計算機接口技術典型題精解

計算機接口技術典型題1．8088最小系統(tǒng)是如何配置的，說明各部分的作用。答：8088最小系統(tǒng)的典型配置由8088CPU、地址鎖存器、數(shù)據收發(fā)器、時鐘發(fā)生器等組成；8088的MN/MX端接高電平，指定8088工作于最小模式；8088的低8位地址線AD0-AD7和高4位地址線A19/S6-A16/S3是分時復用線，需用鎖存器對這些信號進行鎖存，地址線A15-A8總是輸出地址信息，不需鎖存器，可用緩沖器增強驅動能力；數(shù)據總線用收發(fā)器增強驅動能力；時鐘發(fā)生器不僅提供了CPU所需的時鐘信號，而且對復位（RESET）和準備好（READY）信號進行了同步處理。靜態(tài)RAM2114的容量為1KX4位，用其構成16KX8位的存儲器，問：需要多少片Intel2114?答：32片。已知SRAM6116芯片的容量是2KB,判斷該芯片有多少根地址輸入端？多少跟數(shù)據輸入端？用Intel2114芯片組成4KB的存儲器，完成芯片之間及芯片和CPU之間的連接。答：（1）計算所需芯片數(shù)目：題目要求設計4KB的存儲器，而2114的結構是1KX4位。用Intel2114組成8位存儲器，每組需要兩個芯片。組成4KB存儲器需要4組。因此共需要8片Intel2114°（用A0-A9作為Intel2114的地址線，A10-A11作為2：4譯碼器的輸入端，它的4個輸出作為各個存儲器的片選。（2） 地址總線連接：存儲器的地址空間：000H-3FFH，400H-7FFH，800H-BFFH，C00H-FFFH。（3） 數(shù)據線的連接：分成D0-D3和D4-D7兩組。（4） 控制線的連接：要使Intel2114芯片正常工作，只進行地址線、數(shù)據線及片選信號線連接還不夠。因為Intel2114存儲器中數(shù)據的存取還受寫信號的控制，WE（低電平）與CPU的WR（低電平）相接（5） 讀寫過程：寫入時，先由CPU發(fā)出地址信息，高位地址總線通過譯碼器產生片選信號CS,選中某組存儲器，低位地址線A9-A0選中存儲器的某單元。然后，CPU發(fā)出寫入控制信號，使WE成為低電平。緊接著，CPU發(fā)出數(shù)據，并把它寫入選中的單元。讀出時，同樣由CPU發(fā)出地址信息，選中存儲器的某單元。但此時CPU并沒有發(fā)寫入信號，因此WE為高電平。選中的數(shù)據被送到數(shù)據總線，由CPI讀取。5．在一個外設接口電路中，系統(tǒng)分配給它的外設數(shù)據端口地址是220H，狀態(tài)端□地址是221H。數(shù)據“準備好”是狀態(tài)端□的D7位，D7=l是表示數(shù)據準備好。試編寫一程序，從外設端□中讀取100個字節(jié)，并存入內存中。解題：解決這個問題可以用程序查詢輸入輸出方法。具體步驟如下：CPU主動查詢狀態(tài)端D221H的D7位。若D7=0，轉(1),D7=1轉⑶讀取外設數(shù)據，存入內存單元。若讀入的數(shù)據少于100字節(jié),則轉(1),否則,程序結束。程序如下：；定義數(shù)據段DSEGSEGMENTDATA1DB100D(UP？)；預留100字節(jié)數(shù)據保存單元DSEGENDS；定義代碼段CSEGSEGMENTASSUMECS：CSEG,DS：DSEGMAINPROCFARPUSHDSMOVAX,0PUSHAX；壓入返回地址MOVAX,DSEGMOVDS,AXMOVBX,OFFSETDATA1;數(shù)據區(qū)首地址送到BXMOVCX,100；計數(shù)值送到CXBEGIN：MOVDX,221H；狀態(tài)□地址送到DXTEST：INAL,DX■讀狀態(tài)ANDAL,80H ；取出221H的D7位JZTEST；D7=0轉TESTDECDX；D7=1數(shù)據□地址送入DXINAL,DX數(shù)據送入ALMOV[BX],AX；存數(shù)據INCBXLOOPBEGINRETMAINENDPCSEGENDSENDMAIN6．請寫出類型為80的中斷向量在中斷向量表中的存放位置。