微型計算機原理與接口技術(shù)(第三版)習(xí)題答案-資料下載頁

　　

【正文】 槽A、B兩邊共定義了188個引腳；短卡提供32位接口，插槽A、B兩邊共定義了124個引腳。 什么叫PCI橋？有哪些主要功能？【解答】PCI橋?qū)嶋H是PCI總線控制器，實現(xiàn)主機總線與PCI總線的適配耦合。主要功能如下：（1）提供低延遲訪問通路，使處理器能直接訪問通過低延遲訪問通路映射于存儲器空間或I/O空間的PCI設(shè)備。（2）提供能使PCI主設(shè)備直接訪問主存儲器的高速通路。（3）提供數(shù)據(jù)緩沖功能，可以使CPU與PCI總線上的設(shè)備并行工作而不必相互等待。（4）可以使PCI總線的操作與CPU總線分開，實現(xiàn)了PCI總線的全部驅(qū)動控制。 什么是AGP總線？它有哪些主要特點，應(yīng)用在什么場合？【解答】AGP總線是一種高速圖形接口的局部總線標(biāo)準(zhǔn)。主要特點如下：（1）具有雙重驅(qū)動技術(shù)，允許在一個總線周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)。（2）采用帶邊信號傳送技術(shù)，在總線上實現(xiàn)地址和數(shù)據(jù)的多路復(fù)用。（3）采用內(nèi)存請求流水線技術(shù)，隱含了對存儲器訪問造成的延遲，允許系統(tǒng)處理圖形控制器對內(nèi)存進行的多次請求。（4）通過把圖形接口繞行到專用的適合傳輸高速圖形、圖像數(shù)據(jù)的AGP通道上，解決了PCI帶寬問題。（5）AGP接口只能為圖形設(shè)備獨占，不具有一般總線的共享特性。AGP接口只能應(yīng)用于圖形設(shè)備。 簡述IEEE l394總線的特點和工作原理?！窘獯稹縄EEE l394是一種新型的高速串行總線。特點：可達到較高的傳輸速率；總線采用同步傳輸模式和異步傳輸模式；可實現(xiàn)即插即用并支持熱插拔等。它的應(yīng)用范圍主要是那些帶寬要求超過100KB/s的硬盤和視頻外設(shè)。IEEE 1394總線通過一根1394橋接器與計算機的外部設(shè)備相連，把各設(shè)備當(dāng)作寄存器或內(nèi)存，采用內(nèi)存編址方法，因而可以進行處理器到內(nèi)存的直接傳輸。 簡述I2C總線的特點和工作原理？【解答】I2C總線主要具有以下特性：（1）二線傳輸。（2）當(dāng)系統(tǒng)中有多個主器件時，在I2C總線工作時任何一個主器件都可成為主控制器。（3）I2C總線傳輸時，采用狀態(tài)碼的管理方法。（4）系統(tǒng)中所有外圍器件及模塊采用器件地址及引腳地址的編址方法。（5）所有帶I2C接口的外圍器件都具有應(yīng)答功能。（6）任何具有I2C總線接口的外圍器件，都具有相同的電氣接口，各節(jié)點的電源都可以單獨供電，并可在系統(tǒng)帶電情況下接入或撤出。I2C總線的工作原理：器件之間通過串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL相連接并傳送信息。I2C總線規(guī)定起始信號后的第一個字節(jié)為尋址字節(jié)，尋址被控器件，并規(guī)定傳送方向。主控器發(fā)送起始信號后立即發(fā)送尋址字節(jié)，總線上的所有器件都將尋址字節(jié)中的7位地址與自己器件地址相比較。如果兩者相同，則該器件認為被主控器尋址，并根據(jù)讀/寫位確定是被控發(fā)送器或被控接收器。 定性討論在開發(fā)和使用微型計算機系統(tǒng)時，應(yīng)該怎樣合理地選擇微機總線？需要注意的有哪些方面？【解答】微型計算機總線的主要職能是負責(zé)計算機各模塊間的數(shù)據(jù)傳輸，因此選擇總線主要要衡量其性能?？偩€性能指標(biāo)中最主要的是數(shù)據(jù)傳輸率，另外，可操作性、兼容性和性能價格比也是很重要的技術(shù)特征?？