第8章-微型计算机输入输出接口技术习题参考答案

第八章习题及答案8.1 CPU与外设传送数据时为什么需要I/O接口？I/O接口的基本功能有那些？答：由于外部设备和装置的工作原理、驱动方式、信息格式和数据处理速度等各不相同，必须经过中间电路才能与CPU相连，这部分中间电路就是I/O接口。I/O接口的基本功能有：1、设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异；2、进行信息格式的转换，如串行和并行的转换；3、协调CPU与外设在信息类型和电平上的差异，如电平转换驱动器、数/模和模/数转换器等；4、协调时序差异，同步CPU与外设的工作；5、地址译码和设备选择功能，使CPU在某一时刻只能选中一个I/O端口；6、提供联络信号，承担CPU与外设之间的联络工作，联络的具体信息有控制信息、状态信息和请求信号等，如外设的“Ready”、“Busy”等状态；7、设置中断和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。8.2 I/O接口传送的信息分为哪几类？传送的数据信息分为哪几种？答：I/O接口信息通常包括数据信息、状态信息和控制信息等。其中数据信息包括数字量、模拟量和开关量三种基本形式。8.3 统一编址方式和独立编址方式各有什么特点和优缺点？答：统一编址方式的主要优点是：1、端口寻址手段丰富，对其数据进行操作可与对存储器操作一样灵活，且不需要专门的I/O指令，有利于I/O程序的设计；2、I/O寄存器数目与外设数目不受限制，而只受总存储容量的限制，读写控制逻辑比较简单。其缺点是：1、I/O端口要占用存储器的一部分地址空间，使可用的内存空间减少；2、存储器操作指令通常要比I/O指令的字节多，故加长了I/O操作的时间。独立编址方式的优点是： 1、I/O口的地址空间独立，且不占用存储器地址空间；2、地址线较少，寻址速度相对较快；3、使用专门I/O指令，编制的程序清晰，便于理解和检查。其缺点是：1、I/O指令较少，访问端口的手段远不如访问存储器的手段丰富，导致程序设计的灵活性较差；2、需要存储器和I/O端口两套控制逻辑，增加了控制逻辑的复杂性。8.4 简述CPU与外设之间进行数据传送的几种常用形式，各有何优缺点？答：CPU与外设之间的数据传送方式主要有直接程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式等。直接程序控制方式可分为无条件传送方式和条件传送方式两种：无条件传送方式主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定或已知的场合；条件传送方式在执行输入/输出操作之前，需通过测试程序对外部设备的状态进行检查。当所选定的外设已准备“就绪”后，才开始进行输入/输出操作。在程序查询传送方式中，由于CPU要等待外设完成数据传输任务，对CPU资源的使用造成很大浪费，使整个系统性能下降。中断传送方式能节省大量的CPU时间，实现CPU与外设并行工作，提高CPU的使用效率，并使外设的服务请求得到及时处理。但这种控制方式的硬件比较复杂，软件开发与调试也比程序查询方式困难。DMA传送方式是在硬件控制下完成，不需CPU的介入，传输速度高，适用于数据量较大的传送，如存储器与高速外设之间、高速外设与高速外设之间和存储器与存储器之间的数据传送。缺点是需要专门的DMA控制器，电路结构复杂，硬件开销较大。8.5 简述CPU与外设以查询方式传送数据的过程。现有一输入设备，其数据端口的地址为0FEE0H，并从端口0FEE2H提供状态，当其D0位为1时表明输入数据准备好。试编写采用查询方式进行数据传送的程序段，要求从该设备读取100个字并输入到从2000H：2000H开始的内存单元中。（程序中需加注释）答：查询传送方式在执行输入/输出操作之前，需通过测试程序对外部设备的状态进行检查。当所选定的外设已准备“就绪”后，才开始进行输入/输出操作。查询传送方式的工作流程包括两个基本环节：查询环节和传送环节。查询环节主要通过读取状态端口的标志位来检查外设是否“就绪”。若没有“就绪”，则程序不断循环，直至“就绪”后才继续进行下一步工作。当查询环节完成后，将对数据端口实现寻址，并利用输入指令从数据端口输入数据，或利用输出指令从数据端口输出数据。相应程序段为： MOV AX,2000H ；取缓冲区首地址 MOV DS,AXMOV DI,2000HMOV CX,100 ；传送个数 NEXT: MOV DX,0FEE2HASK： IN AL,DX ；从状态端口读入状态信息 TEST AL,B；检测D0位 JZ ASK；D0=0,继续查询 MOV DX,0FEE0HIN AL,DX；从数据端口读入数据