2010年接口技术习题讨论课(1).doc

输入输出接口（1）知识点训练关于8259A，8237A，8251A，8255A的习题基本原理1 I/O接口的基本功能 进行端口地址译码设备选择 向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码 进行定时和相应时序控制。 对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。 提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。 提供有关电气的适配 还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换2 CPU和输入输出设备之间传送的信息有哪几类？相应的端口称为什么端口？数据信息、状态信息、控制信息数据端口、状态端口、控制端口3 80x86系统微机的I/O端口编址方式是什么？有什么特点？与存储器独立编址这种编址方式的优点是：不占用内存空间；使用I/O指令，程序清晰，很容易区分是存储器操作还是I/O操作。缺点是：只能用专门的I/O指令，访问端口的方法不如访问存储器的方法多。4 CPU和输入输出设备之间有哪几种数据传送方式？各适合于什么场合？数据传送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式4种。(1) 程序直接控制方式；用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的信息传送。它的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。缺点是：CPU和外围设备只能串行工作；设备之间的不能并行工作；无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。(2) 中断控制方式；中断控制方式是利用向CPU发送中断的方式控制外围设备和CPU之间的数据传送。它的优点是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和设备的并行操作。缺点是：由于数据缓冲寄存器比较小，数如果发生中断次数较多，将耗去大量的CPU处理时间；在外围设备较多时，由于中断次数的急剧增加，可能造成CPU无法响应中断而出现中断丢失的现象；如果外围设备速度比较快，可能会出现CPU来不及从数据缓冲寄存器中取走数据而丢失数据的情况。(3) DMA方式； 在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路进行数据传送。它的优点：除了在数据块传送开始时需要CPU的启动指令，在整个数据块传送结束时需要发中断通知CPU进行中断处理之外，不需要CPU的频繁干涉。它的缺点：在外围设备越来越多的情况下，多个DMA控制器的同时使用，会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。(4) 通道方式。使用通道来控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。通道是一个独立于CPU的专管输入/输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。它有自己的通道指令，这些指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。该方式的优点是进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。缺点是增加了额外的硬件，造价昂贵。5 简述中断传送方式的工作过程。在中断传送方式中，通常在一个主程序中安排好在某一时刻启动某一外设后，CPU继 续执行主程序。此时外设同时进行数据传送的准备工作。当外设完成数据传送的准备时， 通过中断控制逻辑向CPU发出中断请求，在CPU可以响应中断的条件下(IF=1，在完成当前指今后)，现行主程序被“中断”，通过中断控制逻辑提供的“中断 类型码”，从“中断向量表”中读入“中断向量”转去执行“中断服务程序”，在中断服务程序中完成次CPU与外设之间的数据传送，传送完成后仍返回被中断的主程序，从断点处 继续执行，并等待外设的下一次中断请求。6 简述DMA传送方式的工作过程。 首先由外部设备发出DMA传送请求信号，或通过程序将DMA通道请求触发器置1； 如果有2个以上DMA通道请求信号有效，8237A的优先权编码器和裁决器裁决出优先级最高的DMA通道； DMA通过HOLD信号向CPU发出总线请求； CPU完成当前总线周期以后，回送HLDA信号，同时让出总线权； DMA获取总线，驱动DACK信号有效，该信号通常用做I/O通道的片选择信号，DMA的控制信号MEMR#和I/OW#，或IOR#和MEMW#成对有效，控制存储器和I/O通道之间的数据传送。