偩€的主要性能指標(biāo)有以下幾項：（1）總線寬度；（2）標(biāo)準(zhǔn)傳輸率Mb/s；（3）時鐘同步/異步；（4）信號線數(shù)；（5）負載能力；（6）總線控制方法；（7）擴展板尺寸；（8）其它指標(biāo)等。習(xí)題6 什么是接口？其作用是什么？【解答】連接外部設(shè)備與微型計算機的接口電路。作用：（1）解決CPU與外設(shè)工作速度不匹配的問題；（2）解決CPU與外設(shè)工作時序配合問題；（3）實現(xiàn)信息格式轉(zhuǎn)換；（4）解決信息類型與信號電平匹配的問題。 輸入/輸出接口電路有哪些寄存器，各自的作用是什么？【解答】通常有數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、控制和狀態(tài)寄存器等。在CPU與外部設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸時，各類信息寫入接口中相應(yīng)的寄存器，或從相應(yīng)寄存器讀出。CPU從數(shù)據(jù)輸入寄存器和狀態(tài)寄存器中讀出數(shù)據(jù)和狀態(tài)，但不能向其中寫內(nèi)容； CPU往數(shù)據(jù)輸出寄存器和控制寄存器中寫數(shù)據(jù)和控制信息，但不能從其中讀內(nèi)容。 什么叫端口？I/O端口的編址方式有哪幾種？各有何特點？ 【解答】端口指輸入/輸出接口中的寄存器。I/O端口有兩種編址方式：統(tǒng)一編址方式是將I/O端口與內(nèi)存單元統(tǒng)一起來進行編號。該方式優(yōu)點是不需要專門的I/O指令，對I/O端口操作的指令類型多；缺點是端口要占用部分存儲器的地址空間，不容易區(qū)分是訪問存儲器還是外部設(shè)備。獨立編址的端口單獨構(gòu)成I/O地址空間，不占用存儲器地址。優(yōu)點是地址空間獨立，控制電路和地址譯碼電路簡單，采用專用的I/O指令，使得端口操作的指令在形式上與存儲器操作指令有明顯區(qū)別，程序容易閱讀；缺點是指令類別少，一般只能進行傳送操作。 CPU與輸入輸出設(shè)備之間傳送的信息由哪幾類？相應(yīng)的端口稱為什么端口？【解答】CPU與輸入/輸出設(shè)備交換的信息有3類：數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息。數(shù)據(jù)信息相應(yīng)的端口稱為數(shù)據(jù)端口；狀態(tài)信息相應(yīng)的端口稱為狀態(tài)端口；控制信息相應(yīng)的端口稱為控制端口。 CPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式有哪幾種？無條件傳送方式通常用在哪些場合？【解答】CPU和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式通常有四種：程序傳送方式、中斷傳送方式、DMA傳送方式和I/O處理機方式。 相對于條件傳送方式，中斷方式有什么優(yōu)點？和DMA方式比較，中斷傳送方式又有什么不足之處？【解答】中斷傳送方式下，當(dāng)外設(shè)要求交換數(shù)據(jù)時，向CPU發(fā)中斷請求，CPU在執(zhí)行完當(dāng)前指令后，即可中斷當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行，并根據(jù)中斷源轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處理服務(wù)程序，實現(xiàn)對請求中斷外設(shè)的管理。CPU與外設(shè)實現(xiàn)了并行工作，大大提高了工作效率。