接口、端口.doc

习题一什么是接口？ 什么是接口？ 接口就是微处理器 CPU 与外部世界的连接部件， CPU 与外界进行信息交 是 换的中转站。 2. 为什么要在 CPU 与外设之间设置接口？ 与外设之间设置接口？ 在 CPU 与外设之间设置接口主要有 4 个原因： （1） CPU 与外设二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义 和时序关系 （2） CPU 与外设的速度不匹配，CPU 的速度快，外设的速度慢 （3） 若不通过接口，而由 CPU 直接对外设的操作实施控制，会使 CPU 处于穷于应付与外设打交道之中，大大降低 CPU 的效率 （4） 若外设直接由 CPU 控制，会使外设的硬件结构依赖于 CPU，对外设 本身的发展不利。 3. 微型计算机的接口一般应具备那些功能？ 微型计算机的接口一般应具备那些功能 算机的接口一般应具备那些功能？ 微机的接口一般有如下的几个功能： （1） 执行 CPU 命令的功能： CPU 将对外设的控制命令发到接口电路中的 命令寄存器（命令口）中，在经分析去控制外设 （2） 返回外设状态的功能：通过状态寄存器（状态口）完成，包括正常 工作状态和故障状态 （3） 数据缓冲的功能：接口电路中的数据寄存器（数据口）对 CPU 于外 设间传送的数据进行中转 （4） 设备寻址的功能：CPU 某个时刻只能和一台外设交换数据，CPU 发 出的地址信号经过接口电路中的地址译码电路来选中 I/O 设备 （5） 信号转换的功能：当 CPU 与外设的信号功能定义、逻辑关系、电平 高低及工作时序不兼容时接口电路要完成信号的转换功能 （6） 数据宽度与数据格式转换的功能： 由于 CPU 处理的数据都是并行的， 当外设采用串行传送方式时，接口电路就要完成串、并之间的转换，并 进行数据格式的转换。 4. 接口技术在微机应用中起的作用？ 接口技术在微机应用中起的作用？ 随着计算机技术的高速发展，计算机的应用越来越广泛。然而，在微机系统 中，微处理器的强大功能必须通过外部设备才能实现，而外设与微处理器之间的 信息交换和通信又是靠接口来实现的，所以，接口技术成为了一门关键技术，它 直接影响微机系统的功能和微机的推广应用。 5. 接口电路的硬件一般由哪几部分组成？ 接口电路的硬件一般由哪几部分组成？ 接口电路的硬件一般由以下几部分组成： （1） 基本逻辑电路：包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器， 是接口电路中的核心 （2） 端口地址译码电路：实现设备的选择功能 （3） 供选电路：根据不同任务和功能要求而添加的功能模块电路。 6. 接口电路的软件控制程序一般包括哪几部分？ 接口电路的软件控制程序一般包括哪几部分？ 接口电路的软件控制程序一般包括以下的程序段，各部分程序是相互渗透、 融为一体的： （1） 初始化程序段：对可编程接口芯片进行初始化编程 （2） 传送方式处理程序段：不同的传送方式（查询、中断、DMA 方式） 1.程序段不同 （3） 主控程序段：完成接口任务的程序段 （4） 程序终止与退出程序段：程序退出前对接口电路中硬件进行保护的 程序段 （5） 辅助程序段：人机对话、菜单等 7. 接口电路的结构有哪几种形式？ 接口电路的结构有哪几种形式？ 接口电路的结构主要有四种： （1） 固定式结构：不可编程的接口电路，结构简单、功能单一、固定 （2） 半固定式结构： PAL 或 GAL 器件构成的接口电路， 由 功能和工作方 式可以通过改写内部的逻辑表达式来改变， 但逻辑表达式一旦烧入芯片， 其功能和工作方式就固定下来了 （3） 可编程结构：其功能和工作方式可由编程指定，使用灵活、适应面 广，且种类繁多 （4） 智能型结构：芯片本身就是一个微处理器，外设的全部管理都由智 能接口完成，如 I/O 处理器 I0809 或通用单片机 8. CPU 与接口之间有哪几种传送数据的方式？它们各应用在什么场合？ 与接口之间有哪几种传送数据的方式？它们各应用在什么场合？ CPU 与接口之间的数据传送方式主要有查询方式、中断方式和 DMA 方式： （1） 查询方式：主要用于 CPU 不太忙且传送速度不高的情况下。无条件 传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单 I/O 设备的控制或 CPU 明确知道外设所处状态的情况下。 （2） 中断方式：主要用于 CPU 的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控 制和紧急事件的处理 （3） DMA 方式（直接存储器存取方式） ：主要用于高速外设进行大批量 数据传送的场合。 9. 分析和设计接口电路的基本方法是什么？ 分析和设计接口电路的基本方法是什么？ 分析和设计接口电路通常采用两侧分析法和硬软件结合法相结合： （1） 两侧分析法：CPU 一侧，主要是了解 CPU 的类型、它提供的数据线 的宽度、地址线的宽度、控制线的逻辑定义、时序关系的特点；外设一 侧，主要是了解被连接外设的外部特性及被控外设的工作过程 （2） 硬软件结合法：硬件设计主要是合理选用外围接口芯片、有针对性 地设计附加电路；软件设计可以采用汇编语言（或高级语言）直接对低 层硬件编程，也可以采用 DOS 系统功能调用和 BIOS 调用编程。 