答：偏移量低位80X4=00000140H;偏移量高位80X4+1=00000141H;段地址低位80X4+2=00000142H;段地址高位80X4+3=00000143H。7?類型號30H的中斷處理子程序的入□地址為10580H，請寫出這個中斷向量在中斷向量表中的存放位置和存放情況。答：這個中斷向量是1000H:0580H:存放位置：30HX4=000000C0H;30HX4+1=000000C1H;30HX4+2=000：000C2H;30HX4+3=00：0000C3H。存放內容：偏移量低位80H,偏移量高位05H,段地址低位00H,段地址高位10H。8?完成8259A與系統(tǒng)總線的連接。答：8259A的數(shù)據總線D0-D7、中斷申請線INT、中斷應答線INTA（低電平）、地址線A0直接與系統(tǒng)總線的對應引腳相連，高位地址線A1-A7經過譯碼器與8259A的片選CS（低電平）相連。8259A屬于外設編址，它的讀寫信號RD、WR（低電平）應與系統(tǒng)總線IOR、IOW（低電平）連接。該8259A是單級使用，無級連，也不采用緩沖方式，所以SP/EN（低電平）接的是高電平。9.設8255A芯片的端□地址為300H~303H（端□A的地址為300H），要求A組與B組均工資于方式0。其中：端口人是輸入口，端DB是輸出□，端DC的4位位輸出□，低4位為輸入□，試編寫初始化程序。解題；8255A是可編程芯片。要使8255A按照預定的方式工作，必須通過CPU向8255發(fā)出一個控制字來指定。也就是CPU應向8255控制□寫一個工作方式控制字，用于規(guī)定8255的工作方式。方式控制字格式如下：D7D6D5D4D3D2DID0內容參見d教材：根據控制字的格式和題目的要求，工作方式控制字應為91H，各位設置如下：D7=l（方式控制字標志）D6D5=00（A組工作于方式0）D4=l（端口A是輸入口）D3=0（端DC的高4位是輸出口）D2=0（B組工作于方式0）D1=0（端DB是輸出口）D0=1（端DC的低4位是輸入口）。8255芯片的初始化程序片段如下：PUSHDX；保護DXMOVDX，303H；8255控制口地址MOVAL，91H；控制字置入AL中OUTDX，AL；寫入控制字POPDX；恢復DX10．主機和外設有幾種傳送數(shù)據的方式，各有什么優(yōu)缺點？解題：有三種方式；即程序查詢方式；程序中斷方式；DMA方式。程序查詢方式下：電路較簡單，但查詢外設狀態(tài)費時CPU），當外設較多時，CPU不能及時發(fā)現(xiàn)某個外設已準備就緒，因此不具備實時性。程序中斷方式下：CPU不需反復查詢外設狀態(tài)，節(jié)省時間，CPU能及時發(fā)現(xiàn)準備就緒的外設。缺點時接口電路較復雜。DMA方式下：大大提高傳送數(shù)據的速率，但控制電路復雜，適合大批量數(shù)據的傳送。11．CPU以查詢方式與外設交換數(shù)據時，外設至少要有幾個端口？解題：至少要有兩個，一個向CPU提供外設的狀態(tài)，另一個向CPU提供數(shù)據。12?軟件中斷INTr的勺執(zhí)行過程與子程序調用過程有何異同？解題：差別在于：子程序調用中只把cs和ip壓入堆棧；而intr除了把CS和IP壓入堆棧外，還把標志寄存器的內容壓入堆棧。8259A采用什么封裝？它的各個引腳的作用時什么？解題：8259A采用28腳雙列直插封裝。各封裝意義如下：IR0-IR7:八條中斷申請輸入線；INT:去CPU的中斷請求信號；INTA（低電平）：由CPU來的中斷應答信號；D0-D7:數(shù)據總線；WR（低電平）：寫控制信號；RD（低電平）：讀控制信號；CS（低電平）：片選信號；A0：內部寄存器選擇端；CAS2-CAS0:級聯(lián)信號線。作為主8259A使用時，這是三條輸出線；作為從8259A使用時，這是三條輸入線。SP/EN（低電平）：當8259A處于非緩沖狀態(tài)時，該引腳作為SP（低電平），表示主從關系。SP（低電平）=1,表示該芯片是主8259A；SP（低電平）=0,表示該芯片是從8259A。8259A有幾種中斷結束方式？在不同方式下如何結束中斷？解題：8259A有兩種中斷結束方式，即自動中斷結束方式和非自動中斷結束方式。如果8259A工作于自動中斷結束方式，則中斷應答信號INTA的第二個脈沖使中斷服務寄存器ISR的相應位清零。