微型计算机原理与接口技术答案.ppt

2019年11月22日星期五,第五章作业习题课,杭州电子科技大学自动化学院,微机原理与接口技术,2019年11月22日星期五,P2371.答：静态RAM速度非常快，只要电源存在内容就不会自动消失。它的基本存储电路为6个MOS管组成1位，因此集成度相对较低，功耗也较大。一般，高速缓冲存储器用它组成。DRAM的内容在10-3或10-6秒之后自动消失，因此必须周期性的在内容消失之前进行刷新。由于它的基本存储电路由一个晶体管及一个电容组成，因此它的集成度高，成本较低，另外耗电也少，但它需要一个额外的刷新电路。DRAM运行速度较慢，SRAM比DRAM要快25倍，一般，PC机的标准存储器都采用DRAM组成。,2019年11月22日星期五,P2372.答：掩膜型ROM中信息是厂家根据用户给定的程序或数据，对芯片图形掩膜进行两次光刻而写入的，用户对这类芯片无法进行任何修改。PROM出厂时，里面没有信息，用户采用一些设备可以将内容写入PROM，一旦写入，就不能再改变了，即只允许编程一次。EPROM可编程固化程序，且在程序固化后可通过紫外光照擦除，以便重新固化新数据。EEPROM可编程固化程序，并可利用电压来擦除芯片内容，以重新编程固化新数据。,2019年11月22日星期五,7.答：由于所用的芯片为10241位，构成10248位（即1K8位）的存储器需要8片，因此组成16K8位的存储器需要168128片。片内有1024个单元，需要10根地址线。16组（每组8片）存储器需要16根片选信号，至少需要4根地址线经译码器输出。示意图如下页。,2019年11月22日星期五,2019年11月22日星期五,2019年11月22日星期五,13.CBAA19A18A17A16A15A14A13A000000Y0有效8000083FFFH100001Y1有效8400087FFFH100010Y2有效880008BFFFH100011Y3有效8C0008FFFFH,2019年11月22日星期五,第六章作业习题课,杭州电子科技大学自动化学院,微机原理与接口技术,2019年11月22日星期五,P2621.答：CPU和外设之间的信息交换存在以下一些问题：速度不匹配；信号电平不匹配；信号格式不匹配；时序不匹配。I/O接口电路是专门为解决CPU与外设之间的不匹配、不能协调工作而设置的，处于总线和外设之间，一般应具有以下基本功能：设置数据缓冲以解决两者速度差异所带来的不协调问题；设置信号电平转换电路，如可采用MC1488、MC1489、MAX232、MZX233芯片来实现电平转换。设置信息转换逻辑，如模拟量必须经A/D变换成数字量后，才能送到计算机去处理，而计算机送出的数字信号也必须经D/A变成模拟信号后，才能驱动某些外设工作。设置时序控制电路；提供地址译码电路。,2019年11月22日星期五,3.答：CPU与外设通信时，传送的信息主要包括数据信息、状态信息和控制信息。在接口电路中，这些信息分别进入不同的寄存器，通常将这些寄存器和它们的控制逻辑统称为I/O端口，CPU可对端口中的信息直接进行读写。在一般的接口电路中都要设置以下几种端口：数据端口：用来存放外设送往CPU的数据以及CPU要输出到外设去的数据。数据端口主要起数据缓冲的作用。状态端口：主要用来指示外设的当前状态。每种状态用1位表示，每个外设可以有几个状态位，它们可由CPU读取，以测试或检查外设的状态，决定程序的流程。命令端口：也称为控制端口，它用来存放CPU向接口发出的各种命令和控制字，以便控制接口或设备的动作。,2019年11月22日星期五,I/O端口的编址方式有两种：分别称为存储器映象寻址方式和I/O指令寻址方式。存储器映象寻址方式：把系统中的每个I/O端口都看作一个存储单元，并与存储单元一样统一编址，这样访问存储器的所有指令均可用来访问I/O端口，不用设置专门的I/O指令。I/O指令寻址方式：对系统中的输入输出端口地址单独编址，构成一个I/O空间，它们不占用存储空间，而是用专门的IN指令和OUT指令来访问这种具有独立地址空间的端口。