10. 外围接口芯片在微机接口技术中的作用如何 ？ 你所知道的外围接口芯片有 外围接口芯片在微机接口技术中的作用如何？ 那些？ 那些？ 略。 你认为学习接口技术的难点在哪几个方面 应如何对付？ 术的难点在哪几个方面？ 你认为学习接口技术的难点在哪几个方面？应如何对付？ 略。习题二1 什么是端口？ 什么是端口？ 端口是接口电路中能被 CPU 直接访问的寄存器。 2I/O 端口的编址方式有几种？各有何特点？ 端口的编址方式有几种？各有何特点？ I/O 端口的编址方式有两种统一编址方式（存储器映象方式）和独立编 址方式（I/O 映象方式、专用 I/O 指令方式） （1） 统一编址方式： 从整个寻址空间中划出一部分给 I/O 设备， 其余的给存储器， 通过地址码区分操作对象是存储器还是 I/O， 二者的地址码不重 叠。这种方式的优点是I/O 端口的编址空间大，且易于扩展I/O 指令 丰富、功能齐全；缺点是存储器的地址空间减少，达不到系统最大的 寻址空间I/O 指令比独立编址方式的专用 I/O 指令长，译码时间长，执 行速度慢 （2） 独立编址方式：存储单元与 I/O 端口分别编址，地址码重叠，通过操 作码区分操作对象是存储器还是 I/O。这种方式的优点是I/O 端口不占 存储器的编址空间， 使存储器的容量可达系统的最大寻址能力I/O 指令 短、执行速度快；指令清晰、可读性强；缺点是I/O 端口地址范围一旦 确定，不易扩展I/O 指令种类有限，操作单一 3 设计 I/O 设备接口卡时，为防止地址冲突，选用 I/O 端口地址的原则是什么？ 设备接口卡时，为防止地址冲突， 端口地址的原则是什么？ 为了避免端口地址发生冲突， 在选择 I/O 端口地址时一般要遵循以下的原则： （3） 凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用 （4） 原则上讲，未被占用的地址，用户可以使用，但对计算机厂家申明 保留的地址，不要使用，否则会发生 I/O 端口地址重叠和冲突 （5） 一般，用户可使用 300H31FH 地址，这是 IBMPC 微机留作实验 卡的，用户可以使用。为了避免与其他用户开发的插件板发生地址冲突， 最好采用地址开关。 4I/O 端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么？ 端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么？ I/O 端口地址译码电路的作用就是把地址和控制信号进行逻辑组合，从而产 生对接口芯片的选择信号。 端口地址译码电路中常常设置 5 在 I/O 端口地址译码电路中常常设置 AEN0，这有何意义？ ，这有何意义？ AEN1，表示正在进行 DMA 操作，在 I/O 端口地址译码电路中，常常令 AEN0 时，译码输出才有效，这样做的目的是为了避免在 DMA 操作周期中， 由 DMA 控制器对这些以非 DMA 方式传送的 I/O 端口执行 DMA 方式的传送。 6 若要求 I/O 端口地址为 374H， 中的输入地址线要作哪些改动？ ， 则在图 2.1 b） （ ） 中的输入地址线要作哪些改动？ 为了使 I/O 端口的地址为 374H，图 2.1（b）中地址线 A2、A8 后的非门去掉， 而在地址线 A3、A7 后面加上非门。即修改后地址线 A0、A1、A3、A7 后有非门， 其余地址线后无非门。如图所示：A9 A8 A7 A3 A2 A1 A0 AEN IOR & 11 1 1 1 1 1 &Y7 图 2.2 是 PC 机系统板的 I/O 端口地址译码电路， 有何 点？ 端口地址译码电路， 点？ 图中地 址线的分配， 的地址范围？ 址线的分配， 出 DMAC、INTR、T/C 以 PPI 的地址范围？ 、 、 在图 2.2 的译码电路中，不 芯片 要 少 端口地址，一律分配一 有 32 地址的地址范围。 其中 DMAC、 INTR、 T/C 和 PPI 的地址范围分别是：DMAC：00H1FH；INTR：20H3FH；T/C：40H5FH；PPI：60H7FH 8 在图 2.4 译码电路中，若要改变 I/O 端口地址，使其地址范围为 300H307H， 译码电路中， 端口地址， ， 应如何设置？ 则开关 S0S9 应如何设置？ 由于 AEN 必须为 0， 所以 S9 一定是闭合的， 若使译码输出地址范围为 300H 307H，则有如下的分析： A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0 开 开 合 合 开 开 开 开 开 所以，S0S9 中 S5、S6 和 S9 是闭合的，其余的开关全部断开。 9GAL 器件有那些特点？采用 GAL 器件进行 I/O 地址译码有何优点？ 器件有那些特点？ 地址译码有何优点？ 略。 10 采用 GAL 器件设计开发一个地址译码电路的步骤和方法如何？ 器件设计开发一个地址译码电路的步骤和方法如何？ 略。 11. 通常所说的 I/O 操作是指 CPU 直接对 I/O 设备进行操作，这话对吗？ 设备进行操作，这话对吗？ 这话不对，I/O 操作是指 I/O 端口操作，即访问与 I/O 设备相关的端口，而 不是对 I/O 设备直接操作。 