他信号与总线时钟的上升沿同步。3.5 IEEE1394总线的主要特点是什么？答：IEEE1394总线的主要特点是：(1) 优越的实时性能IEEE1394具有两种数据传输模式：同步（Synchronous）传输与非同步（Asynchronous）传输。其中同步传输模式会确保某一连线的频宽，加上IEEE1394高速的传输速度，能保证图像和声音不会出现时断时续的现象。(2) 连接方便，支持热插拔、即插即用功能IEEE1394采用设备自动配置技术，允许热插拔（Hot Plug In）和即插即用（Plug & Play），方便用户使用。此外，IEEE1394可自动调整局部拓扑结构，实现网络重构和自动分配ID。(3) 总线直接提供电源IEEE1394总线的6芯电缆中有两条是电源线，可向被连接的设备提供410V/1.5A的电源。这样一来，就不需要为每台设备配置独立的供电系统，并且当设备断电和出现故障时，也不会影响整个系统的正常运行。(4) 通用性强IEEE1394允许采用树形或菊花链结构，以级联方式在一个接口上可连接63个不同种类的设备。可连接传统外设（如硬盘、光驱、打印机）、多媒体设备（如声卡、视频卡）、电子产品（如数码相机、视频电话）、家用电器（如VCR、HDTV、音响）等。IEEE1394为微机外设和电子产品提供了统一的接口，增强了通用性。3.6 简述USB总线作为通用串行总线的优点。答：USB总线作为通用串行总线，其优点有：(1) 使用方便可以连接多个不同的设备，支持热插拔和即插即用功能。(2) 传输速度快在速度方面，USB支持三种信道速度：低速（low speed）1.5MB/s，全速（full speed）12MB/s以及高速（high speed）480MB/s。具备USB功能的PC都支持低速和全速，高速则需要主机支持USB2.0。(3) 连接灵活连接方式既可以使用串行连接，也可以使用USB集线器把多个USB设备连接在一起。从理论上来说，可以连接127个USB设备，每个外设电缆长度可达5米。USB还可智能识别USB链上的外围设备的接入或拆卸。(4) 独立供电USB总线使用一个4针的标准插头，其中有两针是电源线，可为低功耗装置提供+5V电源。第4章 Intel80X86系列微处理器 习题解答4.1 8086/8088内部寄存器有哪些？哪些属于通用寄存器？哪些用于存放段地址？标志寄存器的含义是什么？答：8086/8088内部有14个16位的寄存器。8个通用寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI。4个16位的段寄存器CS、DS、SS、ES，用于存放段地址。标志寄存器FLAGS用于存放指令执行结果的特征和CPU工作方式，其内容通常称为处理器状态字PSW。4.2 对于8086/8088CPU，确定以下运算的结果与标志位。（1）5439H+456AH（2）2345H+5219H（3）54E3H-27A0H（4）3881H+3597H（5）5432H-6543H（6）9876H+1234H略。4.3 8086/8088为什么要对存储器采用分段管理？一个段最多包含多少存储单元？答：8086/8088内部与地址有关的寄存器都是16位的，只能处理16位地址，对内存的直接寻址范围最大只能达64KB。为了实现对1MB单元的寻址，8086/8088系统采用了存储器分段技术。一个段最多包含64K个存储单元。4.4 8086/8088CPU内部共有多少个段？分别称为什么段？段地址存放在哪些寄存器中？答：8086/8088 CPU内部共有4个段。分别称为代码段、数据段、堆栈段和附加段。段地址存放在4个16位的段寄存器，CS代码段寄存器、DS数据段寄存器、SS堆栈段寄存器、ES附加段寄存器中。4.5 简述物理地址、逻辑地址、段基地址和偏移量的含义及其相互关系。答：物理地址：信息在存储器中实际存放的地址，它是CPU访问存储器时实际输出的地址。逻辑地址：编程时所使用的地址，由段基地址和偏移量两部分构成。段基地址（段地址或段基址）：段的起始地址的高16位。偏移量（偏移地址）：所访问的存储单元距段的起始地址之间的字节距离。给定段基地址和偏移量，就可以在存储器中寻址所访问的存储单元。物理地址段基地址16+偏移量。4.6 8086/8088CPU中存储单元的物理地址的计算公式是什么？如果CS=0200H，IP=0051H，则物理地址是多少？解：物理地址段基地址16+偏移量 物理地址是02051H。