微机原理与接口技术(第二版)典型习题及参考答案(1).doc

国家十一五规划教材微机原理与接口技术(第二版)思考题与习题参考答案 15第2章 思考与习题参考答案2-1简述微处理器的主要性能指标，性能公式（2-1）说明了什么？答：微处理器的主要性能指标如下表所示性能指标参数含义示例字长内部处理二进制数的位数8,16,32,64主频处理器核心工作频率100MHz,3.2GHz外频外部总线的核心频率（基准频率）33MHz,66MHz,100MHzFSB频率前端总线频率266MHz,533MHz,800MHz,1330MHz工作电压处理器核心工作电压5V，3V，1.8V，1.2V制造工艺指管子之间的最小线距0.13m,90nm,65nm,45nm地址线宽度处理器外部地址线条数，决定物理地址空间2m20,32,36数据线宽度处理器外部数据线条数，决定对外访问能力8位，16位，32位，64位协处理器是否内置协处理器，性能如何X87流水线技术流水线级数5级，12级，14级，20级，31级等超标量结构多条指令流水线，含流水线级数1个,2个，3个,4个，8个L1/L2/L3 Cache一级/二级/三级高速缓存8KB,16KB,512KB,4MBSIMD单指令处理多个数据的能力MMX,SSE,SSE2,SSE3,SSSE3,SSE4核心架构处理器采用的核心架构类型P5,P6,NetBurst,Core功耗反应处理器消耗的功率功耗动态电容电压电压频率50W,25W等公式（21）: 性能核心频率每个周期执行指令的条数说明，微处理器的性能的提高不仅取决于工作频率，还依赖每周期执行指令的条数。新的处理器代替老的处理器，就是根据这一性能公式来提高它的性能的。即或单独提高频率，或单独增加每周期执行指令的条数，或既提高频率又增加每周期执行指令的条数。由于核心频率的提高是有限制的，因此从Cure系列开始注重提高每个周期指令执行的条数来提高性能。2-2简述微处理器的工作方式、各工作方式的含义和区别是什么?它们之间是如何切换的？答：1.五种工作方式：实地址方式、保护虚地址方式、虚拟86方式、系统管理方式以及IA-32E方式。2.含义：(1)实地址方式是指处理器工作在8086/8088编程环境下的工作方式。(2)保护地址方式，又称保护虚地址方式，简称保护方式，是真正发挥处理器潜能的一种工作方式。所谓保护是指在执行多任务操作时，对不同任务使用的不同存储空间进行完全隔离，保护每个任务顺利执行。(3)虚拟86方式是指一个多任务的环境，即模拟多个8086的工作方式。在这个方式之下，处理器被模拟成多个8086微处理器同时工作。(4) 系统管理方式（SMM）是为实现特定功能及系统安全提供的一种工作方式，SMM的功能主要包括电源管理以及为操作系统和正在运行的程序提供安全性。SMM最显著的应用就是电源管理。以上四种方式是IA-32所有处理器所具有的工作方式。 (5)从后期的P4到以Core为核心的处理器开始支持64位扩展技术，引入了IA-32E工作方式。在这种方式下，处理器支持两种模式即兼容的工作方式（兼容IA-32处理器的方式）和64位工作方式。在兼容模式下，允许在64位操作系统下运行原来的16位和32位应用程序，采用EM64T技术，支持64位操作，同时支持36位的地址，支持64位线性地址，默认的地址空间为64位，默认的数据宽度为32位，指令允许32/64地址和32/64数据的混合使用，因此又把 Core为核心的处理器称为32/64处理器，与真正64位处理器有区别，可称之为具有64位功能的32位处理器。3.工作方式的相互转换如下图所示。2-3 IA-32E方式兼容模式和64位模式下，Cure 2 Duo系列处理器能够寻址的物理地址空间分别有多大？为什么把具有IA-32E模式的处理器称为32/64位处理器，而不直接称为64位处理器？ 