在独立编址方式下， 采用什么指令来访问端口？ 12. 在独立编址方式下，CPU 采用什么指令来访问端口？ 独立编址方式下，采用专用的 I/O 指令输入/输出指令（如 PC 系列微机 中的 IN、OUT）来访问端口。 13. 在 I/O 指令中端口地址的宽度及寻址方式有哪两种？ 指令中端口地址的宽度及寻址方式有哪两种？ I/O 直接寻址和间接寻址 （必 PC 系列微机中， 指令对端口的寻址方式有两种： 须由 DX 间址） 。 直接寻址方式中，端口地址的宽度为 8 位，即地址范围是 00HFFH； 间接寻址方式中，端口地址的宽度为 16 位，即地址范围是 0000HFFFFH。 14. CPU 从端口读数据或向端口写数据是否涉及到一定要与存储器打交道？ 从端口读数据或向端口写数据是否涉及到一定要与存储器打交道？ 通常所说的 CPU 从端口读数据或向端口写数据，仅仅是指 I/O 端口与 CPU 的累加器之间的数据传送，并未涉及数据是否传送到存储器。由于累加器只能保 存一个数据，所以在实际中通常是 I/O 与存储器交换数据。 15. I/O 端口地址译码电路一般有哪几种结构形式？ 端口地址译码电路一般有哪几种结构形式？ I/O 端口地址译码电路一般有两种结构形式： 固定式端口地址译码硬件电路不改动， 译码输出的地址或地址范围不变 可选式端口地址译码电路中有若干个 DIP 开关，硬件电路不改动，只 改变开关的状态，就可以使译码输出的地址或地址范围发生变化。 16. I/O 地址线用作端口寻址时，高位地址线和低位地址线各作何用途？如何决 地址线用作端口寻址时，高位地址线和低位地址线各作何用途？ 定低位地址线的根数？ 定低位地址线的根数？ 一般情况下，高位地址线与控制信号线进行逻辑组合，经译码电路产生 I/O 接口芯片的片选信号CS 实现片间选择；低位地址线不参与译码，直接与 I/O 接口芯片的地址线相连实现 I/O 接口芯片的片内端口选择。 低位地址线的根数由 I/O 接口芯片内部的端口数量决定，如果 I/O 接口芯片 内部有 2n 个端口（其引脚上一定有 n 根地址线） ，那么，寻址端口时，低位地址 线的根数就是 n。17. 可选式 I/O 端口地址译码电路一般由哪几部分组成？ 端口地址译码电路一般由哪几部分组成？ 可选式 I/O 端口地址译码电路一般由地址开关（DIP 开关） 、译码器、比较 器或异或门组成。 18. 采用 GAL 器件设计地址译码电路时，其核心是编写 GAL 器件输入源文件 器件设计地址译码电路时， 设计说明书） 。 （即 GAL 设计说明书） 现利用 GAL16V8 设计一个扩展系统的地址译码电 路，要求该系统的 I/O 端口地址范围分别为 300H31FH 和 340H35FH； ； 存储器地址范围为 D0000HEFFFFH。试编写 GAL16V8 的编程输入源文 。 件。 略。 19. 若将图 2.3 中 DIP 开关状态设置为： 2 和 S1 合上 ON）S3 和 S0 断开 OFF） 开关状态设置为： S （ ） ； （ ） ， 的地址范围， 试指出 74LS138 输出端Y5 的地址范围，并与图中在 DIP 开关原来的状态 输出端所产生的地址范围进行比较，有何变化？ 下Y5 输出端所产生的地址范围进行比较，有何变化？ 如果 S2 和 S1 合上（ON） 3 和 S0 断开（OFF） 5 ；S ， 有效时，各位地址线的 Y 状态如下： A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 1 0 0 1 0 1 0 1 S3 S2 S1 S0 开 合 合 开 所以，这种开关状态下， 的地址范围是 254H257H；而 DIP 开关在原 Y 来的开关状态下， Y5 的地址范围是 314H317H。这两个地址范围 A9A6 的状 而二者的 A5A2 是相同的， 态不同， 因为 A9A6 的状态是由开关的状态决定的； 因为它们不受开关状态的影响。习题三1 计数、定时与频率、声音以及音乐之间有什么关系？ 计数、 定时与频率、声音以及音乐之间有什么关系？ 定时和计数的本质是相同的，当计数的基本脉冲是标准的时间单元时，计数 就变成了定时。定时输出脉冲的周期的倒数就是频率。由定时输出的脉冲可以产 生声音，脉冲的频率就决定了声音的频率。脉冲频率高，声音的音调高（听起来 尖锐） ；脉冲频率低，声音的音调低（听起来低沉） 。而由频率不同、持续时间不 同的声音就可以产生动听的音乐。 2 微机系统的定时有哪两类？何谓时序配合？ 微机系统的定时有哪两类？何谓时序配合？ 微机系统中的定时分为内部定时和外部定时两类。 内部定时是指计算机本身运行的时间基准或时序关系，是用户无法更改的。 外部定时是指外部设备实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系，需要 用户根据外设的要求进行安排。 时序配合是指用户在考虑外设与 CPU 连接时， 不能脱离计算机的定时要求， 即以计算机的时序关系为依据来设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求。 3 微机系统中的外部定时有哪两种方法？其特点如何？ 微机系统中的外部定时有哪两种方法？