8086/8088CPU采用I/O指令寻址方式，用地址总线的低16位(A15A0)来寻址I/O端口，最多可以访问21665536个输入或输出端口。,2019年11月22日星期五,4.答：CPU与外设之间的数据传输数据采用程序控制方式、中断方式、DMA方式等三种。程序控制传送方式：CPU与外设之间的数据传送是在程序控制下完成的。无条件传送方式：也称为同步传送方式，主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定的或已知的场合。条件传送：也称为查询式传送方式，在开始传送前，必须先查询外设已处于准备传送数据的状态，才能进行传送。采用中断方式：CPU平时可以执行主程序，只有当输入设备将数据准备好了，或者输出端口的数据缓冲器已空时，才向CPU发中断请求。CPU响应中断后，暂停执行当前的程序，,2019年11月22日星期五,转去执行管理外设的中断服务程序。在中断服务程序中，用输入或输出指令在CPU和外设之间进行一次数据交换。等输入或输出操作完成之后，CPU又回去执行原来的程序。DMA方式：也要利用系统的数据总线、地址总线和控制总线来传送数据。原先，这些总线是由CPU管理的，但当外设需要利用DMA方式进行数据传送时，接口电路可以向CPU提出请求，要求CPU让出对总线的控制权，用DMA控制器来取代CPU，临时接管总线，控制外设和存储器之间直接进行高速的数据传送。这种控制器能给出访问内存所需要的地址信息，并能自动修改地址指针，也能设定和修改传送的字节数，还能向存储器和外设发出相应的读/写控制信号。在DMA传送结束后，它能释放总线，把对总线的控制权又交还给CPU。,2019年11月22日星期五,7.,CBAA15A14A13A12A11A6A5A4A3A2A01001000000,2019年11月22日星期五,8.答：将用于各部件之间传送信息的公共通路称为总线。根据总线中信息传送的类型可分为地址总线、数据总线和控制总线，此外还有电源线和地线若按总线的规模、用途和应用场合，则可以分成：片级总线也叫做元件级总线，是由芯片内部通过引脚引出的总线，用于芯片一级的互连线。它实现CPU主板或其它插件板上的各种芯片间的互连。系统总线也叫内总线或板级总线，它用于微型计算机中各插件板之间的连线，也就是通常所说的微机总线。外部总线也称为通信总线，它用于微型计算机系统之间，或微型计算机系统与其它电子仪器或设备之间的通信。,2019年11月22日星期五,对于制造厂家来说，只要按总线接口规范设计CPU主板、I/O接口板或存储器插件板，然后将插件板插入主机的总线扩展槽中，就可构成系统，很适合于大批量生产、组装和调试，也便于更新和扩充系统。对于用户来说，可根据自身需要，灵活地选购接口板或存储器插件，来组装成适合自己的应用需要的系统或更新原有系统。,2019年11月22日星期五,第七章作业习题课,杭州电子科技大学自动化学院,微机原理与接口技术,16:32:39,18,P3021.【答】：当CPU正常运行程序时，由于微处理器内部事件或外设请求，引起CPU中断正在运行的程序，转去执行请求中断的外设(或内部事件)的中断服务子程序，中断服务程序执行完毕，再返回被中止的程序，这一过程称为中断。可屏蔽中断由引脚INTR引入，采用电平触发，高电平有效，INTR信号的高电平必须维持到CPU响应中断才结束。可以通过软件设置来屏蔽外部中断，即使外部设备有中断请求，CPU可以不予响应。当外设有中断申请时，在当前指令执行完后，CPU首先查询IF位，若IF0，CPU就禁止响应任何外设中断；若IF1，CPU就允许响应外设的中断请求。不可屏蔽中断由引脚NMI引入，边沿触发，上升沿之后维持两个时钟周期高电平有效。不能用软件来屏蔽的，一旦有不可屏蔽中断请求，如电源掉电等紧急情况，CPU必须予以响应。,16:32:39,19,4.