中斷服務程序結束時，不需要再向該8259A回送結束中斷命令。該種方式可能引起低級中斷打斷高級中斷的情況發(fā)生,因此只能用于不需要中斷嵌套的場合。如果8259A工作于非自動中斷結束方式，則中斷服務程序結束時必須向8259A回送結束中斷命令，以便使ISR回送結束中斷命令。若8259A處于級聯(lián)的狀態(tài)，則除向從片回送中斷結束命令外，還需向主片也回送中斷結束命令。中斷向量地址是 ；中斷允許觸發(fā)器用來表示 ；外部設備提出中斷請求的條件是 。解題：中斷服務子程序的入口地址指示器；響應中斷；外設工作完成和系統(tǒng)允許。程序中斷大致可以分為哪些過程？解題：中斷申請、排隊判優(yōu)、中斷響應、中斷處理。17?某處理器主頻為25MHZ,平均每條指令的執(zhí)行時間為兩個機器周期,每個機器周期由兩個時鐘脈沖組成,問：（1） 假定存儲器為“0”等待,請計算機器速度（每秒執(zhí)行的機器指令條數(shù)）（2） 假定存儲器速度較慢,每兩個機器周期中有一個訪問存儲器周期,需插入兩個時鐘的等待時間,請計算機器速度。解題：（1）存儲器“0”等待是假設在訪問存儲器時,存儲周期=機器周期，此時，機器周期=主振周期X2（—個機器周期由兩個時鐘脈沖組成）=2/25MHZ=80ns，指令周期=2X機器周期=160ns，機器平均速度=1/160ns=約等于6.25MIPS。（2）每兩個機器周期中有—個訪問存儲器周期,需插入兩個時鐘的等待時間。指令周期=160ns+40nsX2=240ns,機器的平均速度=1/240ns=4.2MIPS。18?假定某外設向CPU傳送信息最高頻率為40K次/秒，而相應中斷處理程序的執(zhí)行時間為40us,問：該外設是否可以采用中斷方式工作？解題：由于外設向CPU傳送信息最高頻率為40K次/秒，所以外設傳送—個數(shù)據的時間為頻率的倒數(shù)，即25口s,也就是請求中斷的周期是25us;中斷處理程序的執(zhí)行時間為40us,這樣會因此丟失數(shù)據的，所以不能采用中斷方式處理。I/O系統(tǒng)處于DMA模式時，每傳送一個數(shù)據就要占用 的時間，CPU在響應DMA請求后，將讓出一個 周期給DMA控制器。解題：一個存儲周期(DMA要與存儲器進行數(shù)據傳送，每次傳送只涉及到存儲器的讀寫,因此傳送—個數(shù)據占用—個存儲器周期),機器周期。從可供選擇的答案中,選出正確的答案。CPU響應中斷后，在執(zhí)行中斷服務程序之前，至少要做_A____幾件事。中斷服務程序的最后—條是___B 指令。實現(xiàn)磁盤與內存間快速數(shù)據交換,必須使用__C 方式。在以___C___方式進行數(shù)據傳送時,無需___D__的介入,而是外設與內存之間直接傳送。打印機與CPU之間的數(shù)據傳送，不能使用__C__方式，而使用 E___方式。A、B:(1)關中斷、保存斷點、找到中斷入□地址(2)關中斷、保存斷點(3)返回(4)中斷返回(5)左移(6)右移(7)移位C、D、E:(1)中斷(2)查詢⑶DMA(4)中斷或查詢(5)中斷或DMA(6)CPU(7)寄存器解題：A(1)B(4)C(3)D(6)E(4)。CPU要執(zhí)行中斷服務程序必須首先得到中斷服務程序的首地址，為了在處理完中斷后能正確返回原來執(zhí)行的程序中,需要把原程序執(zhí)行的地址和狀態(tài)進行保存,即保存斷點。在做這兩項工作時,中斷服務程序的工作尚未形成,為不讓高級中斷的響應引起程序的混亂,必須關中斷，待CPU執(zhí)行中斷服務程序開始后再開中斷；中斷處理完后，CPU將繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，因此中斷服務程序的最后—條指令—定是返回指令。磁盤與主機交換數(shù)據的速度較快，為了減少中斷次數(shù)，防止數(shù)據丟失，必須采用DMA控制方式。DMA是利用硬件控制外設與主機數(shù)據的直接交換，無須CPU干預。打印機的速度較慢，采用快速的DMA方式有可能丟失數(shù)據，并浪費硬件資源。因此宜采用程序查詢方式或程序中斷控制方式。21?中斷控制方式中的中斷與DMA的中斷有何異同？