4.7 8086/8088CPU内部用来存放下一条要执行指令的偏移地址的寄存器是什么？它与哪个段寄存器配合产生下一条要执行指令的物理地址？答：8086/8088CPU内部用来存放下一条要执行指令的偏移地址的寄存器是指令指针IP。它与代码段寄存器CS合产生下一条要执行指令的物理地址。4.8 某存储单元在数据段中，已知DS=1000H，偏移地址为1200H，则它的物理地址是多少？解： 物理地址是11200H。4.9 已知SS=2360H，SP=0800H，若将20H个字节的数据入栈，则SP=？解：SP=0800H-20H=7E0H4.10 对于8086/8088CPU，已知DS=0150H，CS=0640H，SS=0250H，SP=1200H，问：（1）数据段最多可存放多少字节？首地址和末地址分别为多少？（2）代码段最多可存放多少字节？首地址和末地址分别为多少？（3）如果先后将FLAGS、AX、BX、CX、SI和DI压入堆栈，则SP=？解：（1）数据段首地址为01500H，按64K字节容量末地址应为114FFH，然而考虑到堆栈段首地址=SS16=02500H，数据段中存放信息不能与堆栈段重合，故数据段末地址=0250H-1=024FFH，即数据段范围：01500H024FFH，可以存放4K字节。（2）代码段最多可存放64K字节，首地址为06400H，末地址为163FFH。（3）SP=1200H-0CH=11F4H。4.11 从功能上，8086CPU可分为哪两部分？各部分的主要功能是什么？二者如何协调工作？答：从功能上，8086CPU可分总线接口部件BIU和执行部件EU两部分。BIU负责完成微处理器内部与外部(内存储器和I/O端口)的信息传送，即负责取指令和存取数据。执行部件EU的功能就是负责指令的执行。总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务：4.12 8086/8088的指令队列分别有多少个字节？答：8086的指令队列长度为6个字节，当队列空闲两个字节时，BIU自动从存储器取出指令字节，存入指令队列中；而8088的指令队列长度为4个字节，当队列空闲一个字节时，BIU就自动取指令字节，并存到指令队列中去。4.13 8086CPU有多少根数据线？多少根地址线？可寻址的地址空间为多少字节？加电复位后，执行第一条指令的物理地址是多少？答：8086CPU有16根数据线。20根地址线。可寻址的地址空间为1M字节。加电复位后，执行第一条指令的物理地址是FFFF0H。4.14 是工作模式选择信号，由外部输入，为高电平时CPU工作在什么模式？为低电平时，CPU工作在什么模式？答： 为高电平时，CPU工作在最小模式。为低电平时，CPU工作在最大模式。4.15 8086/8088CPU的非屏蔽中断输入信号和可屏蔽中断信号分别由什么引脚输入？标志寄存器中IF可屏蔽的中断是什么？答：8086/8088CPU的非屏蔽中断输入信号和可屏蔽中断信号分别NMI和INTR引脚输入。标志寄存器中IF可屏蔽的中断是可屏蔽中断信号INTR。4.16 8086工作于最小模式，CPU完成存储器读操作时 、 、 和 引脚分别为什么电平。如果进行字节操作，单元地址为2001H，则 和A0分别为什么电平？如果为字操作且该字为“对准存放”，则 和A0为分别为什么电平？解：8086工作于最小模式，CPU完成存储器读操作时 、 、 和 引脚分别为高、低、高、低电平。如果进行字节操作，单元地址为2001H，则 和A0分别为低、高电平？如果为字操作且该字为“对准存放”，则 和A0为分别为低、低电平。4.17 时钟发生器8284A的主要功能是什么？答：8086/8088系统采用Intel8284A作为时钟发生器。8284A将晶体振荡器的振荡频率分频后，向8086/8088系统提供符合要求的时钟脉冲CLK、PCLK和OSC信号；同时为复位信号RESET和准备好信号READY进行同步。4.18 8086/8088采用什么器件实现总线分离？涉及到的控制信号有哪些？答：8086/8088CPU采用8位锁存驱动器Intel8282和8位双向数据收发器Intel8286实现总线分离。涉及到的控制信号包括：ALE、 、 。4.19 8086CPU的基本总线周期由几个时钟周期组成？在读写周期T1状态，CPU向总线发出什么信息？如果时钟频率为5MHz，则一个时钟周期为多少？解：4个。CPU向总线发出地址信息。1/5MHz=200ns。