微型计算机接口_划题答案.doc

习题一1. 什么是接口？接口就是微处理器CPU与外部世界的连接部件，是CPU与外界进行信息交换的中转站。2. 为什么要在CPU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？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）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：由PAL或GAL器件构成的接口电路，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？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。习题二1什么是端口？端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。2.I/O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）（4） 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（5） 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？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：（6） 凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用（7） 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（8） 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。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？PC系列微机中，I/O指令对端口的寻址方式有两种：直接寻址和间接寻址（必须由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。15.I/O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。习题三3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。 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：（9） 启动计数器的触发方式不同（10） 计数过程中门控信号GATE对计数操作的控制作用不同（11） 计数/定时到时输出端OUT输出的波形不同（12） 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。 10利用8253作为波特率发生器，当CLK1.1931816MHz，波特因子为16时，要求产生4800波特的传输速率，试计算8253的定时常数。由于，所以8253输出的频率应该是，由此可计算出8253的定时常数：习题五1.什么是中断？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？可屏蔽中断的处理过程一般可分为4个阶段：（13） 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INTA（14） 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 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（15） 中断服务：CPU执行中断服务程序，为中断源服务（16） 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。 4.什么是中断嵌套？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？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？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。 14如何对8259A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。 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？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。习题七1.可编程并行接口芯片8255A面向I/O设备一侧的端口有几个？其中C口的使用有哪些特点？8255A面向I/O设备一侧有3个8位的端口：A口、B口和C口，或者说有2个8位的端口（A口、B口）和2个4位的端口（C上、C下）。其中，C口比较特殊，它的特点主要有：作为数据口，可分为两个独立的4位口（C上、C下）使用；1方式和2方式时，C口的部分引脚作为A、B口的固定联络信号线；1方式和2方式时，C口作为状态口使用；C口的引脚可以用按位置/复位命令字进行按位控制。14可编程并行接口芯片8255A的编程命令有哪两个？试分别说明它们的作用及其命令格式中每位的含义是什么？8255A有两个编程命令：方式命令字和C口按