DMA方式是在存儲器與外設(shè)間開辟一條高速數(shù)據(jù)通道，使外設(shè)與內(nèi)存之間直接交換數(shù)據(jù)，不需要CPU的干預(yù)。 采用無條件輸入方式與外設(shè)接口時，接口電路應(yīng)如何設(shè)計？【解答】圖61是無條件傳送輸入方式的例子。要將幾個按鍵開關(guān)的狀態(tài)輸入CPU時，將這些開關(guān)連接到一個三態(tài)緩沖器，緩沖器的輸出端接到CPU的數(shù)據(jù)總線，構(gòu)成一個最簡單的輸入端口。CPU可隨時執(zhí)行輸入輸出指令，它使、和片選信號同時變成低電平，它們相與后開啟緩沖器的三態(tài)門，使各開關(guān)的當(dāng)前狀態(tài)以二進制的形式出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，然后讀入CPU，檢查這個字節(jié)各位的內(nèi)容，便能了解各開關(guān)的當(dāng)前狀態(tài)。在其它時刻，三態(tài)門呈高阻態(tài)，將開關(guān)和數(shù)據(jù)總線隔離。圖61 簡單的輸入端口 說明查詢式輸入和輸出接口電路的工作原理?！窘獯稹坎樵兪捷斎虢涌陔娐啡鐖D62所示。工作原理為：當(dāng)輸入裝置的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好以后，發(fā)出一個選通信號。該信號一方面把數(shù)據(jù)送入鎖存器，另一方面使D觸發(fā)器置“1”，即置準(zhǔn)備好信號Ready為真，并將此信號送至狀態(tài)口的輸入端。鎖存器輸出端連接數(shù)據(jù)口的輸入端，數(shù)據(jù)口的輸出端接系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線。設(shè)狀態(tài)端口的最高位D7連接Ready信號，CPU先讀狀態(tài)口，查Ready信號是否為高（準(zhǔn)備好）。若為高就輸入數(shù)據(jù)，同時使D觸發(fā)器清0，使Ready信號為假；若未準(zhǔn)備好，則CPU循環(huán)等待。圖62 查詢式輸入接口電路查詢式輸出接口電路如圖63所示。其工作原理為：輸出裝置把CPU送來的數(shù)據(jù)輸出以后，發(fā)一個ACK（Acknowledge）信號，使D觸發(fā)器清零，即BUSY線變?yōu)椤?”（= Empty）。CPU讀窗口后知道外設(shè)已“空”，于是就執(zhí)行輸出命令。在AEN，和譯碼器輸出信號共同作用下，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中，同時使D觸發(fā)器置“1”。它一方面通知外設(shè)數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好，可以執(zhí)行輸出操作，另一方面在輸出裝置尚未完成輸出以前，一直維持BUSY=1，阻止CPU輸出新的數(shù)據(jù)。圖63 查詢式輸出接口電路 簡述在微機系統(tǒng)中，DMA控制器從外設(shè)提出請求到外設(shè)直接將數(shù)據(jù)傳送到存儲器的工作過程。【解答】DMA方式要利用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線來傳送數(shù)據(jù)。原先，這些總線是由CPU管理的，但當(dāng)外設(shè)需要利用DMA方式進行數(shù)據(jù)傳送時，接口電路可以向CPU提出請求，要求CPU讓出對總線的控制權(quán)，用一種稱為DMA控制器的專用硬件接口電路來取代CPU，臨時接管總線，控制外設(shè)和存儲器之間直接進行高速的數(shù)據(jù)傳送，而不要CPU進行干預(yù)。在DMA傳送結(jié)束后，它能釋放總線，把對總線的控制權(quán)又交給CPU。 