微机原理第六章作业

第六章作业 1 接口电路的作用是什么 描述接口电路的典型结构 答 接口电路的作用接口电路的作用 执行 CPU 的命令 CPU 先将其对外设的控制命令发送到接口电路的命 令寄存器中 命令经接口电路分析后再去控制外设 返回外设的状态 通过接口电路的状态寄存器完成 包括返回外设的 工作状态和故障状态 进行数据的锁存和缓冲 接口电路中设置了数据的锁存 缓冲逻辑 以缓解 CPU 与外设之间的速度不匹配 接口电路通常由一些寄存器或 RAM 芯片组成 如果芯片容量足够大还可以实现批量数据的传输 能够进行信息格式的转换 例如进行模拟量到数字量的转换 串行数 据到并行数据的转换以及电平转换等 进行地址译码和设备选择 CPU 某个时刻只能和一个外设交换数据 CPU 发出的地址信号通过接口电路中的地址译码电路来选中 I O 设备 能够协调 CPU 和外设两者在信息的类型和电平的差异 如电平转换驱 动器 数 模或模 数转换器等 能够协调时序差异 接口电路中设置了中断和 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 接口电路还可以起到联络 CPU 和外设 复位 编程和错误检测等作用 接口电路的典型结构接口电路的典型结构 接口电路的内部结构接口电路的内部结构 CPU 与外设主要有数据 状态和控制信息需要相互交换 于是从应用 角度看内部 数据寄存器 保存外设给 CPU 和 CPU 发往外设的数据 状态寄存器 保存外设或接口电路的状态 控制寄存器 保存 CPU 给外设或接口电路的命令 接口电路的外部特性接口电路的外部特性 主要体现在引脚上 分成两侧信号 面向 CPU 一侧的信号 用于与 CPU 连接 主要是数据 地址和控制信号 面向外设一侧的信号 用于与外设连接 提供的信号多种多样 功能定义 失序和有效电平等相差较大 2 CPU 和输入 输出设备之间传送的信息有哪几类 答 CPU 和输入 输出设备之间传送的信息有数据信息 状态信息和控制信息三 类 数据信息数据信息 CPU 和外部设备交换的基本信息就是数据 数据信息大致分为数字量 模拟量和开关量三种形式 数字量数字量 数字量是计算机可以直接发送 接收和处理的数据 模拟量模拟量 当计算机应用于控制系统中时 输入的信息一般为来自现场的连 续变化的物理量 如温度 压力 流量 位移 湿度等 这些物理量 通过传感器并经放大处理得到模拟电压或电流 这些模拟量必须先经 过模拟量向数字量的转换 A D 转换 后才能输入计算机 反之 计算 机输出的控制信号都是数字量 也必须先经过数字量向模拟量的转换 D A 转换 把数字量转换成模拟量才能去控制现场 开关量开关量 开关量可表示两个状态 如开关的断开和闭合 机器的运转与停 止 阀门的打开与关闭等 状态信息状态信息 状态信息作为 CPU 与外设之间交换数据时的联络信息 反映了当前 外设所处的工作状态 是外设通过接口送往 CPU 的 CPU 通过对外设状 态信号的读取 可得知输入设备的数据是否准备好 输出设备是否空闲 等情况 控制信息控制信息 控制信息是 CPU 通过接口传送给外设的 用于控制外设的工作 外 设的启动信号和停止信号就是常见的控制信息 控制信息往往随着外设 的具体工作原理不同而含义不同 3 什么叫端口 通常有哪几类端口 计算机对 I O 端口编址时通常采用哪两种 方法 在 8086 8088 系统中 用哪种方法对 I O 端口进行编址 答 端口端口 CPU 通过接口寄存器或特定电路与外设进行数据传送 这些寄存器 或特定电路称之为端口 端口的分类端口的分类 数据端口数据端口 用来保存 CPU 和外设之间传送的数据 如数字 字符及某种特定的 编码等 对输入 输出数据起缓冲作用的数据寄存器称为数据端口 状态端口状态端口 用来存放外部设备或者接口部件本身状态的状态寄存器称为状态端口 控制端口 或命令端口 控制端口 或命令端口 用来存放 CPU 发出的命令 以便控制设备的动作的控制寄存器称为控 制端口 I OI O 端口编址端口编址 与存储器统一编址方式与存储器统一编址方式 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 只 有 I O 端口与存储器共享的地址空间 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 I OI O 端口独立编址方式端口独立编址方式 通常建立两个相互独立的地址空间 一个为内存空间 一个为 I O 空间 在 8086 8088 系统中 用 I O 端口独立编址方式对 I O 端口进行编址 4 CPU 和外设之间的数据传送方式有哪几种 请按自己的理解描述这些方式的 大致流程 答 CPU 和外设之间的数据传送方式有程序方式 中断方式和 DMA 方式三种 程序方式程序方式 程序方式是指在程序控制下进行信息传送 又分为无条件传送和查询传 送 无条件传送无条件传送 CPU 不查询外设的工作状态 认为外设总是处于 就绪 状态 在 CPU 需要同外设交换信息时 直接用 IN 或 OUT 指令通过接口电路与 外设进行数据传送 查询传送方式的大致流程查询传送方式的大致流程 查询环节查询环节 先寻址状态端口 再读取状态寄存器的标志位 若不就绪就继续查询 直至就绪 传送环节传送环节 CPU 需要先了解 查询 外设的工作状态 然后在外设可以 交换信息的情况下 就绪时 通过接口电路与外设实现数据传 送 中断方式中断方式 当外设准备好 向 CPU 发出中断请求 CPU 在满足响应中断的条件下 发出中断响应信号 CPU 暂停当前的程序 转去执行相应的中断服务程序 CPU 从中断服务程序返回 继续执行被中断的程序 DMADMA 方式方式 当外设准备就绪 希望进行 DMA 操作时 会向 DMA 控制器发出 DMA 请 求信号 DMA 控制器接到此信号后 应能向 CPU 发总线请求信号 CPU 接到总线请求信号后 如果允许 则会发出 DMA 响应信