【答】：CPU响应中断要有三个条件：外设提出中断申请；本中断位未被屏蔽；中断允许。可屏蔽中断处理的过程一般分成几步：中断请求；中断响应；保护现场；转入执行中断服务子程序；恢复现场和中断返回。CPU在响应外部中断，并转入相应中断服务子程序的过程中，要依次做以下工作：从数据总线上读取中断类型号，将其存入内部暂存器。将标志寄存器PSW的值入钱。将PSW中的中断允许标志IF和单步标志TF清0，以屏蔽外部其它中断请求，避免CPU以单步方式执行中断处理子程字。保护断点，将当前指令下面一条指令的段地址CS和指令指针IP的值入栈，中断处理完毕后，能正确返回到主程序继续执行。根据中断类型号到中断向量表中找到中断向量，转入相应中断服务子程序。中断处理程序结束以后，从堆栈中依次弹出IP、CS和PSW，然后返回主程序断点处，继续执行原来的程序。,16:32:39,20,5.【答】：由于响应中断时CPU自动关闭中断（IF0），故在中断服务子程序中STI指令后方可实现中断嵌套。一般在中断服务子程序中保护现场后即设置开中断指令STI（IF1），以便实现中断嵌套。6.【答】：中断结束命令EOI后，清除中断服务寄存器中的标志位，即允许响应同级或低级中断，为避免错误，一般将中断结束命令EOI置于中断服务子程序结束前。7.【答】：中断向量表又称中断服务程序入口地址表。将每个设备的中断服务程序入口地址(矢量地址)集中，依次放在中断向量表中。当CPU响应中断后，控制逻辑根据外设提供的中断类型号查找中断向量表，然后将中断服务程序的入口地址送到段寄存器和指令指针寄存器，CPU转入中断服务子程序。这样大大加快中断处理的速度。8086/8088系统允许处理256种类型的中断，对应类型号为0FFH。在存储器的00000H003FFH，占1K字节空间，用作存放中断向量。每个类型号占4个字节，高2个字节存放中断入口地址的段地址，低2个字节存放段内偏移地址。,16:32:39,21,10.,指令INT9为双字节指令，因此下一条指令的地址为0800H:00A2H；9436（24H），中断向量表地址00024H中取得0060HIP，00026H中取得1000HCS，即执行指令INT9后，CS=1000H，IP=0060H。,16:32:39,22,10.,PSW0040H,16:32:39,23,14.,16:32:39,24,(1)中断向量表形成MOVAX，1000HMOVDS，AX；DS中为段地址MOVDX，5020H；DX中为偏移地址MOVAL，50H；中断类型号为50HMOVAH，25HINT21H；设置类型号50H的中断向量MOVDX，6100HMOVAL，52HINT21H；设置类型号52H的中断向量MOVDX，3250HMOVAL，54HINT21H；设置类型号54H的中断向量,16:32:39,25,(2)8259A初始化编程：设8259A的端口地址为FFC8H和FFC9HMOVAL，00010011B（13H）；定义ICW1，单独使用，边沿触发MOVDX，0FFC8HOUTDX，AL；发ICW1命令MOVAL，50H；IR0的中断类型号为50HMOVDX，0FFC9HOUTDX，AL；发ICW2命令MOVAL，00000001B；定义ICW4，完全嵌套，非缓冲OUTDX，ALMOVAL，11101010B（0EAH）；定义OCW1，允许IR0、IR2、OUTDX，AL；IR4中断，其余中断请求屏蔽,16:32:39,26,(3)中断服务子程序PUSHAX；保护现场STI；开中断；中断处理CLI；关中断MOVAL，20H；定义OCW2，普通EOI结束命令MOVDX，0FFC8HOUTDX，ALPOPAX；恢复现场IRET；中断返回,16:32:39,27,16.,16:32:39,28,16:32:39,29,(1)中断向量表形成MOVAX，2000HMOVDS，AX；DS中为段地址MOVDX，1800H；DX中为偏移地址MOVAL，83H；中断类型号为83HMOVAH，25