4.20 说明8086/8088总线周期中4个基本状态中的具体任务，如果AL中的内容为98H，试画出将AL中内容存至内存12345H单元时对应的时序图（假设插入1个等待周期）。解：T1：地址锁存T2：地址撤销，准备数据T3：数据稳定到总线上T4：读写总线上的数据5.1答：（1）在指令 MOV AX，0ABH 中，源操作数字段的寻址方式是立即数寻址，其物理地址值=（CS）*10H+（IP）； （2）在指令 MOV AX，BX 中，源操作数字段的寻址方式是寄存器寻址，操作数在BX中，无物理地址； （3）在指令 MOV AX，100H 中，源操作数字段的寻址方式是直接寻址，其物理地址值=（DS）*10H+100 =29000H+100H=29100； （4）在指令 MOV AX，VAL 中，源操作数字段的寻址方式是直接寻址，其物理地址值=（DS）*10H+50H =29000H+50H=29050H； （5）在指令 MOV AX，BX 中，源操作数字段的寻址方式是寄存器间接寻址，其物理地址值=（DS）*10H +（BX）=29000H+100H=29100H； （6）在指令 MOV AX，ES：BX 中，源操作数字段的寻址方式是寄存器间接寻址，其物理地址值=（ES）*10H+（BX）=21000H+100H=21100H； （7）在指令 MOV AX，BP 中，源操作数字段的寻址方式是寄存器间接寻址，其物理地址值=（SS）*10H +（BP）=15000H+10H=15010H； （8）在指令 MOV AX，SI 中，源操作数字段的寻址方式是寄存器间接寻址，其物理地址值=（DS）*10H +（SI）=29000H+0A0H=290A0H； （9）在指令 MOV AX，BX+10 中，源操作数字段的寻址方式是寄存器相对寻址，其物理地址值=（DS）*10H+（BX）+0AH= 29000H+100H+0AH =2910AH； （10）在指令 MOV AX，VALBX 中，源操作数字段的寻址方式是寄存器相对寻址，其物理地址值=（DS）*10H+（BX）+50H= 29000H+100H+50H= 29150H； （11）在指令 MOV AX，BXSI 中，源操作数字段的寻址方式是基址变址寻址，其物理地址值=（DS）*10H+（BX）+（SI） =29000H+100H+0A0H =291A0H； （12）在指令 MOV AX，BPSI 中，源操作数字段的寻址方式是基址变址寻址，其物理地址值=（SS）*10H+（BP）+（SI）=15000H+10H+0A0H =150B0H5.2答：（1）AX寄存器的内容为1200H；（2）AX寄存器的内容为0100H；（3）将物理地址=（DS）*10H+1200H=21200H开始的两个单元内容送AX，执行完后AX寄存器的内容为4C2AH；（4）将从物理地址=（DS）*10H+（BX）=20100H开始的两个单元内容送AX，故执行完后AX寄存器的内容为3412H；（5）将从物理地址=（DS）*10H+（BX）+1100H=21200H开始的两个单元内容送AX，故执行完后AX寄存器的内容为4C2AH；（6）将从物理地址=（DS）*10H+（BX）+（SI）=20102H开始的两个单元内容送AX，故执行完后AX寄存器的内容为7856H；（7）将从物理地址=（DS）*10H+（BX）+（SI）+1100H=21202H开始的两个单元内容送AX，故执行完后AX寄存器的内容为65B7H；5.3答：（1）MOV AL,BX 错，源操作数为字类型，目的操作数为字节类型，二者不一致。应改为：MOV AX,BX 或 MOV AL,BL ；（2）MOV AL,SL 错，SI寄存器不能分为高8位和低8位使用，即没有SL寄存器。应改为：MOV AX,SI（3）INC BX 错，未指定操作数的类型。应改为：INC BYTE PTR BX （4）MOV 5,AL 错，目的操作数使用了立即数，在指令中一般不允许。应改为：MOV DS:5,AL （5）MOV BX,SI 错，源操作数和目的操作数均为内存单元，不允许。应改为：MOV AX,SI MOV BX,AX（6）MOV BL,F5H 错，源操作数错，以AF开头的数字前应加0。应改为：MOV BL,0F5H（7）MOV DX,2000H 正确。（8） POP CS 错，不能将栈顶数据弹至CS中。 （9）MOV ES，3278H 错，立即数不能直接送ES寄存器。应改为：MOV AX,3278HMOV ES,AX（10）PUSH AL 错，栈操作不能按字节进行。