解題：DMA在控制外設與主機數(shù)據交換的過程中為向CPU申請總線控制權，并向CPU報告數(shù)據傳送過程中的正常或異常也需要中斷，但與程序中斷控制方式中的中斷有所不同。對DMA的中斷，CPU在一個機器周期結束時就可響應。對于程序中斷，則CPU必須執(zhí)行完一條指令后方可響應。DMA的控制只在外設和內存之間進行，不會破壞CPU的現(xiàn)場。在響應中斷時，不需保護現(xiàn)場，因此可以快速響應。22．請說出緩沖技術的作用。解題：緩沖技術的主要是匹配器件和器件之間、器件與設備之間、設備與設備之間速度的差異。例如：在存儲系統(tǒng)中為匹配3PU與主存的速度差異設置高速緩沖存儲器，在主機與外設進行數(shù)據交換時，為匹配外設與主機的速度差異在接口中設置緩沖存儲器。23?請說出通道方式與DMA方式的異同點。解題：通道控制方式和DMA控制方式相同點都是把外設與主機交換數(shù)據過程控制權從CPU中接管，使外設能與主機并行工作。不同點有三：工作原理不同：通道采用軟件和硬件結合的方法，通過執(zhí)行通道程序控制數(shù)據交換的過程；而DMA完全采用硬件控制數(shù)據交換的過程，速度較快。功能不同：由于通道是由DMA發(fā)展來的，比DMA功能更強。DMA中，CPU必須進行設備的選擇、切換、啟動、終止，并進行數(shù)據校驗。所以CPU在輸入輸出過程中的開銷較大，而通道控制把這些工作都接管，減輕CPU的負擔。外設類型不同：通道可以控制多種類型的外設；而DMA只能控制速度較快、類型單一的外設。24．名詞解釋：中斷、中斷源、單線中斷、多線中斷、單重中斷多重中斷、向量中斷、中斷向量、中斷向量地址。解題：中斷-是CPU處理事務的一種方法。在實際應用中，多數(shù)事件是非尋常或非預期的，當系統(tǒng)出現(xiàn)某些急于要處理的異常情況或特殊請求時，CPU暫時中止正在執(zhí)行的程序，先轉去執(zhí)行處理緊要事件的子程序；在處理完畢后，CPU自動返回到原來的程序斷點處繼續(xù)運行。中斷源-引起中斷的原因，中斷請求由中斷源發(fā)出。單線中斷-CPU只有一根中斷請求線（INTR），各中斷源共用該中斷請求輸入線發(fā)出中斷申請，CPU接到中斷請求后，必須通過軟件或硬件的方法來查詢哪個中斷源發(fā)出的中斷源。多線中斷CPU由多根中斷請求線，各中斷源獨占一根中斷請求輸入線，將中斷請求直接送到CPU，多線中斷方式的特點是CPU接到中斷請求的同時，也知道了中斷源是誰，因此響應速度快，但其硬件代價較大，且CPU所能連接的中斷源數(shù)目有限，難以擴充。單重中斷-是指CPU在執(zhí)行中斷服務程序的過程中不能再被中斷，即不允許中斷嵌套。多重中斷-是指CPU在執(zhí)行某個中斷服務程序的過程中，還可以響應更高級別的中斷請求，又稱中斷嵌套。向量中斷-一種間接尋址方式。中斷向量-在向量中斷中，是指中斷服務程序的入口單元地址。將各中斷源的中斷向量組成一個表（向量表）。中斷向量地址-存放中斷向量的單元地址（亦稱向量地址）。每個中斷源的向量地址和中斷向量對于硬件來說是永久分配好的，它指明了執(zhí)行中斷服務程序的走向，好象“指路標”一樣，是所謂《向量中斷》的含義。DMA和CPU分時使用內存的三種方法是 、 、 ；以DMA方式傳送數(shù)據的過程中，由于沒有破壞 和 的內容，所以一旦數(shù)據傳送完畢，主機立即返回原程序。解題：停止CPU訪問；周期挪用；DMA和CPU交替訪內。程序計數(shù)器；寄存器。按照處理方式可分為、 兩類；按照中斷源處于主機內部還是外部又可分為、兩類。尋找中斷源有兩種常用的方法是 、 。解題：程序中斷、簡單中斷；內中斷，外中斷；查詢法，向量中斷。請說出接口的功能及其組成。解題：接口是在系統(tǒng)總線和外設之間傳輸信號，提供緩沖作用，以滿足接口兩邊的時序要求。接口的基本功能為：尋址功能；輸入輸出功能；數(shù)據緩沖功能；數(shù)據轉換功能；檢錯糾錯功能；中斷功能；組成：緩沖器、鎖存器、地址譯碼器、讀寫控制電路、中斷控制電路。28．請說出程序查詢方式下計算機如何進行輸入輸出操作的？解題：輸入過程：CPU把一個地址值送入地址總線，選擇某個輸出設備；CPU等待輸入設備的數(shù)據成為有效；CPU從數(shù)據總線輸入數(shù)據，放在寄存器中。