答： （1）具有IA-32E工作方式处理器在兼容模式下，最大支持的32位地址空间，而在64位方式下，采用EM64T技术，支持64位操作，同时支持36位的物理地址，支持64位线性地址，默认的地址空间为64位。（2）由于具有IA-32E方式的处理器默认的数据宽度为32位，指令允许32/64地址和32/64数据的混合使用，因此又把 Core为核心的处理器称为32/64处理器，与真正64位处理器有区别，可称之为具有64位功能的32位处理器。2-6 8086/8088微处理器由哪两个关键部分组成，其功能主要包括哪些？说明二者是如何配合工作的。答：（1）组成：8086/8088由两个既相互独立，又相互配合，并行操作的重要部件组成总线接口部件BIU和执行部件EU组成。（2）总线接口部件BIU的功能：负责微处理器内部与外部（存储器和I/O接口）的信息传递。BIU完成的主要任务包括：取指令、传送数据以及计算物理地址；执行部件EU的功能：主要功能简单地说就是执行全部指令。EU完成以下几个主要任务：指令译码、执行指令、向BIU传送地址信息以及管理通用寄存器和标志寄存器。（3）配合工作：只要指令队列不满，则BIU就去取指令，只要指令队列有指令，EU就执行指令，二者同时进行。EU向BIU指供地址信息，BIU计算物理地址，并指向目标地址并取数据或指令或送数据到目标地址，而EU负责运算和处理。BIU和EU既相互独立又相互配置并行流水作业。2-7 80286由哪几个主要部件组成?各自的功能是什么？与8086有什么不同？答：1.组成：80286微处理器内部共有四个功能部件：地址部件 AU、总线部件BU、指令部件IU和执行部件EU。2.功能：(1)总线部件BU负责内外信息交换；（2）指令部件IU负责从预取队列中取代码并进行译码，然后放入3条指令的指令队列中；（3）地址部件AU负责物理地址的生成；（4）执行的EU负责指令的执行。3.与8086的不同点：（1）地址线条数不同，因此寻址空间不一样（8086：20条寻址1MB，8028624条寻址16MB）（2）内部结构不同，比8086多了两个部件,同时多了一个指令队列（已译码的指令队列）（3）速度提高（8086:5MHz,80286:16MHz）（4）多了一种工作方式，支持多任务中，虚拟内存，寻址方式不同2-8 80386与80286相比内部由几个主要部件组成？各部件的功能是什么?答：1.组成：6个部件：总线部件BU、指令预取部件IPU、指令译码部件IDU、执行部件EU、分段部件SU和分页部件PU。2.功能：(1) 总线部件BU：提供与外部（存储器以及I/O）的接口环境（地址线、数据线和控制线的驱动等）。在80386内部，指令预取部件要从存储器中取指令、执行部件在执行指令时要访问存储器或I/O，分页部件形成物理地址后，都要发出总线周期的请求，BU会根据优先级对这些请求进行仲裁，从而有序地服务于多个请求，并产生相应的总线操作所需要的信号，包括地址信号、读/写控制信号等。BU还提供了与协处理器如80387或 80287的接口。（2）指令预取部件IPU通过BU按顺序向存储器取指令并放到16个字节的预取指令队中，为指令译码部件提供有效的指令。（3）指令译码部件IDU从预取指令队列中取出原代码后进行译码，并将译码好的指令存放在3条指令的队列中，送给执行部件。（4）执行部件EU包括ALU以及64位的桶形移位寄存器和8个32位的通用寄存器及保护检测电路等，EU从IDU中取出已译码的指令后，立即通过控制电路产生各种控制信号送到内部各个部件，从而执行了该指令。在执行指令的过程中，向分段部件发出逻辑地址信息，并通过BU与外部交换数据。（5）分段部件SU将EU送来的两路32位有效地址(包括逻辑地址48位：16位选择子和32位段内偏移地址)通过描述符的数据结构形成32位的线性地址。（6）分页部件PU接收到线性地址后，通过两次页转换将其变换为实际的32位物理地址。2-20 通过复位后寄存器的特点，说明各处理器复位后程序第一条指令存放的地址。