HINT21H；设置类型号83H的中断向量MOVDX，2800HMOVAL，94HINT21H；设置类型号94H的中断向量MOVDX，3800HMOVAL，0A4HINT21H；设置类型号A4H的中断向量,16:32:39,30,(2)主片8259A初始化编程：端口地址为CCF8H和CCFAHMOVAL，00011001B（19H）；定义ICW1，主片级联，电平触发MOVDX，0CCF8HOUTDX，AL；发ICW1命令MOVAL，80H；IR0的中断类型号为80HMOVDX，0CCFAHOUTDX，AL；发ICW2命令MOVAL，00100100B（24H）；定义ICW3，IR2和IR5接从片OUTDX，ALMOVAL，00000001B（01H）；定义ICW4，完全嵌套，非缓冲OUTDX，AL；非自动EOI结束方式MOVAL，11010011B（0D3H）；定义OCW1，允许IR2、IR3OUTDX，AL；IR5中断，其余中断请求屏蔽,16:32:39,31,(3)1从片8259A初始化编程：端口地址为FFE8H和FFEAHMOVAL，00011001B（19H）；定义ICW1，片从级联，电平触发MOVDX，0FFE8HOUTDX，AL；发ICW1命令MOVAL，90H；IR0的中断类型号为90HMOVDX，0FFEAHOUTDX，AL；发ICW2命令MOVAL，00000010B（02H）；定义ICW3，1#从片接主片的IR2OUTDX，ALMOVAL，00000001B（01H）；定义ICW4，完全嵌套，非缓冲OUTDX，AL；非自动EOI结束方式MOVAL，11101111B（0EFH）；定义OCW1，允许IR4中断，OUTDX，AL；其余中断请求屏蔽,16:32:39,32,(4)2从片8259A初始化编程：端口地址为FFECH和FFEEHMOVAL，00011001B（19H）；定义ICW1，片从级联，电平触发MOVDX，0FFECHOUTDX，AL；发ICW1命令MOVAL，0A0H；IR0的中断类型号为A0HMOVDX，0FFEEHOUTDX，AL；发ICW2命令MOVAL，00000101B（05H）；定义ICW3，2#从片接主片的IR5OUTDX，ALMOVAL，00000001B（01H）；定义ICW4，完全嵌套，非缓冲OUTDX，AL；非自动EOI结束方式MOVAL，11101111B（0EFH）；定义OCW1，允许IR4中断，OUTDX，AL；其余中断请求屏蔽,2019年11月22日星期五,第八章作业习题课,杭州电子科技大学自动化学院,微机原理与接口技术,16:32:39,34,P3241.【答】：8253内部包含3个完全相同的计数器/定时器通道，即02计数通道，对3个通道的操作完全是独立的。8253的每个通道都有6种不同的工作方式。方式0计数结束中断方式：当对8253的任一个通道写入控制字，并选定工作于方式0时，该通道的输出端OUT立即变为低电平。要使8253能够进行计数，门控信号GATE必须为高电平。经过n十1个脉冲后，计数器减为0，这时OUT引脚由低电平变成高电平。OUT引脚上的高电平信号，一直保持到对该计数器装入新的计数值，或设置新的工作方式为止。在计数的过程中，如果GATE变为低电平，则暂停减1计数，计数器保持GATE有效时的值不变，OUT仍为低电平。待GATE回到高电平后，又继续往下计数。方式1可编程单稳态输出方式：当CPU用控制字设定某计数器工作于方式1时，该计数器的输出OUT立即变为高电平。GATE出现一个上升沿后，在下一个时钟脉冲的下降沿，将n装入计数器的执行部件，同时，输出端OUT由高电平向低电平跳变。当计数器的值减为零时，输出端OUT产生由低,16:32:39,35,到高的正跳变，在OUT引脚上得到一个n个时钟宽度的负单脉冲。在计数过程中，若GATE产生负跳变，不会影响计数过程的进行。但若在计数器回零前，GATE又产生从低到高的正跳变，则8253又将初值n装入计数器执行部件，重新开始计数，其结果会使输出的单脉冲宽度加宽。