其特点如何？ 微机系统中的外部定时有软件定时和硬件定时两种方法。 软件定时：利用 CPU 执行指令需要一定时间的特点产生延时。这种方法不 需增加硬件设备，只需编制延时程序即可；但是它降低了 CPU 的效率，浪费了 CPU 的资源，而且由于同样的延时程序在不同计算机上运行的时间会不同，所 以通用性比较差。 定时/计数器有那些特点 计数器有那些特点？ 4.8253 定时 计数器有那些特点？8253 是一个减 1 的定时/计数器（逆计数器） ，它内部有 3 个相互独立的 16 位减 1 计数通道，每个通道有自己独立的计数脉冲输入信号（CLK） 、门控信号 （GATE）和计数/定时到的输出信号（OUT） ，每个通道有 6 种工作方式，1 个 通道最多可以计 65536 个脉冲。 初始化编程包括哪两项内容？ 5.8253 初始化编程包括哪两项内容？ 在对 8253 进行始化编程时，首先向命令寄存器中写入方式字，选择计数通 道、工作方式、计数初值的长度及写入顺序、计数码制。然后按方式字的要求向 选定的计数通道中写入计数初值。 6.8253 有哪几种工作方式？区分不同工作方式的特点体现在哪几个方面？为什 有哪几种工作方式？区分不同工作方式的特点体现在哪几个方面？ 方式使用最普遍？ 么 3 方式使用最普遍？ 8253 有 6 种工作方式方式 0方式 5。区分不同工作方式的特点主要体 现在以下的 4 个方面： （1） 启动计数器的触发方式不同 （2） 计数过程中门控信号 GATE 对计数操作的控制作用不同 （3） 计数/定时到时输出端 OUT 输出的波形不同 （4） 在计数过程中，写入新的计数初值的处理方式不同 3 方式由于具有自动重新装载计数初值，能输出重复波形，且输出波形的高 低电平比为 1:1 或近似 1:1（方波或近似方波） ，所以在实际中应用最广泛。 7 何谓日时钟？ 何谓日时钟？ 日时钟是指对一天的时间进行统计，判断一天（24 小时）的时间是否已到。 8 利用 8253 进行日时钟计时的计时单位是什么？CPU 采用什么技术把这些计时 进行日时钟计时的计时单位是什么？ 单位进行累加？ 单位进行累加？ 65536 s 54.9254ms 6 利用 8253 进行日时钟计时的计时单位是 1.1931816 10 在系统中， 设置了两个对计时单位进行统计的字单元 TIMER_HI 高字单元） （ （低字单元） 8253 产生的周期为 54.9254ms 的方波申请中断， ， CPU 和 TIMER_LO 在中断服务程序中通过对两个字单元组成的双字单元进行加 1 操作来实现对计 时单位的统计。 9.8253 通道 0 的定时中断是硬中断（8 号中断） 它不能被用户调用，当用户对 的定时中断是硬中断（ 号中断） 它不能被用户调用， ，它不能被用户调用 ， 系统的时间进行修改时， 试问这两种中断有何关系？ 系统的时间进行修改时， 需采用软中断 INT 1AH。 。 试问这两种中断有何关系？ 8253 通道 0 定时中断的服务程序中实现对双字计时单元的加 1 操作，而软 中断 INT 1AH 完成的功能是将这双字单元的内容读出，保存在两个字寄存器 中，其中，TIMR_HI 单元的内容送入 CX，TIMER_LO 单元的内容送入 DX 中。 10 利用 8253 作为波特率发生器，当 CLK1.1931816MHz，波特因子为 16 时， 作为波特率发生器， ， 波特的传输速率， 的定时常数。 要求产生 4800 波特的传输速率，试计算 8253 的定时常数。 由 于 f 收、发波特率 波特因子 ， 所 以 8253 输 出 的 频 率 应 该 是 f OUT = 4800 1676800Hz ，由此可计算出 8253 的定时常数：Nf CLK 1.1931816 10 6 = 15.5 16 f OUT 76800习题四1 采用 DMA 方式为什么能实现高速传送？ 方式为什么能实现高速传送？ DMA 传送方式能够实现高速数据传送主要有两个原因：（5） 它为两个存储介质提供了直接传输通道，不象 CPU 控制的传送那样 要通过内部寄存器中转。 （6） 用硬件取代了软件，它直接发出对两个介质的选中信号及其读写控 制信号，而不是通过执行指令来控制传送 方式传送的一般过程如何？ 2.DMA 方式传送的一般过程如何？ DMA 方式在传送之前，要对 DMA 控制器进行初始化编程，设置诸如传送 方向、内存首址、数据块大小等信息，而传送过程一般可分为 4 个阶段： （7） 申请阶段：外设向 DMA 控制器发出 DREQ 信号请求 DMA 服务， DMA 控制器向 CPU 发出 HRQ 信号，请求占用总线 （8） 响应阶段：CPU 向 DMA 控制器发出 HLDA 信号，将总线控制权让 给 DMA 控制器，DMA 控制器接管总线 （9） 数据传送阶段：DMA 控制器发出 DACK 信号，选中 I/O 设备；发出 内存地址，选中存储单元，并根据初始化时设定的传送方向给 I/O 设备 和存储器发出读写控制信号，数据由源介质直接传送到目的介质 （10） 传送结束阶段：传送了指定长度的数据块后，或收到外部强制结束 的控制信号（EOP）时，外设、DMA 控制器相继撤除 DREQ、HRQ 信 号，CPU 撤除 HLDA 信号，总线控制权归还 CPU。 3.