如果是存储器到存储器之间的传送，一般需要占用2个DMA通道。 DMA传送完毕以后，送出EOP信号，使DACK信号无效，HRQ信号无效，DMA释放总线。7 简述条件传送方式的工作过程。CPU从接口中读取状态字CPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件，如果不满足，则回到前一步读取状态字如状态字表明外设已处于“就绪”状态，则传送数据8 中断传送方式中与外设并行工作发生在什么时候？9 什么是中断？中断是指计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回现行程序的间断处，继续执行原程序。中断和8259A中断控制器10 8259A控制器有几种中断优先级判断方法？各自的判断过程是什么？有什么优缺点？8259可按以下四种方式之一排列IR7IR0请求的优先级：全嵌套方式（缺省排列方式，AT使用该方式）、 特殊全嵌套方式、 优先级自动循环方式和优先级特殊循环方式。(1) 全嵌套方式 ）中断请求按优先级07级处理，IR0上的请求为0级，优先级最高；IR7上的请求为7级，优先级最低.）如果在IR7IR0上出现请求，PR把该请求与ISR中的优先级进行比较，仅当该请求的优先级（大于）ISR中的优先级时,8259才向CPU提出请求。(2)特殊全嵌套方式（由ICW4指定）同全嵌套方式，按07级处理，0级的优先级最高。）IR线上出现的请求的优先级（大于或等于）ISR中的优先级时，8259向CPU 提出请求。这种优先级排列方式用于多片8259级联系统的主8259。主8259的输入IR是从8259的请求INT，对于从8259的不同IR线，具有不同的优先级，但在主8259中均为同一级。因此，当CPU正在处理从8259的请求时，若同一从8259的更高优先级出现请求，应允许主8259向CPU提出请求。（3）优先级自动循环方式（OCW2指定）在这种优先级排列方式中，优先级队列是变化的，一个中断的请求被处理后，它的优先级自动降到最低。初始时，优先级队列为： IR0（最高）;IR7（最低）。如果IR0出现请求，在IR0处理后，优先级队列为： IR1（最高）-;IR7-IR0（最低）。 如果再出现IR4请求，在IR4请求处理后，优先级队列为： IR5（最高）-IR7-IR0-IR4（最低）。（4）优先级特殊循环方式（OCW2指定)与优先级自动循环方式类似，但初始时的最高优先级由编程指定。11 什么是中断向量，中断向量表？中断向量即中断源的识别标志，可用来存放中断服务程序的入口地址或跳转到中断服务程序的入口地址。中断源的识别标志，可用来形成相应的中断服务程序的入口地址或存放中断服务程序的首地址12 8086有多少级中断？中断类型号是什么？中断向量表的存储区是什么？中断类型号对应的服务程序存储在中断向量表什么位置？256个中断在8086允许的256级(即00H0FFH)中断类型中，除00H04H级规定为专用的中断外，IBMPC机把类型号为08H1FH分配给主板和扩展槽上的基本外设的中断服务子程序和BIOS(Basic lnput0utput System)ROM中的 1O子程序调用指令；把类型号为20H0FFH中的一些分配给DOS中的功能子程序调用指令，其中的 40H7FH留给用户，作为开发使用的中断类型号。00000H003FFH13 现代奔腾机有多少级中断？中断类型号是什么？中断向量表的存储区是什么？中断类型号对应的服务程序存储在中断向量表什么位置？14 什么是非屏蔽中断，可屏蔽中断？响应条件是什么？可屏蔽中断INTR 可屏蔽中断INTR受标志寄存器的中断标志位IF控制，当IF为1时，表示允许中断。IF为0时，可屏蔽中断的请求受到禁止。INTR要求中断请求信号为高电平，高电平需要保持到中断请求被响应。一旦采样到INTR信号有效，CPU执行完当前的指令，便响应可屏蔽中断INTR的请求。可屏蔽中断被响应以后，由外设（多数由中断控制器）提供中断类型。虽然，可屏蔽中断只有一根中断请求线，但是通过外部电路可以允许系统连接多个中断源。最常用的器件为可编程中断控制器。它管理多个可屏蔽中断的中断优先级，为中断源向CPU提供中断向量。非屏蔽中断NMI 非屏蔽中断NMI不受中断允许标志IF的影响，是不可屏蔽的。NMI要求中断请求信号为脉冲上升沿，并要求上升沿之后保持2个CLK的高电平。当CPU采样到NMI引脚上的中断请求时，产生类型号为2的中断。CPU执行完当前指令，便响应这个中断请求而进入相应的中断处理。在实际系统中，非屏蔽中断一般用来处理系统的重大故障，例如系统掉电等。可屏蔽中断是通过CPU的INTR引脚引入，当中断标志IF1时允许中断，当IF=0时禁止中断，不可屏蔽中断是由NMI引脚引入，不受IF标志的影响。15 8259A初始化过程。