应改为：PUSH AX （11）POP BX 正确。（12）MOV AX,23DH 错，不能用AX寄存器间接寻址。应改为：MOV BX，AX MOV BX，23DH（13）SHL AX,5 错，不能用大于己于1的立即数指出移位位数。应改为：MOV CL，5SHL AX，CL（14）MUL AX,BX 错，目的操作数AX是隐含的，不能在指令中写出。应改为：MUL BX5.4什么是堆栈？堆栈的工作原理是什么？堆栈的基本操作有两个，是什么指令？堆栈是存储器中的一个特殊的数据存储区，采用“后进先出”的原则存放数据，通常它的一端(栈底)是固定的，另一端(栈顶)是浮动的，信息的存入和取出都只能在浮动的一端进行。PUSH与POP是一对常用的堆栈操作指令。PUSH指令是将寄存器、段寄存器或内存数据压入堆栈；POP指令功能与PUSH相反，是将堆栈中的栈顶位置的数据弹出到指定的寄存器、段寄存器或内存单元中。5.5答：（1）执行指令PUSH AX后 (SP)=2000H-2=1FFEH; (SP)= 1FFEH-2=1FFCH; （2）再执行PUSH AX及POP BX后 (SP)=1FFCH, (AX)=3000H, (BX)=3000H5.6答：把2000H送1000H中，用指令 MOV 1000H，2000H不正确，应改为：MOV AX,2000HMOV 1000H,AX5.7答：想从200中减去AL中的内容，用SUB 200，AL不正确，应改为： MOV BL,200 SUB BL,AL5.8 端口号为20H的8位数据为正数时（最高位为0）5.9 （1）说明程序的功能。 乘以10（2）若从82H读入的数据为05H，执行程序段后(AX)=32H5.10 64K5.11(1)双字减法的程序段是： MOV AX，2A79H ；被减数的低位字送AX SUB AX，345FH ；低位字相减，结果送AX MOV BX，7B1DH ；被减数的高位字送BX SBB BX，53E2H ；高位字相减处并减去低位字相减产生的借位，结果送BX(2) 将AX中间8位，BX低四位，DX高四位拼成一个新字的程序段是： AND DX,0F000H ；将DX的低12位清零，高4位不变 AND AX,0FF0H ；将AX的低4位清零，高4位清零，中间8位不变 AND BX,0FH ；将BX的高12位清零，低4位不变 ADD AX,BX ADD AX,DX ；按要求组成一个新字，结果放在AX中6.1（1）分配14个字节（2）分配30个字节6.2使用等号=伪指令，可以对同一个常量X2重复定义，后一条覆盖前一条；若用EQU则禁止对X1重复定义。6.3 PLENTH的值为38，$的功能为返回汇编器地址计数器的当前值，故表示前3个变量定义语句分配的存储空间的大小。6.4A. MOVBX,OFFSET ARRAYMOVAX,BX+8 ；正确B. MOVAX,ARRAY ；错误之处在于类型不匹配。C. MOVBX,2MOVSI,3MOVAX,ARRAYBXSI ；正确D. MOVBX,2*2MOVSI,3MOVAX,OFFSET ARRAYBXSI ；正确6.5 AX寄存器中的内容为3000H。6.6 （1）DATASEGSEGMENT;定义数据段NUMDW 5DATALISTDW-1,0,2,5,4,5DUP(?)DATASEGENDS（2）FMAXPROC NEAR ;找最大值过程FMAXPUSH AXPUSH SI;入栈保护寄存器 MOV AX,DATALIST MOV SI,0 MOV CX,5GO_ON: DEC CX JNZ RECMP MOV DATALIST5,AX ;最大值存入指定位置JMP EXTRECMP: CMP AX,DATALISTSI+1 JAE GO_ON MOV AX,DATASI JMP GO_ON EXT:POP SIPOP AX;出栈恢复寄存器 RET;从过程返回FMAXENDPFSUMPROC NEAR找5个数的和过程FSUMPUSH AXPUSH SIMOV AX,0 MOV SI,0 MOV CX,5GO_ON: ADD AX, DATALISTSIINC SIDEC CXJNZ GO_ONMOV DATALIST7,AXPOP AXPOP SIRETFSUM ENDP6.7MOV CX,4AGAIN:SHR DX,1 RCR AX,1 DEC CX JNZ AGAINRET6.8 设计一个过程，分别统计内存单元TEMP处开始的连续100H个字节单元中正数、负数和零的个数，最后在屏幕上显示输出结果。