方式2比率发生器：当对某一计数通道写入控制字，选定工作方式2时，OUT端输出高电平。如果GATE为高电平，则在写入计数值后的下一个时钟脉冲时，将计数值装入执行部件，此后，计数器随着时钟脉冲的输入而递减计数。当计数值减为1时，OUT端由高电乎变为低电平，待计数器的值减为0时，OUT引脚又回到高电平，即低电平的持续时间等于一个输入时钟周期。与此同时，还将计数初值重新装入计数器，开始一个新的计数过程，并由此循环计数。如果装入计数器的初值为n，那么在OUT引脚上，每隔n个时钟脉冲就产生一个负脉冲，其宽度与时钟脉冲的周期相同，频率为输入时钟脉冲频率的n分之一。在操作过程中，任何时候都可由CPU重新写入新的计数值，不影响当前计数过程的进行。当计数值减为0时，一个计数周期结束，,16:32:39,36,8253将按新写入的计数值进行计数。在计数过程中，当GATE变为低电平时，使OUT变为高电平，禁止计数；当GATE从低电平变为高电平，GATE端产生上升沿，则在下一个时钟脉冲时，把预置的计数初值装入计数器，从初值开始递减计数，并循环进行。方式3方波发生器：方式3和方式2的工作相类似，但从输出端得到的是对称的方波或基本对称的矩形波。如果写入计数器的初值为偶数，则当8253进行计数时，每输入一个时钟脉冲，均使计数值减2。计数值减为0时，OUT输出引脚由高电平变成低电平，同时自动重新装入计数初值，继续进行计数。当计数值减为0时，OUT引脚又回到高电平，同时再一次将计数初值装入计数器，开始下一轮循环计数；如果写入计数器的初值为奇数，则当输出端OUT为高电平时，第一个时钟脉冲使计数器减1，以后每来一个时钟脉冲，都使计数器减2，当计数值减为0时，输出端OUT由高电平变为低电平，同时自动重新装入计数初值继续进行计数。这时第一个时钟脉冲使计数器减3，以后每个时钟脉冲都使计数器减2，计数值减为0时，OUT端又回到高电平，并重新装入计数初值后，开始下一轮循环计数。,16:32:39,37,方式4软件触发选通：当对8253写入控制宇，进入工作方式4后，OUT端输出变为高电平，如果GATE为高电平，那么，写入计数初值后，在下一个时钟脉冲后沿将自动把计数初值装入执行部件，并开始计数。当计数值成为0时，OUT端输出变低，经过一个时钟周期后，又回到高电平，形成一个负脉冲。若在计数过程中写入一个新的计数值，则在现行计数周期内不受影响，但当计数值回0后，将按新的计数初值进行计数，同样也只计一次。如果在计数的过程中GATE变为低电平，则停止计数，当GATE变为高电平后，又重新将初值装入计数器，从初值开始计数，直至计数器的值减为0时，从OUT端输出一个负脉冲。方式5硬件触发选通：编程进入工作方式5后，OUT端输出高电平。当装入计数值n后，GATE引脚上输入一个从低到高的正跳变信号时，才能在下一个时钟脉冲后沿把计数初值装入执行部件，并开始减1计数。当计数器的值减为0时，输出端OUT产生一个宽度为一个时钟周期的负脉冲，然后OUT又回到高电平。计数器回0后，8253又自动将计数值n装入执行部件，但并不,16:32:39,38,开始计数，要等到GATE端输入正跳变后，才又开始减1计数。计数器在计数过程中，不受门控信号GATE电平的影响，但只要计数器未回0，GATE的上升沿却能多次触发计数器，使它重新从计数初值n开始计数，直到计数值减为0时，才输出一个负脉冲。如果在计数过程中写入新的计数值，但没有触发脉冲，则计数过程不受影响。当计数器的值减为0后，GATE端又输入正跳变触发脉冲时，将按新写入的初值进行计数。,16:32:39,39,4.