什么是 DMA 方式的操作类型和操作方式？DMA 方式一般有哪几种操作类型 方式的操作类型和操作方式？ 什么是 和操作方式？ 和操作方式？ DMA 方式的操作类型是指进行 DMA 操作的种类，一般有 3 种： （11） 数据传送：将源介质中的数据传送到目的介质中，包括 DMA 读 （MI/O）和 DMA 写（I/OM） （12） 数据校验：对数据块内部的每个字节进行某种校验，而不进行数据 传送（不发出读写控制信号） （13） 数据检索：也不进行数据传送，而是在指定的内存区内查找某个关 键字节或某几个关键数据位是否存在 DMA 方式的操作方式是指在进行 DMA 操作时，每次所操作的字节数，不 同的操作方式释放总线的条件不同。操作方式一般有以下 3 种： （1） 单字节方式（单一方式） ：每次取得总线控制权只操作一个字节就释 放总线，下个字节的操作要重新申请 （2） 连续方式（块字节方式） ：只要 DMA 操作一开始，就一直占用总线， 直到全部操作完毕。在操作过程中，即使 DMA 请求信号无效，也只是 暂停操作，将总线暂时挂起，而不释放，待 DREQ 有效后再继续操作 （3） 请求方式（询问方式） ：这种方式是否释放总线取决于 DREQ 信号， 若 DREQ 保持有效， 则占用总线， 进行 DMA 操作； DREQ 变为无效， 若 就释放总线 4.DMA 控制器在微机系统中有哪两种工作状态？其工作特点如何？ 控制器在微机系统中有哪两种工作状态？其工作特点如何？ DMA 控制器在微机系统中有主动工作状态和被动工作状态。 主动工作状态：在 DMA 操作期间，DMAC 控制总线，控制数据在两个存储 介质之间直接传送 被动工作状态：非 DMA 操作期间，DMAC 受 CPU 的控制，此时它主要有 两个工作，一是检测片选信号，看 CPU 是否对它进行读写控制；二是检测 DMA 请求信号，看外设是否有 DMA 操作请求。 5.DMA 控制器的地址线和读写控制线与一般的接口控制芯片的相应信号线有什么不同？ 么不同？ 由于 DMA 可以作为系统的主控器， 所以在地址线和读写控制线的设置上与 一般的接口控制芯片有所不同，主要体现在以下几个方面： （1） 地址线中的端口选择信号线是双向的，被动态时接收 CPU 发出的低 位地址， 实现片内端口选择； 主动态时发出内存地址的低位。 8237A-5 如： 的 A0A3 （2） 除了端口选择信号线，还有其他的地址线，输出方向，用于主动态 发出内存地址。如：8237A-5 的 A4A7（发出内存地址的 A47） ，DB0 7（送出内存地址的 A815） （3） 读写控制信号中的IOR 、 IOW 是双向的，被动态时接收 CPU 的 读写信号；主动态时向 I/O 发出读写控制信号 （4） 除了IOR 和IOW 以外，读写控制信号还设置了 MEMW 和 MEMR ， 输出方向，用于在主动态时向存储器发出读写控制信号 6.可编程 DMA 控制器 8237A-5 的操作功能由它的寄存器内容来体现，请指出它 的操作功能由它的寄存器内容来体现， 可编程 有哪些寄存器，其功能如何？ 有哪些寄存器，其功能如何？ 8237A-5 的内部寄存器有以下几种： （14） 基地址寄存器：16 位，每个通道都有。寄存内存首址，写入后不变， 自动预置方式中用于为当前地址寄存器重新装入初值 （15） 当前地址寄存器：16 位，提供当前操作的内存单元的地址，具有自 动修改的功能 （16） 基字节计数器： 位， 16 每个通道都有。 寄存操作数据块的大小 （N-1） ， 写入后不变，自动预置方式中用于为当前字节计数器重新装入初值 （17） 当前字节计数器：16 位，指示当前还有多少字节没有操作，具有自 动减 1 的功能 （18） 命令寄存器：用于设置该片 8237A-5 的工作条件及相关信息 （19） 状态寄存器：寄存各通道是否已完成 DMA 操作及是否有未处理的 DMA 请求 （20） 请求寄存器：用于软件发出 DMA 请求 （21） 屏蔽寄存器：用于控制各通道是否允许 DMA 请求 （22） 方式寄存器：用于设置各通道具体的工作方式 （23） 暂存寄存器：在存储器到存储器的数据传送方式中，用于暂存由源 单元中读出的数据 7.什么叫软命令？8237A-5 有几个软命令？ 什么叫软命令？ 有几个软命令？ 什么叫软命令 所谓软命令就是只要对特定的地址进行一次写操作（即CS 、 IOW 及内部 寄存器地址同时有效） ，命令就生效，与写入的具体数据无关。 8237A-5 有 3 条软命令：清先/后触发器软命令、总清除软命令、清屏蔽寄存 器软命令。 8.什么是 DMA 页面地址寄存器？它的作用如何？ 什么是 页面地址寄存器？它的作用如何？ 由于 DMAC8237A-5 只能提供内存地址的低 16 位，而实际中内存地址可能 是 20 位、24 位或 32 位的，等等，这样就要在 DMA 系统中配置寄存器组，由这 些寄存器组提供存储器的高位地址，这些寄存器组就是页面地址寄存器。它的作 用是提供存储单元的页面地址，即高位地址。 9.采用 DMA 方式在内存与 I/O 设备之间传送数据时，DMA 控制器 8237A-5 怎 设备之间传送数据时， 采用 设备的寻址？ 样实现对 I/O 设备的寻址？DMA 控制器 8237A-5 提供 DACK 信号给 I/O 设备，取代其地址选择信号， 使申请 DMA 传送并被允许的设备在 DMA 传送过程中一直是有效设备。