DATASEGSEGMENT;定义数据段TEMPDBDPLUS DW ? ;设正数负数零的个数变量DMINUS DW ?DZERO DW ?DATASEGENDS PROC1PROC NEARPUSH AXPUSH BXPUSH CXPUSH SILEA SI,TEMPMOV CX,DPLUS-TEMP+1CLD GO_ON: DEC CX JZ OUTPUT LODSBTEST AL,80h；检测符号位，判断是正是负JZ PLUS INC DMINUS JMP GO_ON PLUS:CMP AL,0 JZ ZERO INC DPLUS JMP GO_ONZERO: INC DZERO JMP GO_ONOUTPUT: MOV BX,DPLUS CALL DISPMOV BX,DMINUS CALL DISP MOV BX,DZERO CALL DISPDISPPROC NEAR;定义过程DISP . ;参照相应输出程序RET;从过程返回DISPENDPPOP SIPOP CXPOP BXPOP AXRETPROC1 ENDP第七章习题及答案7.1 一个微机系统中通常有哪几级存储器？它们各起什么作用？性能上有什么特点？答：一个微机系统中通常有3级存储器结构：高速缓冲存储器、内存储器和辅助存储器。高速缓冲存储器简称快存，是一种高速、小容量存储器，临时存放指令和数据，以提高处理速度。内存存取速度快，CPU可直接对它进行访问，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。辅存存储容量大，价格低，CPU不能直接进行访问，通常用来存放系统程序、大型文件及数据库等。7.2 半导体存储器分为哪两大类？随机存取存储器由哪几个部分组成？答：根据存取方式的不同，半导体存储器可分为随机存取存储器RAM和只读存储器ROM两类。其中随机存取存储器主要由地址译码电路、存储体、三态数据缓冲器和控制逻辑组成。7.3 什么是SRAM，DRAM，ROM，PROM，EPROM和EEPROM？答：SRAM：静态随机存取存储器；DRAM：动态随机存取存储器；ROM：掩膜只读存储器；PROM：可编程的只读存储器；EPROM：可擦除可编程只读存储器；EEPROM：用电可擦除可编程只读存储器。7.4 常用的存储器片选控制方法有哪几种？它们各有什么优缺点？答：常用的存储器片选控制译码方法有线选法、全译码法和部分译码法。线选法：当存储器容量不大、所使用的存储芯片数量不多、而CPU寻址空间远远大于存储器容量时，可用高位地址线直接作为存储芯片的片选信号，每一根地址线选通一块芯片，这种方法称为线选法。直观简单，但存在地址空间重叠问题。全译码法：除了将低位地址总线直接与各芯片的地址线相连接之外，其余高位地址总线全部经译码后作为各芯片的片选信号。采用全译码法时，存储器的地址是连续的且唯一确定，即无地址间断和地址重叠现象。部分译码法：将高位地址线中的一部分进行译码，产生片选信号。该方法常用于不需要全部地址空间的寻址、采用线选法地址线又不够用的情况。采用部分译码法存在地址空间重叠的问题。7.5 动态RAM为什么要进行定时刷新？ EPROM存储器芯片在没有写入信息时，各个单元的内容是什么？答：DRAM的基本存储电路利用电容存储电荷的原理来保存信息，由于电容上的电荷会逐渐泄漏，因此对DRAM必须定时进行刷新，使泄漏的电荷得到补充。EPROM存储器芯片在没有写入信息时，各个单元的内容是1。7.6 某SRAM的单元中存放有一个数据如5AH，CPU将它读取后，该单元的内容是什么？答：5AH。7.7 下列ROM芯片各需要多少个地址输入端？多少个数据输出端？（1）164位 （2）328位（3）2564位（4）5128位答：（1）164位：14个地址输入端和4个数据输出端。 （2）328位：15个地址输入端和8个数据输出端。（3）2564位：18个地址输入端和4个数据输出端。（4）5128位：19个地址输入端和8个数据输出端。7.8 若某微机有16条地址线，现用SRAM 2114（1K4）存储芯片组成存储系统，问采用线选译码时，系统的存储容量最大为多少？需要多少个2114存储器芯片？答：6K8，需要12片2114存储器芯片。7.9 某RAM芯片的存储容量为10248位，该芯片的外部引脚应有几条地址线？几条数据线？若已知某RAM芯片引脚中有15条地址线，8条数据线，那么该芯片的存储容量是多少？