【答】0通道工作在方式3，n02MHz/1.5KHz13341通道工作在方式2，n11.5KHz/300Hz52通道工作在方式0，当CLK22MHz时，n22MHz/50Hz139999;当CLK2OUT01.5KHz时，n21.5KHz/50Hz129;当CLK2OUT1300Hz时，n2300Hz/50Hz15,16:32:39,40,初始化程序如下：0通道初始化：MOVDX,306HMOVAL,00110111B(37H)；方式3，先读/写低8位，；后读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,300HMOVAL,34H；初值低8位OUTDX,ALMOVAL,13H；初值高8位OUTDX,AL,16:32:39,41,1通道初始化：MOVDX,306HMOVAL,01010101B(55H)；方式2，只读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,302HMOVAL,05H；初值OUTDX,AL2通道初始化：MOVDX,306HMOVAL,10010001B(91H)；方式0，只读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,304HMOVAL,29H(或05H)；初值OUTDX,AL,2019年11月22日星期五,第九章作业习题课,杭州电子科技大学自动化学院,微机原理与接口技术,16:32:39,43,P3732.【答】8255A具有3种基本的工作方式，在对8255A进行初始化编程时，应向控制字寄存器写入方式选择控制字，用来规定8255A各端口的工作方式。这3种基本工作方式是：方式0基本输入输出方式：适用于不需要用应答信号的简单输入输出场合。这种方式A口和B口可作为8位的端口，C口的高4位和低4位可作为两个4位的端口。方式1选通输入输出方式：A口和B口作为数据口，均可工作于输入或输出方式。端口C的6根线用来产生或接受联络信号。方式2双向总线I/O方式：只有A口可以工作于这种方式。端口A工作于方式2时，端口C的5位（PC3PC7）作A口的联络控制信号。,16:32:40,44,9.硬件系统如图所示,16:32:40,45,8255A：A口输入，B口输出8253：2MHz/2Hz1000000通道0工作于方式2，取N01000通道1工作于方式0，取N1999，即得OUT1每0.5秒中断一次。本题用8253定时中断，中断处理时检测开关状态，并点亮相应得LED。假设8259A已初始化，主程序如下：MOVAX,SEGINTR；形成中断矢量表MOVDS,AXMOVDX,OFFSETINTRMOVAL,NMOVAH,25HINT21H,16:32:40,46,MOVAL,10010000B；8255初始化OUT83H,ALMOVAL,00110101B；通道0方式2，BCD计数OUT87H,ALMOVAL,00H；置初值1000OUT84H,ALMOVAL,10HOUT84H,ALMOVAL,01110001B；通道1方式0，BCD计数OUT87H,ALMOVAL,99H；置初值999OUT85H,ALMOVAL,09HOUT85H,AL,16:32:40,47,STIAGAIN:HLTJMPAGAIN中断服务程序：INTR:PUSHAXSTIINAL,80H；检测开关，合上为0NOTAL；取反OUT81H,AL；点亮相应LED（合上）MOVAL,01110001B；通道1方式0，BCD计数OUT87H,ALMOVAL,99H；置初值999OUT85H,AL,16:32:40,48,MOVAL,09HOUT85H,ALCLIMOVAL,20H；普通EOI命令OUT20H,ALPOPAXIRET,16:32:40,49,8255A：B口输出8253：通道0工作于方式2，取N02000通道1工作于方式3，取N11000，即得OUT1频率为1Hz（周期为1秒）的方波，接到8259A的IRi，用沿触发中断请求。主程序如下：,MOVAX,SEGINTR；形成中断矢量表MOVDS,AXMOVDX,OFFSETINTRMOVAL,NMOVAH,25HINT21HMOVAL,10000000B；8255初始