答：复位后16位处理器8086/8088以及80286系统复位后内部除CS=FFFFH外，其余各寄存器全为0，段的起始地址为段寄存器的内容左移4位，因此复位后第一条指令的地址FFFF0H（CS16+IP）。IA-32处理器复位后内部地址相关寄存器的状态为：EIP=0000FFF0H，CS=F000H，CS.BASE(代码段基地址)FFFF0000H，SSDSESFSGS0000H，其它段的段基地址均为0，GDTR00000000FFFFH,IDTR00000000FFFFH。即GDTR和IDTR描述的基地址全为0，界限均为FFFFH。LDTR0,对应的基地址为0,界限为FFFFH，IA-32处理器复位后的第一条指令的地址为=段基地址偏移地址FFFF0000 + FFF0H = FFFFFFF0H。即808680286复位地址FFFF0H，80386Cure 2 Duo复位地址为FFFFFFF0H。2-26 已经从内存1FF00000开始存放12H, 34H, 56H, 78H, 90H, ABH, CDH, EFH, 11H, 22H, 33H, 44H, 55H, 66H, 77H, 88H，99H,00H,AAH,BBH,CCH,DDH,EEH,FFH，试说明从1FF00000H开始取一个双四字的值，从1FF00008H开始取双字的值，以及从1F00010H开始取四字和一个字的值。解：从1FF00000H开始的双四字的值8877665544332211EFCDAB9078563412H从1FF00008H开始的双字的值44332211H从1FF00010H开始的四字的值FFEEDDCCBBAA0099H从1FF00010H开始的一个字的值0099H2-28 对于8086最小模式填写下列表格对应的操作指令示例0001读I/O接口IN AL,DX0101读存储器MOV AL,SI1010写I/O接口OUT DX,AL1110写存储器MOV DI,AL2-29 8086/8088的外部时钟接5MHz，试问在RESET引脚需要多少uS时间的高电平，系统才能复位，复位后8086/8088内部的状态如何？在读内存时如果需要插入2个等待周期，这2个等待周期的位置如何？如果该内存单元54300H中的数据为3AH，54301H中的数据为B6H，读内存这一个字需要多少uS的时间？试画出读取由54300H开始一个字的时序图。答：（1）8086/8088需要至少4个时钟周期才可复位，每个时钟周期为1/5us，因此在RESET引脚需41/5=0.8us的时间才能复位，复位后除CSFFFFH外，其它寄存器全为0,指令队列也清除（2）插入的等待周期在T3和T4之间（3）读内存在插入2个等待周期时需要426个时钟周期的时间即60.2=1.2us物理地址54300H，高4位地址为5（0101B），低16位地址为4300H，数据B63AH2-40简述段基址、偏移地址、逻辑地址和物理地址的含义及其相互关系。答：段基址是该段物理地址的起始地址或首地址，偏移地址指的是离段基的偏移量，将存放在段寄存器中的内容与偏移地址合称为逻辑地址，通常用段寄存器内容:偏移地址表示逻辑地址。在实地址方式下，逻辑地址包含了段地址（20位段起始物理地址的高16位）和偏移地址，在保护方式下逻辑地址包含了段选择子（决定起始物理地址存放位置）和偏移地址。物理地址可由逻辑地址来决定，物理地址段基址偏移地址。只是段基址在不同模式下的求法不同。2-43 内存数据如下表所示，指出实地址方式下，执行下列程序段后AX中的值。