輸出過程：CPU把一個地址值送入地址總線，選擇某個輸出設備；CPU把數(shù)據放在數(shù)據總線；輸出設備認為數(shù)據有效，將數(shù)據取走。習題29：設8253芯片的端口地址為230H~233H（通道0地址為230H，控制□地址為233H）要求通道0工作在方式3,計數(shù)初值01F0H。通道1工作在方式2,計數(shù)初值0064H,試編制初始化程序。解題：8253工作方式簡介：方式0—-輸出特征：計數(shù)結束產生中斷。寫入控制字后，OUT輸出低電平。計數(shù)到0時，OUT輸出高電平，并一直維持不變oOUT可作為中斷申請信號。方式1—-輸出特征：可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。初始化后，由GATE觸發(fā)開始計數(shù)，OUT輸出低電平。計數(shù)到0時，OUT變高電平?？捎蒅ATE再觸發(fā)，重新計數(shù)，不需要送計數(shù)常數(shù)。方式2—-輸出特征：分頻器。輸入時間常數(shù)后開始計數(shù)。減到0時OUT輸出一個負脈沖，寬度為一個CLK。減到0時，自動裝入時間常數(shù)，重新計數(shù)。方式3---輸出特征：方波發(fā)生器。與方式2相似，OUT輸出也是一脈沖序列,但占空比為50%o方式4-—-俞出特征：軟件觸發(fā)選通信號發(fā)生器。寫入控制字后，OUT輸出高電平。計數(shù)到0時，OUT輸出一個負脈沖,寬度為一個CLKo方式5-—-俞出特征：硬件觸發(fā)選通信號發(fā)生器。寫入控制字后,OUT輸出高電平。GATE觸發(fā)后開始計數(shù)。計數(shù)到0時，OUT輸出一個負脈沖,寬度為一個CLKo8253不論是用計數(shù)器或是定時器功能,其本質都是減1計數(shù)器對CLK脈沖減1計數(shù)。計數(shù)和定時的差別是：作為計數(shù)器時，在減到0

以后，輸出一個信號便結束；而作為定時器時，按規(guī)定時間常數(shù)不斷地輸出為CLK信號周期整數(shù)倍的定時間隔。若用于定時功能，CLK端輸入的應是一個已知的定周期的脈沖信號。 AI A0 寄存器00 AI A0 寄存器000號計數(shù)器011號計數(shù)器102號計數(shù)器11控制寄存器（只寫）（2）控制字格式：D7,D6:計數(shù)器選擇。00 號0計數(shù)器01 號1計數(shù)器10 號2計數(shù)器11---無-效D5,D4:讀寫方式。00 計-數(shù)值鎖存不變，然后讀取 讀--寫高8位，低8位自動為001 讀--寫低8位，高8位自動為0 先--讀寫低8位，后高8位。D3~D1:工作方式。000 方-式0；001 方-式1；X10 方-式2；X11 方-式3；100----方--式4；101----方--式5。D0:數(shù)制。0----二-進制；1-----BCD。（3）編程步驟寫入通道控制字；寫入計數(shù)值。*****8253是可編程的定時/計數(shù)器芯片，它有三個計數(shù)器通道每個通道的工作方式由寫入8253的方式控制字來確定。

根據控制字各位的含義和題目的要求，可確定出［通道0］方式控制字為36H，各位的意義是：D7D6=00D5D4=11D3D2D1=011D0=0;選擇通道0;先寫低8位，后寫高8位;工作于方式3;二進制通道1］的控制字為74H,各位的意義是;D7D6=01D5D4=11D3D2D1=010D7D6=01D5D4=11D3D2D1=010D0=0;先寫低8位，后寫高8位;工作于方式2;二進制通道0初始化程序段如下：MOVDX，233HMOVAL，36H；計數(shù)器0,先裝LSB,后裝MSBOUTD，XAL;方式3，16位二進制計數(shù)，寫入控制字MOVDX，230HMOVAL，0F0H；初值01F0HOUTD，XAL；送LSB到計數(shù)器0MOVAL，01HOUTD，XAL；送MSB到計數(shù)器0通道1初始化程序段如下：MOVDX，233HMOVAL，74H；計數(shù)器1,先裝LSB,后裝MSBOUTD，XAL；方式2,16位二進制計數(shù),寫入控制字M