答：RAM芯片的存储容量为10248位，该芯片的外部引脚应有10条地址线，8条数据线。若已知某RAM芯片引脚中有15条地址线，8条数据线，那么该芯片的存储容量是32K8位。7.10 已知某微机控制系统中的RAM容量为4K8位，首地址为3000H，求其最后一个单元的地址。若一个RAM芯片，首地址为3000H，末地址为63FFH，求其内存容量。答：最后一个单元地址为3FFFH。 内存容量为13K8位。7.11 设有一个具有20位地址和8位字长的存储器，问：（1）该存储器能够存储多少字节的信息？（2）如果该存储器由64K1位的RAM芯片组成，需要多少片？（3）在此条件下，若数据总线为8位，需要多少位地址线作芯片选择？答：（1）存储1M字节的信息。（2）需要128片。（3）需要4位地址线作芯片选择。7.12 用下列芯片构成存储器系统，需要多少个RAM芯片？ 需要多少位地址作为片外地址译码？设系统有20位地址线，采用全译码方式。 （1）5124位RAM构成16KB的存储器系统。 （2）64K1位RAM构成256KB的存储器系统。 答：（1）需要64个芯片，需要11位地址线作为片外地址译码。（2）需要32个芯片，需要4位地址线作为片外地址译码。7.13 试为某8位微机系统设计一个具有8KB ROM和40KB RAM的存储器。要求ROM用EPROM芯片2732组成，从0000H地址开始；RAM用SRAM芯片6264组成，从4000H地址开始。解：按照设计的一般步骤，设计过程如下： 1、该系统的寻址空间最大为64KB，其中0000H1FFFH为EPROM区，需要2片EPROM芯片，4000H0DFFFH为RAM区，需要5片SRAM芯片。2、根据所采用的存储芯片容量，可画出地址分配表，如下所示。芯片号类型与容量地址范围（1）EPROM 4KB0000H0FFFH（2）EPROM 4KB1000H1FFFH（3）SRAM 8KB4000H5FFFH（4）SRAM 8KB6000H7FFFH（5）SRAM 8KB8000H9FFFH（6）SRAM 8KB0A000H0BFFFH（7）SRAM 8KB0C000H0DFFH3、考虑用38译码器完成二次译码，用适当逻辑门完成二次译码。假定选用74LS138和或门，则相应地址译码电路下所示。第八章习题及答案8.1 CPU与外设传送数据时为什么需要I/O接口？I/O接口的基本功能有那些？答：由于外部设备和装置的工作原理、驱动方式、信息格式和数据处理速度等各不相同，必须经过中间电路才能与CPU相连，这部分中间电路就是I/O接口。I/O接口的基本功能有：1、设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异；2、进行信息格式的转换，如串行和并行的转换；3、协调CPU与外设在信息类型和电平上的差异，如电平转换驱动器、数/模和模/数转换器等；4、协调时序差异，同步CPU与外设的工作；5、地址译码和设备选择功能，使CPU在某一时刻只能选中一个I/O端口；6、提供联络信号，承担CPU与外设之间的联络工作，联络的具体信息有控制信息、状态信息和请求信号等，如外设的“Ready”、“Busy”等状态；7、设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下，产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。8.2 I/O接口传送的信息分为哪几类？传送的数据信息分为哪几种？答：I/O接口信息通常包括数据信息、状态信息和控制信息等。其中数据信息包括数字量、模拟量和开关量三种基本形式。8.3 统一编址方式和独立编址方式各有什么特点和优缺点？答：统一编址方式的主要优点是：1、端口寻址手段丰富，对其数据进行操作可与对存储器操作一样灵活，且不需要专门的I/O指令，有利于I/O程序的设计；2、I/O寄存器数目与外设数目不受限制，而只受总存储容量的限制，读写控制逻辑比较简单。其缺点是：1、I/O端口要占用存储器的一部分地址空间，使可用的内存空间减少；2、存储器操作指令通常要比I/O指令的字节多，故加长了I/O操作的时间。独立编址方式的优点是： 1、I/O口的地址空间独立，且不占用存储器地址空间；2、地址线较少，寻址速度相对较快；3、使用专门I/O指令，编制的程序清晰，便于理解和检查。