MOVAX,1100HMOVDS,AXMOV BX,200HMOV AX,BX+62H表2.26 题2-43和2-50表（内存数据分布情况）地址数据地址数据地址数据：00011267H 00H00011237H00H00001007H00H00011266H70H00011236H01H00001006H40H00011265H 00H00011235H11H00001005HF2H00011264H01H00011234H47H00001004H01H00011263H 75H00011233H32H00001003H00H00011262H39H00011232H30H00001002H00H00011261H2AH00011231H30H00001001H1FH00011260H00H00011230H39H00001000HFFH解：从程序段知DS1100H，有效地址200H62H262H，因此物理地址11000H262H11262H，11262H开始的一个字为7539H，所以AX7539H第6章 思考与习题参考答案6-2简述微处理器与I/O设备之间的接口信息。答：微处理器与外设之间交换的信息概括起来有数据信息、状态信息和控制信息。微机中的数据信息通常有数字量、模拟量和开关量三种基本形式。(1) 数字量信息：是以连续几位二进制形式表示的数或字符,数字量信息可直接与微处理器连接(2) 模拟量信息：是时间上连续变化的量，如电流、电压等都是模拟量信息。由于微处理器只能直接处理数字量信息，因此这些模拟量信息在从外界输入微机前或微机处理之后送到外界时都必须相应转换，如A/D或D/A变换等.(3) 开关量信息：是只有两个状态的量，如电路的开与关、阀门的合与断等等。一个开关量只需一位二进制数来表示。状态信息是外部设备向微处理器提供外设当前工作状态的信息，微处理器接收到这些状态就可以了解外设的情况，适时准确地进行有效的数据传送。常见的外设状态信息如输入设备准备好信号（READY）、输出设备是否忙（BUSY）等等。控制信息是微处理器通过I/O接口向外部设备发送控制命令的信息。控制命令主要用于I/O设备的工作方式设置等。数据信息、状态信息还是控制信息，它们都是通过系统的数据总线传送的，因此，广义上讲数据信息、状态信息和控制信息都是数据信息。6-3简述I/O编址方式及各自的特点。答：I/O端口地址的编址有两种基本方法：存储器映射编址（统一编址）和I/O映射编址（独立编址）。存储器映射I/O（Memory-Mapped I/O）编址就是I/O端口的地址与存储器的地址统一混合编址，即把一个I/O口地址看作是一个存储单元。在这种编址方式中，I/O口地址与内存单元统一安排在整个内存空间中。对I/O的读写相当于对存储器的读写，即只用访问存储器的指令，而无需用IN或OUT指令即可对I/O进行访问。采用这种编址方法的优点是： 微处理器对外设的操作可使用全部的存储器操作指令，指令多，使用方便。 内存与外设地址分布相同。无需专用的I/O指令。其缺点是： 外设占用了内存单元，使内存空间减少。 寻址速度比专用I/O指令慢。I/O映射编址（Input/Ouptput Mapped）是指I/O端口与存储器分开独立编址，即I/O端口和存储器都有自己的一套地址空间，而且互不相干。这样，I/O端口不占用内存空间，但在这种编址方式下，必须采用专用的I/O指令（IN或OUT指令）才能访问I/O设备。采用I/O映射的优点是： I/O设备不占用内存单元，节约了内存空间。 指令执行速度快。从8086到Pentium，仅支持I/O映射的编址方法，而P6架构及之后的处理器既支持I/O映射编址又支持存储器映射编址，即除了用IN/OUT等专用I/O指令外，还可以用访问存储器的指令访问被映射的I/O端口。6-6简述I/O的主要控制方式及其特点。答：主要的输入输出（主机与外设间的数据传送）控制方式有直接程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取控制方式等。直接程序方式分为无条件传送方式和查询传送方式。在程序确信外设已经准备就绪，或外设没有必要提供准备就绪信号的情况下，就不需要去查询外设的状态而直接进行数据传送的方式称为无条件传送方式。