即：用 DACK 信号取代了芯片选择和片内端口选择信号。 10.DMA 控制器 8237A-5 在系统中如何生成访问内存的有效地址？ 在系统中如何生成访问内存的有效地址？ 内存地址是通过地址线传送的，如在 PC 机系统中，20 位物理地址由几部分 构成： A07：由 8237A-5 的 A07 引脚直接发出 A815：由 8237A-5 的 DB07 引脚发出，然后由外部地址锁存器锁存后提供 A1619：由页面地址寄存器 74LS670 提供 A47 11.IBM-PC 系列微机中 DMA 系统的配置情况有哪两种？ 系统的配置情况有哪两种？ 在 IBM-PC 系列微机中 DMA 系统有单片 DMAC 和双片 DMAC 两种配置。 单片系统：支持 4 个通道的 8 位数据传送。每个通道有 64KB 的计数能力， 有一个能提供 4 位地址的页面地址寄存器，所以寻址能力达到 1MB 双片系统：支持 7 个通道的数据传送，其中 3 个通道支持 8 位传送，4 个通 道支持 16 位传送。每个通道有 64KB 的计数能力，系统配置了一个能提供 8 位 地址的页面地址寄存器，所以寻址能力达到 16MB。 12.用户利用 PC 微机的 DMA 系统资源进行 DMA 传送时，是否要求用户对 系统资源进行 传送时， 用户利用 8237A-5 的 16 个寄存器全部进行编程？为什么？一般需要对 8237A-5 的哪几个 个寄存器全部进行编程？为什么？ 寄存器进行编程？ 寄存器进行编程？ 用户利用 PC 微机的 DMA 系统资源进行 DMA 传送时，并不需要也不能对 16 个寄存器全部进行编程。因为系统在 ROM-BIOS 的初始化测试阶段已对 8237A-5 的命令寄存器进行了设置，不允许用户进行修改。 用户在使用时一般只要根据需要对方式寄存器、基（当前）地址寄存器、基 （当前）字节计数器、屏蔽寄存器（单个通道）进行编程，并用软命令清除先/ 后触发器即可。习题五1.什么是中断？ 什么是中断？ 什么是中断 是指 CPU 在正常运行程序时， 由于内部/外部事件或由程序预先安排的事件， 引起 CPU 暂时停止正在运行的程序，转到为该内部/外部事件或预先安排的事件 服务的程序中去，服务完毕，再返回去继续运行被暂时中断的程序，这个过程称 为中断。 2.可屏蔽中断处理的一般过程是什么？ 可屏蔽中断处理的一般过程是什么？ 可屏蔽中断处理的一般过程是什么 可屏蔽中断的处理过程一般可分为 4 个阶段： （24） 中断申请： 外设向 CPU 发出中断申请信号， CPU 检测到有效的 INTR， 且无 DMA 请求、IF1，当前指令执行完毕就进入响应阶段 （25） 中断响应：CPU 通过总线控制器发出两个连续的中断响应信号（2 个 INTA 负脉冲）组成中断响应周期。在中断响应周期中，CPU 取得 中断类型号 n，将程序状态字（PSW）及断点的地址（CS 和 IP）依次入 栈保护。再查中断向量表，将（4*n）IP； （4*n+2）CS，进入中断 服务阶段 （26） 中断服务：CPU 执行中断服务程序，为中断源服务 （27） 中断返回：当执行到中断服务程序中的 IRET 指令时，将堆栈栈顶的 三个字单元内容弹出，依次送给 IP、CS、PSW，CPU 返回到原来的程 序去执行。3.什么是中断优先级？设置中断优先级的目的是什么？ 什么是中断优先级？设置中断优先级的目的是什么？ 什么是中断优先级 中断优先级是指，中断源被响应和处理的优先等级。设置优先级的目的是为 了在有多个中断源同时发出中断请求时，CPU 能够按照预定的顺序（如：按事 件的轻重缓急处理）进行响应并处理。 什么是中断嵌套？ 4.什么是中断嵌套？ 什么是中断嵌套 是指 CPU 正在执行一个中断服务程序时，有另一个优先级更高的中断提出 中断请求，这时会暂时挂起当前正在执行的级别较低的中断源的服务程序，去处 理级别更高的中断源， 待处理完毕， 再返回到被中断了的中断服务程序继续执行， 这个过程就是中断嵌套。 5.什么是中断向量？它是如何装入中断向量表的？ 什么是中断向量？ 什么是中断向量 它是如何装入中断向量表的？ 中断向量是中断服务程序的入口地址，一个中断向量由 4 个字节组成，它包 括中断服务程序的段首址和偏移地址。 中断向量并非常驻内存，而是由程序装入中断向量表中的。系统配置和使用 的中断所对应的中断向量由系统软件负责装入；系统若未配置系统软件（如单板 机系统） ，或用户自定义的中断向量，由用户自行装入。 6.什么是中断类型号？它的作用是什么？ 什么是中断类型号？ 什么是中断类型号 它的作用是什么？ 中断类型号是系统为每一个中断源分配的代号，它是 8 位的，与系统的中断 源一一对应。 中断类型号负责引导 CPU 找到中断服务程序的入口点。通过中断类型号查 中断向量表可得到中断向量（中断服务程序入口地址） ，其中：物理地址为 4*n 的单元是中断服务程序入口点的偏移地址； 物理地址为 4*n+2 的单元是中断服务 程序的段首址。 不可屏蔽中断和可屏蔽中断各有何特点？ 7.不可屏蔽中断和可屏蔽中断各有何特点？其用途如何？ 不可屏蔽中断和可屏蔽中断各有何特点 其用途如何？ 