其缺点是：1、I/O指令较少，访问端口的手段远不如访问存储器的手段丰富，导致程序设计的灵活性较差；2、需要存储器和I/O端口两套控制逻辑，增加了控制逻辑的复杂性。8.4 简述CPU与外设之间进行数据传送的几种常用形式，各有何优缺点？答：CPU与外设之间的数据传送方式主要有直接程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式等。直接程序控制方式可分为无条件传送方式和条件传送方式两种：无条件传送方式主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定或已知的场合；条件传送方式在执行输入/输出操作之前，需通过测试程序对外部设备的状态进行检查。当所选定的外设已准备“就绪”后，才开始进行输入/输出操作。在程序查询传送方式中，由于CPU要等待外设完成数据传输任务，对CPU资源的使用造成很大浪费，使整个系统性能下降。中断传送方式能节省大量的CPU时间，实现CPU与外设并行工作，提高CPU的使用效率，并使外设的服务请求得到及时处理。但这种控制方式的硬件比较复杂，软件开发与调试也比程序查询方式困难。DMA传送方式是在硬件控制下完成，不需CPU的介入，传输速度高，适用于数据量较大的传送，如存储器与高速外设之间、高速外设与高速外设之间和存储器与存储器之间的数据传送。缺点是需要专门的DMA控制器，电路结构复杂，硬件开销较大。8.5 简述CPU与外设以查询方式传送数据的过程。现有一输入设备，其数据端口的地址为0FEE0H，并从端口0FEE2H提供状态，当其D0位为1时表明输入数据准备好。试编写采用查询方式进行数据传送的程序段，要求从该设备读取100个字并输入到从2000H：2000H开始的内存单元中。（程序中需加注释）答：查询传送方式在执行输入/输出操作之前，需通过测试程序对外部设备的状态进行检查。当所选定的外设已准备“就绪”后，才开始进行输入/输出操作。查询传送方式的工作流程包括两个基本环节：查询环节和传送环节。查询环节主要通过读取状态端口的标志位来检查外设是否“就绪”。若没有“就绪”，则程序不断循环，直至“就绪”后才继续进行下一步工作。当查询环节完成后，将对数据端口实现寻址，并利用输入指令从数据端口输入数据，或利用输出指令从数据端口输出数据。相应程序段为： MOV AX,2000H ；取缓冲区首地址 MOV DS,AXMOV DI,2000HMOV CX,100 ；传送个数 NEXT: MOV DX,0FEE2HASK： IN AL,DX ；从状态端口读入状态信息 TEST AL,00000001B；检测D4位 JZ ASK；D4=0,继续查询 MOV DX,0FEE0HIN AL,DX；从数据端口读入数据 MOV DI, AL；送缓冲区 INC DI；修改缓冲区指针 LOOP NEXT；传送下一个 8.6 试画出8个I/O端口地址为650H657H的译码电路（译码电路有8个输出端）。答：第9章习题参考答案9.1 所谓中断，是指计算机在正常运行的过程中，由于种种原因，使CPU暂时停止当前程序的执行，而转去处理临时发生的事件，处理完毕后，再返回去继续执行暂停的程序。也就是说，在程序执行过程中，插入另外一段程序运行，这就是中断。通常，处理器的运算速度较快，外部设备的运算速度较慢，快速的CPU与慢速的外部设备在传输数据的速率上存在矛盾。使用中断技术，使得外部设备与CPU不再是串行工作，而是并行工作，即当外部设备准备好进行数据传输时再向CPU申请中断来为之服务，大大提高了计算机的效率。9.2 引起中断的原因或发出中断请求的来源，称为中断源。中断源有以下几种：1、外设中断源。一般有键盘、打印机、磁盘、磁带等，工作中要求CPU为它服务时，会向CPU发送中断请求。2、故障中断源。当系统出现某些故障时(如存储器出错、运算溢出等)，相关部件会向CPU发出中断请求，以便使CPU转去执行故障处理程序来解决故障。3、软件中断源。在程序中向CPU发出中断指令(8086为INT指令)，可迫使CPU转去执行某个特定的中断服务程序。4、为调试而设置的中断源。系统提供的单步中断和断点中断，可以使被调试程序在执行一条指令或执行到某个特定位置处时，自动产生中断，从而便于程序员检查中间结果，寻找错误所在。5、定时时钟。在控制中，常要遇到时间控制，若用CPU执行一段程序来实现延时的方法，则在这段时间内，CPU不能干别的工作，降低了CPU的利用率，所以，常用外部时钟电路。当需要定时时，CPU发出命令，命令时钟电路(如8253等)开始工作，待规定的时间到了后，时钟电路发出中断申请，由CPU加以处理。