这种方式常用于简单外部设备的输入输出中。在条件传送方式下，首先查询外设状态，满足条件时才进行数据的传送，因此也叫查询传送方式。在外设状态满足要求时，外设通过I/O接口向微处理器发出要求数据传送的请求信号，接到请求信号后，微处理器才去响应，执行输入或输出操作。这就是中断控制的输入输出方式或中断传送方式（简称中断方式）。DMA传送方式是在内存与外设之间开辟的专用数据通道，这个数据通道在DMA控制器硬件的控制下，直接进行数据交换而不通过微处理器，不用I/O指令。这样，数据传送的速度上限取决于存储器的存取速度。DMA方式传送时，由DMA控制器向微处理器请求总线服务，微处理器响应后让出总线，这时系统总线由DMA支配并接管。数据的输入和输出完全由DMA控制器指挥。因此除微处理器外，DMA控制器也是主控设备之一。为了让处理器彻底摆脱管理和控制I/O设备的负担，引入了I/O处理机控制方式。这种方式下，由专用I/O协处理器负责I/O操作和处理。6-15简述8255的工作方式。并说明端口A和B作为方式1输入或输出时，C端口与之配合的引脚的含义。解：8255有三种工作方式，方式0,1,和2,方式0为基本的输入输入方式，其输入输出没有固定用于联络的信号，方式1为选通的输入输出方式，A和B口作为I/O，端口指定的位作为联络应用信号，包括选通信号、输入输出缓冲器满信号和中断信号，方式为双向通信的方式，主要限于组的端口，用于配合，作为联系信号。口作为方式输入时，PC4作为选通输入信号，PC5作为输入缓冲器满信号，PC3作为中断信号；B口作为方式输入时，PC2作为选通输入信号，PC1作为输入缓冲器满信号，PC0作为中断信号；口作为方式输出时，PC6作为输出缓冲器满信号，PC7作为应答信号，PC3作为中断信号；B口作为方式输出时，PC1作为输出缓冲器满信号，PC2作为应答信号， PC0作为中断信号；6-16假设8255的端口地址为60H-63H，试分别编写满足条件的初始化程序：(1) 将A组和B组设置为方式0，端口A和B设成输入端口，C上半口为输入，下半口为输出。(2) 将A口设为方式2，B口设为方式1输出。(3) 将A口设为方式1输出，B口为方式1输出，PC4和PC5为输出。解：（1）MOV AL，10011000BOUT 63H，AL（2）MOV AL，11000100BOUT 63H，AL（3）MOV AL，10100100BOUT 63H，AL6-19已知8254的端口地址为9F0CH9F0FH，外接时钟频率为2MHz，利用8254的OUT0通道产生周期为1ms的方波，OUT1产生最快的连续脉冲序列，周期为多少？OUT2产生最大的负脉冲（建议方式1），负脉冲的宽度为多少。试编制满足上述要求的程序。解：（1）满足要求的程序如下.MODEL SMALL.CODE.STARTUPMOV AL,00110110B;CTC0命令字:方波信号发生器方式MOV DX,9F0FH;8254控制口地址OUT DX,ALMOV DX,9F0CH;CTC0通道地址MOV AX,2000;计数常数=2MHz*1000us=2000OUT DX,AL;实际收入低8位初值MOV AL,AH;取高8位OUT DX,AL;写高8位初值MOV AL01010100B;CTC1命令字:速率发生器方式MOV DX,9F0FH;8254控制口地址OUT DX,ALMOV DX,9F0DH;CTC1通道地址MOV AL,2;计数常数=2(最快)OUT DX,AL;写初值MOV AL10110010B;CTC2命令字:负脉冲信号发生器方式MOV DX,9F0FH;8254控制口地址OUT DX,ALMOV DX,9F0EH;CTC2通道地址MOV AL,0;计数常数=0000(最大值)OUT DX,AL;写初值OUT DX,AL.EXITEND（2）OUT1产生最快的连续脉冲序列，1个周期为2个计数时钟，因此周期1/2MHz*2=1us;OUT2产生最大的负脉冲，负脉冲的宽度为65536个计数脉冲周期655361/2MHz=32768us=32.768ms6-20 已知8254的CLK0接5MHz时钟, 其端口地址为280H,281H,282H和283H系统采用16位的8086(1)画出8254与系统的连接图, 译码电路自行设计。