不可屏蔽中断（NMI） ：CPU 不能屏蔽，即：无论 IF 的状态如何，CPU 收 到有效的 NMI 必须进行响应；NMI 是上升沿有效；中断类型号固定（为 2） ；它 在被响应时无中断响应周期。不可屏蔽中断通常用于故障处理（如：协处理器运 算出错、存储器校验出错、I/O 通道校验出错等） 可屏蔽中断（INTR） ：CPU 可以通过设置 IF 的状态屏蔽它，若 IF1，CPU 响应，IF0，CPU 不响应；INTR 高电平有效；它需要中断响应周期；中断类 型号由中断控制器在中断响应周期中提供给 CPU。可屏蔽中断主要用于普通 I/O 设备请求与 CPU 进行数据交换。 8.IBM-PC 微机的中断系统由哪几部分构成？ 微机的中断系统由哪几部分构成？ IBM-PC 微机的中断系统由硬件中断（外部中断）和软件中断（内部中断） 组成。 硬件中断又分为可屏蔽中断 INTR 和不可屏蔽中断（NMI） ； 软件中断有双字节指令形式的中断（ROM-BIOS 中断、DOS 中断和未定义 自由中断）和几种特殊类型的中断（除法溢出中断、单步中断、断点中断、溢出 中断） 。 9.所谓 DOS 系统功能调用是指哪一个软中断？试举出一些常用的设备管理和文 系统功能调用是指哪一个软中断？ 所谓 功能调用。 件管理的 DOS 功能调用。 DOS 系统功能调用是指中断类型号为 21H 的软中断指令 INT 21H。 例如： 功能号为 01H，对键盘管理，输入一个字符； 功能号为 0AH，对键盘管理，输入一个字符串；功能号为 02H，对显示器管理，输出一个字符； 功能号为 09H，对显示器管理，输出一个字符串； 功能号为 3CH，对文件管理，建立一个文件； 功能号为 3DH，对文件管理，打开一个文件； 功能号为 3EH，对文件管理，关闭文件； 功能号为 3FH，对文件管理，读文件； 功能号为 40H，对文件管理，写文件。 10.试比较软中断和硬中断不同的特点。 试比较软中断和硬中断不同的特点。 试比较软中断和硬中断不同的特点 软中断和硬中断的不同主要体现在以下几个方面： 软中断 硬中断（INTR） 是否有随机性、突发性 否 是 是否有中断响应周期 无 有 中断类型号的提供方法 固定或由指令提供 由中断控制器提供 是否可屏蔽（受 IF 影响） 不可屏蔽 可屏蔽 硬中断中的不可屏蔽中断 NMI 除了具有随机性和突发性之外，其余特点同 软中断。 处理哪些中断事务？ 11 可编程中断控制器 8259A 协助 CPU 处理哪些中断事务？ 8259A 协助 CPU 完成的中断事务主要有： 接收和扩充外设的中断请求；进行中断请求的屏蔽与开放控制；对中断源进 行优先级排队管理；中断被响应时，提供该中断源的中断类型号。 具有哪些工作方式和中断操作功能？ 12.8259A 具有哪些工作方式和中断操作功能？指出与这些功能相对应的命令字 （ICW/OCW）的内容？ ）的内容？ 8259A 的工作方式有以下几种： （1） 引入中断请求的方式：有边沿触发和电平触发两种；中断服务方式 有向量式中断和查询式中断两种； （2） 与系统总线的连接方式：缓冲方式和非缓冲方式两种； （3） 屏蔽中断的方式：通常屏蔽和特殊屏蔽两种方式； （4） 优先级排队的方式：固定优先级和循环优先级（优先级轮换）两种， 循环优先级又分为指定轮换和自动轮换两种； （5） 中断结束的方式：自动结束方式和非自动结束方式两种 8259A 的中断操作功能有以下几个： （1） 设置中断触发方式、选择 8259A 芯片的数目由 ICW1 完成； （2） 设置中断类型号的高五位由 ICW2 完成； （3） 设置级联方式具体的连接情况（主片的哪些中断申请端连有从片； 从片与主片的哪个中断申请端相连）由 ICW3 完成； （4） 设置特定完全嵌套方式、缓冲方式和中断结束方式ICW4 完成； （5） 设置对各中断源的屏蔽与开放状态由 OCW1 完成； （6） 设置优先级轮换及发中断结束命令由 OCW2 完成； （7） 设置特殊屏蔽方式、查询式中断的服务方式、选择要读出的寄存器 由 OCW3 完成； 13 在什么情况下，才要求用户对 8259A 进行初始化？ 在什么情况下， 进行初始化？ 一般在没有配置完善的操作系统的单板微机系统中，才需要对 8259A 进行 初始化。另外，若通过插件板扩展中断系统，附加的 8259A 由于系统软件并未 对它进行初始化，所以用户要写入它的初始化程序。14 如何对 8259A 进行初始化编程（包括单片使用和双片使用）？ 进行初始化编程（包括单片使用和双片使用）？ 在单片 8259A 系统中，初始化时按顺序依次写入 ICW1、ICW2、和 ICW4； 在双片 8259A 系统中，初始化时要按顺序依次写入 ICW1、ICW2、ICW3 和 ICW4。 什么是中断响应周期？ 15 什么是中断响应周期？在中断响应周期中 CPU 和 8259A 一般要完成哪些工 作？ CPU 收到有效的 INTR 信号，若 IF1，且无 DMA 请求，当前指令执行完 毕，就通过总线控制器发出连续的两个中断响应信号（ 应周期。 ）组成一个中断响在第 1 个 负脉冲中，CPU 发出有效的总线锁定信号 ，封锁总线， 防止其他主控器占用总线；8259A 经判优后将 IRR 的相应位清 0，ISR 的对应位 置 1。 在第 2 个 负脉冲中，CPU 撤除总线锁定信号 ，ALE 信号也变为 无效，允许数据线传送数据；8259A 将被响应中断源的中断类型号送给 CPU。 