9.3一、外部中断外部中断是由外部硬件引起的中断，所以也叫硬件中断，是CPU外部中断请求信号引脚上输入有效的中断请求信号引起的，分为非屏蔽中断和可屏蔽中断两种。1、非屏蔽中断由NMI引脚出现中断请求信号使CPU产生中断称为非屏蔽中断，它是不可用软件屏蔽的，也就是说不受CPU中IF位的控制，当NMI引脚上出现有效高电平持续2个时钟周期以上的上升沿时，表示非屏蔽中断请求信号有效。2、可屏蔽中断8086CPU的INTR中断请求信号来自中断控制器8259A，CPU是否响应该中断请求，取决于中断允许标志位IF的状态。二、内部中断内部中断是由CPU内部事件引起的中断，内部中断也称软件中断，包括溢出中断、除法出错中断、单步中断、断点中断和指令设置的中断。9.4 中断向量：通常称中断服务程序入口地址为中断向量，每个中断类型对应一个中断向量。每个中断向量为4字节（32位），用逻辑地址表示一个中断服务程序的入口地址，占用4个连续的存储单元，其中低16位（前2个单元）存放中断服务程序入口的偏移地址（IP），低位在前高位在后，高16位（后2个单元）存放中断服务程序入口的段地址（CS），同样也是低位在前高位在后。 中断优先级：根据事件轻重缓急，给每个中断源确定不同的级别，也就是在实际的计算机系统中，为不同的中断源设定不同的优先级。这样，当不同中断源的中断请求同时到来时，CPU就可以根据事先设定好的中断优先级别，将这些申请排队，先去执行那些重要任务，也就是优先级高的任务，当优先级别高的任务执行完毕后，再去执行优先级别低的任务。中断嵌套：当CPU响应了某一个中断请求，正在执行该中断服务程序时，又有另一个中断源向CPU发出了中断请求，由于中断源具有不同的优先级别，CPU响应将会分为两种情况：如新来中断的优先级等于或低于当前正在响应中断的优先级，CPU将新来的中断排到中断队列中，继续执行当前的中断服务程序，执行完毕后再去执行新的中断；但如果新来的请求的级别高于正在执行中断的级别，CPU则不得不打断正在执行的中断服务程序而去执行新的、更高一级的中断服务程序。9.5 CPU接到外部可屏蔽中断请求信号后，在满足一定条件下，就进入中断响应周期。CPU响应外部可屏蔽中断的条件是：（1）接收到有效的中断请求信号；（2）CPU允许中断，即IF为1（3）CPU执行完当前指令。在中断响应周期中，CPU自动完成如下操作：1）处理器接到中断申请，处理完当前指令即进入中断响应周期；2）第二阶段即中断响应周期，在此期间CPU向外部中断控制器发送两个响应脉冲信号 。第一个响应脉冲通知中断控制器，已经响应外部中断请求，让中断控制器提供中断类型号。第二个响应脉冲，CPU取走中断类型号3）将标志寄存器中的内容压入堆栈保护，然后清除IF和TF标志，以禁止INTR引脚以及陷阱和单步中断。4）将断点地址压入堆栈（CS:IP）。先压入段地址CS，后压入偏移地址IP。5）CPU通过得到的中断类型号计算其中断服务程序入口地址，分别送到CS和IP中，并按新的地址指针执行中断服务程序，完成中断响应任务。9.6 256种中断类型所对应的中断向量，共需占用1K字节存储空间。在8086/8088微机系统中，这256个中断向量就在内存最低端00000H003FFH（即0段的03FFH区域的1K字节）范围内存放，称为中断向量表。中断向量指针中断类型号4。中断类型码是:1C4/4=71H，中断服务程序入口地址是：2200H：3040H。9.7中断服务程序一般应由以下几部分按顺序组成：（1）保护现场：用压栈指令把中断服务程序中要用到的寄存器内容压入堆栈，以便返回后CPU能正确运行原程序，而断点信息是由硬件自动保护的，不用在中断服务程序中保护。（2）CPU开放中断：以便执行中断服务时能响应高一级的中断请求，实现中断嵌套。需要注意的是：用STI指令开放中断时，是在STI指令的后一条指令执行完后，才真正开放中断。中断过程中，可以多次开放和关闭中断，但一般只在程序的关键部分才关闭中断，其它部分则要开放中断以允许中断嵌套。（3）中断服务程序：执行输入/输出或事件处理程序。（4）CPU关中断：为恢复现场做准备。（5）恢复现场：用出栈指令把保护现场时进栈寄存器内容恢复，注意应按先进后出的原则与进栈指令一一对应。出栈后，堆栈指针也应恢复到进入中断处理时的位置。保护和恢复现场可以保护中断服务程序中要用到的寄存器内容，以便返回后CPU能正确运行原程序。9.8 由ICW1可知8259A单片使用，采用电平触发，需要IC