接口复习资料

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1、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)假设不通过接口，而由CPU直接对外设的操作实施控制，会使CPU处于

穷于对付与外设打交道之中，大大降低CPU的效率

(4)假设外设直接由CPU控制，会使外设的硬件结构依赖于CPU,对外设本

身的开展不利。2、微型计算机的接口普通应具备那些功能？微机的接口普通

有如下的儿个功能：

(1)执行CPU命令的功能：CPL.将对外设的控制命令发到接口电路中的命令

存放器(命令口)中，在经分析去控制外设

(2)返回外设状态的功能：通过状态存放器(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：接口电路中的数据存放器(数据口)对CPU与外设间

传送的数据进行中转

14)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、电平上下

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、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：

U)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设备的控制或者CPU明确知

道

外设所处状态的情况下c(2)中断方式：主要用于CPU的任务比拟忙的情况下，

特别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。5、分析和设计接口电路的根本方法是什么？

分分析和设计接口电路通常采用两侧分析法和硬软件结合法相结合：

(1)两侧分析法：CPU一侧，主要是了解CPU的类型、它提供的数据线的宽

度、地址线的宽度、控制线的逻辑定义、时序关系的特点；外设一侧，主要是了

解被连接外设的外部特性及被控外设的工作过程。

2)硬软件结合法：硬件设计主要是合理选用外围接口芯片、有针对性地设计

附加电路；软件设计可以采用汇编语言(或者高级语言)直接对低层硬件编程，

也可以采用DOS系统功能调用和BIOS调用编程，

6、什么是端口？I/O端口的编址方式有几种？各有何特点？

端口是接口电路中能被CPU直接访问的存放器c

I/O端口的编址方式有两种一一统一编址方式(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)

(I)统一编址方式：从整个寻址空间中划出一局部给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①I/O端口的编址空间大，且易于扩展②I/O指令丰富、功能齐全；

缺点是①存储器的地址空间减少，达不到系统最大的寻址空间②I/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。

(2)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/0o这种方式的优点是①I/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②I/O指令短、执行速度快；

指令清晰、可读性强；缺点是①I/O端口地址范围一旦确定，不易扩展②I/O指

令种类有限，操作单一。

7、I/O端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么？

I/O端口地址译码电路的作用就是把地址和控制信号进行逻辑组合，从而产生

对接口芯片的选择信号。

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8、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1/0指令——输入/输出指令（如PC系列微机中

的IN、OUT）来访问端口。

9.I/O地址线用作端口寻址时，高位地址线和低位地址线各作何用途？如何

决定低位地址线的根数？普通情况下，高位地址线与控制信号线进行逻辑组合，

经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号一一实现片间选择；低位地址线不参

与译码，直接与I/O接口芯片的地址线相连一一实现I/O接口芯片的片内端口选

择。

低位地址线的根数由I/O接口芯片内部的端口数量决定，如果I/O接口芯片内

部有2n个端口（其引脚上一定有n根地址线），那末，寻址端口时，低位地址

线的根数就是Do10、微机系统的定时有哪两类？何谓时序配合？

微机系统中的定时分为内部定时和外部定时两类。

内部定时是指计算机本身运行的时间基准或者时序关系，是用户无法更改的。

外部定时是指外部设备实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系，需要用

户根据外设的要求进行安排。

时序配合是指用户在考虑外设与CPU连接时，不能脱离计算机的定时要求，即

以计算机的时序关系为依据来设计外部定时机构，以满足计算机的时序要求。

11、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

性比拟差。

硬件定时：它是采用可编程通用的定时/计数器•或者单稳延时电路产生定时

或者延时。这种方法不占用CPU的时间，定时时间长，使用灵便。特别是定时

准确，定时时间不受主机频率影响，定时程序具有通用性，故得到广泛应用。

12、8253初始化编程包括哪两项内容？

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在对8253进行始化编程时，首先向命令存放器中写入方式字，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。

13、8253有哪几种工作方式？区分不同工作方式的特点表达在哪几个方面？

为什么3方式使用最普遍？

8253有6种工作方式一一方式方式5。区分不同工作方式的特点主要表达

在以下的4个方面：

（1）启动计数器的触发方式不同

（2）计数过程中门控信号GATE对计数操作的控制作用不同（3）计数/定

时到时输出端OUT输出的波形不同

（4）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，且输出波形的上下

电平比为1:1或者近似1:1（方波或者近似方波），所以在实际中应用最广泛。

14、何为8253的计数初值？它是如何确定的？8253是逆计数器（减1计数器）

,因此，在它开始计数之前，一定要根据计数（定时）的要求，先计算出计数

初值

（定时常数），并装入初值存放器和减1计数器。然后才干在门控信号GATE的

控制下，由输入时钟脉冲CLK对减1计数器进行减1计数。当减1计数器减为0

时，计数结束（定时已到）。可见，计数初值是决定8253的定时长短与计数多

少的重要参数。它可以由下式计算出：

N?