(2)要在OUT0周期性地产生负脉冲宽度为2ms的信号作为定时中断请求信号，写出初始化程序(3)若利用8254产生1S为周期的定时中断信号，说明实现方法，画出相应的连接图，并编写相应程序。(1) 由地址:280H283H知:(地址不重叠,即全译码,I/O端口16条地址线全部要参与译码)A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2=0000 0010 1000 00xx B电路如下:(2) OUT0产生2ms定时中断信号(方波)MOV AL,00110110B;ctc0控制字MOV DX,0283HOUT DX,ALMOV AX,20000;初值=5MHz*(2ms*2)=5000*4=20000;注意:2ms仅为负脉冲宽度,因此一个周期=4msMOV DX,280H;CTC0通道OUT DX,AL;写低字节初值MOV AL,AHOUT DX,AL;写高字节初值(3) 将OUT0连接到CLK1,CTC1初值=1S/4ms=1000/4=250MOV AL,01010110B;ctc1控制字MOV DX,0283HOUT DX,ALMOV AX,250;初值=1S/4ms=250MOV DX,281H;CTC1通道OUT DX,AL;写初值第7章 思考与习题参考答案7-2在中断响应过程中，硬件完成的主要任务有哪些？答：从接到中断请求到中断处理之前（转中断服务程序入口地址）这一段时间称为中断响应阶段或中断响应过程。对于可屏蔽中断，微处理器响应中断，硬件会自动完成以下几项工作：(1) 中断响应的第一阶段即接到中断申请，处理完当前指令即进入响应周期。(2) 第二阶段即中断响应周期，在其间微处理器向外部中断控制器发送两个响应脉冲信号作为INTR的响应，每一个脉冲占用一个总线周期。第一个响应脉冲通知中断控制器，微处理器已经响应外部的中断请求，这时中断控制器准备提供该外部中断的中断类型号。在第二个响应脉冲到来时，微处理器取走中断控制器提供的中断类型号。(3) 将标志寄存器中的内容压入堆栈保护，然后清IF和TF标志，以禁止INTR中断引脚以及陷进和单步中断。(4) 将断点地址压入堆栈（CS:IP或CS:EIP或CS:RIP）。对于外部中断以及陷井异常：断点地址是指中断时微处理器待执行的下一条指令对应的逻辑地址；对于故障异常：断点地址是指中断时微处理器待执行的当前指令对应的逻辑地址。先压入断点地址的CS，后压入偏移地址IP或EIP或RIP。(5) 微处理器从外部中断控制器取得中断类型号码n，通过中断类型号与中断服务程序入口地址的关系找出该类型对应的段基地址和偏移地址，从而转入中断服务程序入口地址，完成中断响应任务。7-4 中断描述符包括了哪些地址信息？答：中断描述符描述了某中断对应中断服务程序的入口地址信息及其属性，包括中断服务程序入口地址所在段的段内偏移地址和段选择子等。每个中断描述符占8个字节，中断描述符格式如下：高地址偏移地址（A31A16）PDPL0 1 1 1 00 0 0 0 0 0 0 0 低地址段的选择子偏移地址（A15-A0）图7.4 中断描述符其中偏移地址A0A31共32位；段选择子16位，存放在段寄存器中；P为存在位，P=1表明中断描述符在物理存储器中；DPL为中断描述符特权级两位，共4级，00，01，10，11，其中00为最高级，11为最低级。7-5 简述实地址方式和保护地址方式下中断服务程序入口地址的形成方法。答：1. 