16 假设8086系统采用单片8259A控制中断，其类型码为46H，则响应该8259A发生的中断的中断服务程序存储在什么地方？若中断服务程序入口地址为0A9800H，该存储地址的取值是什么？17 若8086系统采用级联方式控制中断，主8259A的中断类型号为30H37H，端口地址为20H, 21H，从8259A的INT接主片的IR6，从片的中断类型号是40H47H，端口地址为22H, 23H。两芯片均采用边沿触发，且均不要ICW4，试初始化这两8259A芯片。DMA原理和8237ADMA控制器18 8237A控制器的初始化工作包含哪些操作？ 将数据传轮缓冲区的起始地址或者结束地址送到地址寄存器中。 将传输的字节数或字数送到计数器中。19 8237A有几种基本数据传送方式？各自的特点是什么？工作过程是什么？单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式和多片级联方式单字节传送方式:8237A控制器每响应一次DMA申请，只传输一个字节的数据，传送一个字节之后，当前字节计数器的值减1，当前地址寄存器的数加1（或减1），8237A释放系统总线，总线控制权交给CPU。8237A释放控制权后，马上对DMA请求DREQ进行测试，若DREQ有效，则再次发出总线请求信号，进入下一个字节的传送，如此循环，直至计数值为0，结束DMA传送。 单字节传送方式的特点是：一次传送一个字节，效率较低，但它会保证在两次DMA传送之间，CPU有机会获得总线控制权，执行一次CPU总线周期。数据块传送方式:在这种传送方式下，8237A一旦获得总线控制权，就会连续地传送数据块，直到计数器由0减到FFFFH，结束DMA传送，让出总线控制权。数据块传送方式的特点：一次请求传送一个数据块，效率高，但在整个DMA传送期间，CPU长时间无法控制总线（无法响应其他DMA请求，无法处理其他中断等）。请求传送方式:请求传送方式与数据块传送方式类似，也是一种连续传送数据的方式。只是在请求传送方式下，每传送一个字节就要检测一次DREQ信号是否有效，若有效，则继续传送下一个字节；若无效，则停止数据传送，结束DMA过程，让出总线控制权。但DMA的传送现场全部保持（当前地址寄存器和当前字节计数器的值），待请求信号DREQ再次有效时，再次申请总线控制权，申请成功后，8237A接着原来的计数值和地址继续进行数据传送，直到当前字节计数器减到0或由外设产生信号时，终止DMA传送，释放总线控制权。请求传送方式的特点是：DMA操作可由外设利用DREQ信号控制数据传送的过程。级联传送方式:当一片8237A通道不够用时，可通过多片级联的方式增加DMA通道，第二级的HRQ和HLDA信号连到第一级某个通道的DREQ和DACK上；第二级芯片的优先权等级与所连通道的优先权相对应；第一级只起优先权网络的作用，实际的操作由第二级芯片完成；还可由第二级扩展到第三级等。级联方式的特点是：可扩展多个DMA通道。20 8237A是怎样进行优先级管理的？8237A 有两种优先级管理方式。固定优先级:通道 0 优先级最高、通道 3 最低;循环优先级方式:优先级依次循环，刚使用过总线的通道优先级最低，其下一通道优先级最高。21 假设8237A的端口地址为0000H000FH，通道0工作在块传送模式，地址加1变化，自动预置功能；通道1工作于单字节读传送，地址减1变化，无自动预置功能；通道2、3与通道0工作于相同方式。试编程初始化该8237A。串行通信和8251A串行接口芯片22 试说明串行接口中同步传送通信和异步传送通信的区别是什么？异步通信中，字符数据一个一个地传送。在发送间隙，即空闲时，通信线路总是处于逻辑“1”状态，每个字符数据的传送均以逻辑“0”开始。在异步通信中，每一个字符要用到起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，以至于占用了时间。所以在数据块传送时，为了提高通信速度，常去掉这些标志，而采用同步传送。同步通信不像异步通信那样，靠起始位在每个字符数据开始时使发送和接收同步，而是通过同步字符在每个数据块传送开始时使收发双方23 MODEM的主要功能是什么？适于什么场合？Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调” 24 假设两数据终端设备按RS-232接口标准连接如下图所示，试说明其中的信号RTS、CTS的作用，而DSR和DTR联络的理由是什么？TxD和RxD为什么需要交叉互联。25 8251的初始化流程是怎样的？26 假设有如下对8251A的初始化程序，试问它实现的功能是什么？假设8251A的数据端口和控制端口地址是388H, 389HMOV DX, 389HMOV AL, 40HOUT DX, ALNOP ；空操作MOV AL, 5AHOUT DX, ALMOV AL 37HOUT DX, AL27 异步通信中帧信息的格式怎样的？1位起始位，7位（或8位）数据位，1 位奇偶校验位