若 8259A 工作于自动结束方式，在第 2 个 负脉冲的后沿，8259A 还要 清除 ISR 中在第 1 个负脉冲里置 1 的位。 微机的中断系统资源进行中断传送时， 16 用户利用 PC 微机的中断系统资源进行中断传送时，要求用户对 8259A 的哪 些命令进行编程使用？ 些命令进行编程使用？ 用户利用 PC 微机的中断系统资源进行中断传送时， 8259A 的编程主要是 对 。 写入 OCW1（开放或屏蔽某些中断级）和 OCW2（发中断结束命令） 17 何谓中断向量修改？修改中断向量的方法和步骤如何？ 何谓中断向量修改？修改中断向量的方法和步骤如何？ 在实际应用中，用户借用系统的中断资源（中断类型号）来运行自己的中断 服务程序时， 需要将中断向量表中原来的中断向量修改为自己中断服务程序的入 口地址，这就是中断向量的修改。 中断向量的修改方法一般是利用 DOS 功能调用的 35H 号和 25H 号功能， 其 步骤可分为以下 3 步： （1） 保存原中断向量：用 35H 号功能读取原来的中断向量，保存于两个 字单元中； （2） 设置新的中断向量：用 25H 号功能将新的中断向量填入到中断向量 表的相应位置（4*n4*n+2 单元中） ； （3） 恢复原中断向量：使用完，再利用 25H 号功能将保存于两个字单元 中的原来的中断向量重新填入到中断向量表中。 18 中断结束命令安排在程序的什么地方？在什么情况下要求发中断结束命令？ 中断结束命令安排在程序的什么地方？在什么情况下要求发中断结束命令？ 为什么？ 为什么？ 中断结束命令一般安排在中断服务程序中，在中断服务完成，中断返回指令 （IRET）之前。 在 8259A 工作于非自动结束方式时，要送中断结束命令。因为这种方式， 即使中断已经服务完毕，ISR 中的对应位也不会自动清 0，这样就使得低优先级 的中断和同级中断得不到应有的响应。通过发中断结束命令，将服务完的中断级 在 ISR 中的对应位清 0，以便开放同级和低级中断。习题六1 半导体存储器通常可分为哪些类型？分类的依据是什么？ 半导体存储器通常可分为哪些类型？分类的依据是什么？ 半导体存储器按制造工艺分，可分为双极型和 MOS 型两大类；按存取方式分， 又可分为随机存取存储器 RAM 和只读存储器 ROM 两大类； RAM 根据存储 电路的性质不同，又可分为静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM） ，ROM 按其性能不同，又可分为掩模式 ROM、熔炼式可编程 PROM、可用紫外线擦除、 可编程的 EPROM 和可用电擦除、可编程的 E2PROM。 半导体存储器有哪些主要特点？有哪几项主要性能指标？ 2 半导体存储器有哪些主要特点？有哪几项主要性能指标？ 半导体存储器具有体积小、速度快、耗电少、价格低的优点。 半导体存储器主要有以下几个主要性能指标： （28） 存储容量：存储器所能存储二进制数码的数量，即所含存储元的总 数 （29） 存取时间（读写周期） ：从启动一次存储器操作到完成该操作所经历 的时间 （30） 功耗：每个存储元消耗功率的大小 （31） 可靠性；对电磁场及温度变化等的抗干扰能力。 3 试比较动态 RAM 与静态 RAM 的优缺点？ 的优缺点？ 动态 RAM 集成度高、功耗低、价格低；但由于它是以电容上的电荷存储信 息，必须定时刷新，所以接口电路比较复杂； 静态 RAM 速度快， 但由于是用双稳电路存储信息， 集成度较低、 功耗较大、 成本较高。 4 设计存储器接口应考虑哪些主要问题？ 设计存储器接口应考虑哪些主要问题？ 在设计存储器接口时除了要考虑存储器的地址空间外，还要考虑 存储器与 CPU 的时序配合问题： 慢速存储器要能够向 CPU 申请延长总线传 输周期； CPU 总线的负载能力：大系统中，考虑到总线驱动能力不够，需要在接口 中加入驱动器/缓冲器； 存储芯片的选择：选择芯片类型时根据存储信息类型的不同决定选择 RAM 或 ROM；选择芯片具体型号时，在满足容量要求的情况下，尽量选择容量大、 集成度高的芯片。 5 当 CPU 与低速存储器接口时，通常采用什么方法进行速度匹配？举例说明。 与低速存储器接口时，通常采用什么方法进行速度匹配？举例说明。 当 CPU 与低速存储器接口时，通常由低速存储器向 CPU 发出“等待申请” 信号，使 CPU 在正常的读/写周期之外再插入一个或几个等待周期，这样就使指 令的时钟周期数增加了。 例如，在 8086CPU 的引脚上提供了一根 READY 信号，CPU 在每个总线周 期的 T3 时钟周期和插入的等待周期 TW 中检测 READY，若 READY0，就在 T3 或当前的 TW 之后插入一个等待周期，在等待周期中继续检测 READY 信号。 所以慢速存储器在与 CPU 接口时，只要能在 T3 中（CPU 检测前）使 READY 0，就可以让 CPU 延长总线传输周期。通过控制 READY 维持为低电平的时间长 短可以控制插入等待周期的个数。 6 存储芯片的选择与接口电路有何关系？挑选时应注意哪些问题？ 存储芯片的选择与接口电路有何关系？ 挑选时应注意哪些问题？ 存储芯片的选用和存储器接口设计直接相关：不同类型、不同型号的芯片构 成的存储器，其接口方法和复杂