在实方式下，中断类型号n与该中断对应的中断向量存放的起始地址之间的关系是：中断向量存放的起始地址=4n，即中断类型号为n的中断向量存放在从4n到4n+3这4个单元，其中4n+3（高字节）,4n+2（低字节）存放中断服务程序入口地址的段地址，而4n+1（高字节）,4n（低字节）存放中断服务程序入口地址的偏移地址。因此实方式下的中断服务程序入口地址段地址16偏移地址。2.保护方式下的中断服务程序入口地址是通过中断描述符的结构来寻址的。具体方法如下：（1） 根据中断类型号从中断描述符表中找出中断描述符中断描述符在IDT中的起始地址=中断类型号n8+IDT基地址，从该地址开始取出8个字节即中断描述符。由中断描述符的格式可知，找到了中断描述符，就找到了偏移地址和选择子。（2） 通过中断描述符中的选择子从GDT或LDT中找出段描述符根据中断描述符的格式，得到中断描述符中16位的段选择子，最低两位为请求特权层，TI指示该段在哪个描述符表中（TI=0选中GDT，TI=1选中LDT），高13位为寻找段描述符的索引，通过该索引从GDT或LDT表中找到段描述符，段描述符的起始位置= 索引值8+GDT或LDT基地址，从该地址开始取出8个字节即段描述符。由段描述符格式知，找到了段描述符就找到了段基地址。（3） 根据段描述符提供的段基地址与中断描述符提供的偏移地址合成入口地址根据段描述符的格式，对于IA-32处理器从段描述符中取出32位的段基地址，再与中断描述符中的32位偏移地址相加即可得到32位的中断服务程序入口地址。如果是80286则段基址与偏移地址均为24位，因此得到的中断服务程序入口地址也是24位的。 7-8 8259的IRR什么情况下某位置1，什么情况下复位？如果IRR=FFH，说明什么？答：IRR在有中断申请且还没有被响应时置1,没有中断申请或有申请但已经被响应时被复位，如果IRRFFH，说明8个中断都有中断申请但都还没有被响应。7-9 8259的ISR什么情况下某位置1，什么情况下复位？如果ISR=FFH，说明什么？答：ISR在有中断服务且中断没有结束时相位置位，中断结束时复位，如果ISRFFH说明8个中断源都有在被中断响应且中断处理没有结束，最先进入中断响应的是最低优先的中断源，先低到高级的次序进入中断响应的过程，最后进入的是最高级中断的中断源。 第10章 思考与习题参考答案10-1 名词解释(1)DAS(2) DAC(3) ADC答： （1）DASData Acquisition System即数据采集系统（2）DACDigtal to Analog Converter即数模转换器（3）ADCAnalog to Digtal Converter即模数转换器10-2 简述DAC与ADC的主要性能指标。答：1.DAC主要性能指标（1）DAC转换精度：DAC转换精度是指实际转换得到的输出值与理论值之间的误差程度，可分为绝对精度和相对精度两种衡量标准。绝对精度是指每个输出值接近理论值的程度。相对精度一般用绝对精度相对于满度量程输出的百分比表示。（2）DAC分辨率：分辨率指DAC所能分辨最小量化信号的能力，是对微小输入量变化的敏感程度的描述。n位二进制D/A转换器的分辨率一般用2-n来表示。由于分辨率与n密切相关，因此，习惯上，直接用n表示DAC的分辨率。（3）DAC转换速率和建立时间：转换速率指模拟信号输出电压的最大变化速度，单位为V/s。建立时间是指DAC输出电压到达规定范围（终值的1/2最低有效位）时所需要的时间。转换速度越高越好，建立时间越短越好。（4）DAC线性误差：理想情况下，DAC输出与输入的关系应该是线性的，但实际上输出特性并不是理想线性的。把实际转换特性偏离理想转换特性的最大值称为线性误差。线性误差越小越好。2.ADC主要性能指标（1）ADC转换精度：转换精度反映了ADC的实际输出接近理想输出的精确程度。ADC的精度通常采用数字量的最低有效位LSB来表示。