I/O處理機傳送方式的工作特點有哪些？【解答】I/O處理機傳送方式的工作特點：（1）擁有自己的指令系統(tǒng)，可以獨立執(zhí)行自己的程序。（2）支持DMA傳送。 在一個微型計算機系統(tǒng)中，確定采用何種方式進行數(shù)據(jù)傳送的依據(jù)是什么？【解答】無條件傳送方式主要用于對簡單外設(shè)進行操作，或者外設(shè)的定時是固定的或已知的場合。條件傳送方式主要用于不能保證輸入設(shè)備總是準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)或者輸出設(shè)備已經(jīng)處在可以接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。中斷控制方式主要用于需要提高CPU利用率和進行實時數(shù)據(jù)處理的情況。DMA控制方式主要用于快速完成大批的數(shù)據(jù)交換任務(wù)。在實際工作中，具體采用哪種方式要根據(jù)實際工作環(huán)境與需要結(jié)合各種方式的特點進行選擇。習(xí)題7 什么是中斷？常見的中斷源有哪幾類？CPU響應(yīng)中斷的條件是什么？【解答】中斷是指CPU在正常執(zhí)行程序時，由于內(nèi)部/外部時間或程序的預(yù)先安排引起CPU暫時終止執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行請求CPU為其服務(wù)的服務(wù)程序，待該服務(wù)程序執(zhí)行完畢，又能自動返回到被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行的過程。常見的中斷源有：一般的輸入/輸出設(shè)備請求中斷；實時時鐘請求中斷；故障源；數(shù)據(jù)通道中斷和軟件中斷。CPU響應(yīng)中斷的條件：若為非屏蔽中斷請求，則CPU執(zhí)行完現(xiàn)行指令后，就立即響應(yīng)中斷。CPU若要響應(yīng)可屏蔽中斷請求，必須滿足以下三個條件：① 無總線請求；② CPU允許中斷；③ CPU執(zhí)行完現(xiàn)行指令。 簡述微機系統(tǒng)的中斷處理過程?！窘獯稹浚?）中斷請求：外設(shè)需要進行中斷處理時，向CPU提出中斷請求。（2）中斷響應(yīng)：CPU執(zhí)行完現(xiàn)行指令后，就立即響應(yīng)非屏蔽中斷請求。可屏蔽中斷請求，CPU若要響應(yīng)必須滿足三個條件。（3）中斷處理：保護現(xiàn)場、開中斷、中斷服務(wù)。（4）中斷返回：CPU執(zhí)行IRET中斷返回指令時，自動把斷點地址從堆棧中彈出到CS和IP中，原來的標(biāo)志寄存器內(nèi)容彈回Flags，恢復(fù)到原來的斷點繼續(xù)執(zhí)行程序。 軟件中斷和硬件中斷有何特點？兩者的主要區(qū)別是什么？【解答】硬件中斷由外部硬件產(chǎn)生，是由CPU外部中斷請求信號觸發(fā)的一種中斷，分為非屏蔽中斷NMI和可屏蔽中斷INTR。軟件中斷是CPU根據(jù)某條指令或者對標(biāo)志寄存器的某個標(biāo)志位的設(shè)置而產(chǎn)生的，也稱為內(nèi)部中斷。通常有除法出錯中斷、INTO溢出中斷、INT n中斷、斷點中斷和單步中斷等。兩者的主要區(qū)別：硬件中斷由外部硬件產(chǎn)生，而軟件中斷與外部電路無關(guān)。 中斷優(yōu)先級的排隊有哪些方法？采用軟件優(yōu)先級排隊和硬件優(yōu)先級排隊各有什么特點？【解答】軟件優(yōu)先級排隊：各中斷源的優(yōu)先權(quán)由軟件安排。優(yōu)點是電路比較簡單，可以直接修改軟件查詢順序來修改中斷優(yōu)先權(quán)，不必更改硬件。