初值

T

OUTCL

TT

?

ff

15、只利用频率为2MHz的时钟信号和一片8253,产生周期为20s的方波,如

何实现？

67N?0UT?fCLK*T0UT?2*10*20?4*10?65536TCI.K超出了一个通道的计数能力

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解决方法：将两个通道串联起来，其中一个作为分频器（如TO,工作于方式2

或者3）

OUT

CL

设TO的初值NO,T1的初值N1,那末有

TOUT?N1*TCLK?N1*TOUT?N1*NO*TCLK

1100?Nl*N0fCLK07Nl*N0?4*10

（N1和NO均不大于65536）

用此方法，利用一片8253最长可定时多长期脉冲数：655363时间：

655363*0.5*10-6

8253GATEO+5VGATE10UTT=201CLKOs2MHzCLK1OUTO

设8253的端口地址挨次为304、305、306、3C7H

程序如下：

MOVDX,307HMOVAL,34HOUTDX,AL

MOVAL,76HOUTDX,ALMOVDX,304HMOVAX,1000OUTDX,ALMOVAL,

AHOUTDX,ALMOVDX,305HMOVAX,40000OUTDX,ALMOVAL,AHOUT

DX,AL

HLT

16.什么是中断？

中断是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事件或者由程序预先安排的

事件，引起CPU暂时住手正在运行的程序，转到为该内部/外部事件或者预先

安排的事件效劳的程序中去，效劳完毕，再返回去继续运行被暂时中断的程序，

这个过程称为中断。17、可屏蔽中断处理的普通过程是什么？

可屏蔽中断的处理过程普通可分为4个阶段：

（1）.中断申请：外设向CPU发出中断申请信号，CPU检测到有效的TNTR,且无

DMA请求、IF=1,当前指令执行完毕就进入响应阶段

（2）.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INTA

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

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序状态字(PSW)及断点的地址(CS和IP)挨次入栈保护。再查中断向量表，将

(4*n)?IP；(4*n+2)?CS,进入中断效劳阶段

(3).中断效劳：CPI执行中断效劳程序，为中断源效劳

(4).中断返回：当执行到中断效劳程序中的IRET指令时，将堆栈栈顶的三个

字单元内容弹出，挨次送给TP、CS、PS肌CPU返回到原来的程序去执行。18、

什么是中断优先级？设置中断优先级的目的是什么？

中断优先级是指，中断源被响应和处理的优先等级。设置优先级的目的是为

了在有多个中断源同时发出中断请求时，CPU能够按照预定的顺序〔如：按事件

的轻重缓急处理)进行响应并处理。

19、什么是中断嵌套？

中断嵌套是指CPU正在执行一个中断效劳程序时，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效劳程

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效劳程序

继续执行，这个过程就是中断嵌套。20、什么是中断向量？它是如何装入中断

向量表的？

中断向量是中断效劳程序的入口地址，一个中断向量由4个字节组成，它包

括中断效劳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；系统假设未配置系统软件(如单

板机系统)，或者用户自定义的中断向量，由用户自行装入。

21、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---对

应。

中断类型号负责引导CPU找到中断效劳程序的入口点。通过中断类型号查中

断向量表可得到中断向量(中断效劳程序入口地址)，其中：物理地址为4*n

的单元是中断效劳程序入口点的偏移地址；物理地址为4*n+2的单元是中断效劳

程序的段首址。22、可编程中断控制器8259A协助CPU处理哪些中断事务？

8259A协助CPU完成的中断事务主要有：

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接收和扩充外设的中断请求；进行中断请求的屏蔽与开放控制；对中断源进

行优先级排队管理；中断被响应时，提供该中断源的中断类型号。

23、什么是中断响应周期？在中断响应周期中CPU和8259A普通要完成哪些

工作？CPI•收到有效的INTR信号，假设IF=1,且无DMA请求，当前指令执行

完毕，就通过总线控制器发出连续的两个中断响应信号(INTA)组成一个中断响

应周期。

在第1个INTA负脉冲中，CPU发出有效的总线锁定信号LOCK,封锁总线，

防止其他主控器占用总线；8259A经判优后将IRR的相应位清0,ISR的对应位

置L

在第2个INTA负脉冲中，CPU撤除总线锁定信号LOCK,ALE信号也变为无效，

允许数据线传送数据；8259A将被响应中断源的中断类型号送给CPU。

假设8259A工作于自动结束方式，在第2个IMA负脉冲的后沿，8259A还要

去除ISR中在第1个负脉冲里置1的位。

24、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？中断结束命令普通安排在中断效劳程序中，在中断效劳完成，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

中断己经效劳完毕，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，将效劳完的中断级在

TSR中的对应位清0,以便开放同级和低级中断。

25、简述8259A中IRR、ISR、1MR三个存放器的功能

中断请求存放器(IRR):8位,可读,存放有请求的中断级，IRi有请求,IRRi=l,

具有锁存功能，其内容可用0CW3命令读出。

正在效劳存放器(ISR):