（2）ADC转换时间与转换速率：转换时间是指完成一次A/D转换所需要时间，而转换速率是转换时间的倒数，因此，转换速率表明了ADC的速度，转换速率越高，速度越快。（3）ADC分辨率：分辨率是指ADC能够分辨最小量化信号（输入最小模拟电压值）的能力，与数据位数有关，位数越多，分辨率越高。对于n位二进制的ADC来说，分辨率为：分辨率=满量程输入模拟电压值/2n10-3假设一8位T型电阻网络式DAC,其参考电压为-5V, Rf=R,则将输出的数了量为68H时, 输出电压为多少? 当获得的输出电压为4V时,应该向DAC送入的数字量是多少?解：U。=，Vref=-5V,Rf=R,所以D68H，U0568H/2562.03125V;U0=4V,则D4/5*256=204.8205C0H10-4利用图10.7的电路，如果DAC0832的地址为3A9H，写出产生最低点为1V，最高点为4V的三角波(如图10.20所示)程序片段。图10.20 1-4V三角波解：1V对应的数字量D1V1/5*256=51.251,4V对应的数字量D4V4/5*256=204.8205C0H参考程序片段如下：DLVEQU51DHVEQU205MOV DX，3A9HMOV AL,DLVINC0:OUT DX,ALCMP AL,DHVJLE INCDDEC0:DEC ALOUT DX,ALCMP AL,DLVJA DEC0INCD:INC ALJMP INC0或MOV DX,3A9HMOV AL,DLVREPLP1:OUT DX,ALCMP AL,DHVJB INCDVREPLP2DEC ALOUT DX,ALCMP AL,DLVJA REPLP2INCDV: INC ALJMP REPLP110-5一数据采集与处理系统如图10.21所示。已知8255的PA口作为A/D转换器ADC0809的接口；ADC0809的500KH CLK时钟由8254 OUT1产生，已知8254的CLK1端接2MHz的时钟信号，GATE1接8255的PC7；DAC0832作为后向输出通道，各地址关系及与系统总线连接如图所示。系统工作过程为：采集ADC0809的压力1，将其转换后的数字量一方面存放到内存缓冲区(由DATABUF指示，假设DATABUF变量已定义)，另一方面变换后的数字量通过逻辑取反后由DAC0832变换成模拟量输出，如果采集到的数据对应的模拟量超过4V，则通过8254的OUT2产生最大的负脉冲，如果低于1V,则让8254的OUT2产生1KHz的方波。试按以下要求用编写有关程序片段：(1) 写出8255在本应用系统中的初始化程序片段(2) 写出供ADC0809的CLK端500KHZ方波的程序片段(3) 根据系统工作过程写出满足要求的程序片段(4) 通过该电路,还可扩展应用,请自行设计应用,说明要求,并给出参考答案图10.21 一数据采集与处理系统原理示意图解：地址分配：8254：E00HE03H8255：E04HE07HDAC0832：E14HE17H任何一个地址均可（1）8255初始化要做的工作就是确定工作方式：A方式0输入、B方式0输出、C上半口输出，下半口输入MOV DX，0E07H；8255控制端口MOV AL，10010001B；91HOUT DX，AL（2）8254产生500KHz方波计数值初2MHz/500KHz=2000/500=4MOV DX，0E05HINAL，DXORAL，80H；8255 PB7GATE11OUT DX,ALMOV DX,0E03H；8254控制端口地址MOV AL,01010110B;8254通道1设置为8位读写，二进制计数OUT DX，ALMOV AL，4;初值MOV DX，0E01H；8254通道1口地址OUT DX，AL（3）压力1对应的ADC0809的通道是IN2,对应ADDC,B,A010即8255的PC2,1,0010对ADC0809的操作依据三个步骤进行，即启动并锁存地址、查询EOC状