缺點是當(dāng)中斷源個數(shù)較多時，有逐位檢測查詢到轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序所耗費的時間較長，中斷響應(yīng)速度慢，服務(wù)效率低。硬件優(yōu)先級排隊：指利用專門的硬件電路或中斷控制器對系統(tǒng)中各中斷源的優(yōu)先權(quán)進行安排。這種方法中斷響應(yīng)速度快，服務(wù)效率高，但需要專門的硬件電路。 8086的中斷分哪兩大類？各自有什么特點？中斷矢量和中斷矢量表的含義是什么？8086一共可處理多少級中斷？【解答】8086的中斷分為外部中斷和內(nèi)部中斷兩種：外部中斷由外部硬件產(chǎn)生，由CPU外部中斷請求信號觸發(fā)，分為非屏蔽中斷NMI和可屏蔽中斷INTR。內(nèi)部中斷是為了處理程序運行過程中發(fā)生的一些意外情況或調(diào)試程序而提供的中斷。8086的中斷系統(tǒng)能夠處理256個不同的中斷，每一個中斷安排一個編號，范圍為0～255，稱為中斷類型。每種中斷類型對應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址稱為中斷矢量（或中斷向量）。把系統(tǒng)中所有的中斷矢量按中斷類型從小到大的順序放到存儲器的特定區(qū)域，該區(qū)域稱為中斷矢量表。每個中斷矢量在中斷矢量表中占用4字節(jié)，CPU響應(yīng)中斷后通過將中斷類型4得到中斷矢量在中斷矢量表中的首地址。8086CPU允許中斷嵌套，具體能嵌套多少級中斷，受堆棧深度的限制。 簡述8086的中斷類型，非屏蔽中斷和可屏蔽中斷有哪些不同之處？CPU通過什么響應(yīng)條件來處理這兩種不同的中斷？【解答】8086的中斷系統(tǒng)能夠處理256個不同的中斷源，并為每一個中斷安排一個編號，范圍為0～255，稱為中斷類型。硬件中斷分為非屏蔽中斷和可屏蔽中斷，非屏蔽中斷不受中斷允許標(biāo)志位IF的影響，在IF=0關(guān)中斷的情況下，CPU也能在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后就響應(yīng)NMI上的中斷請求?？善帘沃袛啵篊PU將根據(jù)中斷允許標(biāo)志位IF的狀態(tài)決定是否響應(yīng)。如果IF=0，表示CPU關(guān)中斷；如果IF=1，表示CPU開中斷，CPU執(zhí)行完現(xiàn)行指令后會轉(zhuǎn)入中斷響應(yīng)周期。 已知8086系統(tǒng)中采用單片8259A來控制中斷，中斷類型碼為20H，中斷源請求線與8259A的IR4相連，計算中斷向量表的入口地址。如果中斷服務(wù)程序入口地址為2A310H，則對應(yīng)該中斷源的中斷向量表的內(nèi)容是什么？【解答】偏移地址“中斷類型4”為中斷向量在中斷向量表中的首地址，即EA=20H4=80H，因為在8086系統(tǒng)中規(guī)定存儲空間00000H~003FFH（共1KB）用來存放中斷向量表，則20H型中斷的中斷向量在中斷向量表中的入口地址為00000H＋80H=00080H。中斷服務(wù)程序入口地址為2A310H，則對應(yīng)該中斷源的中斷向量表的內(nèi)容是任何能轉(zhuǎn)換成物理地址2A310H的邏輯地址，設(shè)段地址為2000H，則偏移地址為A310H，則該中斷源在中斷向量表的內(nèi)容是：（00080H）=2000H，（00081H）= A310H。 已知對應(yīng)于中斷類型碼為18H的中斷服務(wù)程序存放在0020H：6314H開始的內(nèi)存區(qū)域中，求對應(yīng)于18H類型碼的中斷向量存放位置和內(nèi)容。在編寫程序時，為什么通常總要用STI和CLI中斷指令來設(shè)置中斷允許標(biāo)志？8259A的中斷屏蔽寄存器IMR和中斷允許標(biāo)志IF有什么區(qū)別？【解答】偏移地址EA=18H4=60H，18H中斷