微机接口技术课本答案

1、2021年5月13日1 第1章 微型计算机概论 第2章 80x86微处理器 第3章 存储器及其接口 第4章 输入输出与中断 第5章 并行接口 第6章 定时器/计数器电路 第7章 串行接口 第8章 模拟接口 第9章 人机接口 第10章 微机系统实用接口知识 2021年5月13日习题解答2/80 第第1章章 微型计算机概论微型计算机概论 1解释题： (1)微处理器 解：指由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理器。 (2)微型计算机 解：指以微处理器为基础，配以内存储器以及输入输出接口电路和 相应的辅助电路构成的裸机。 (3)微型计算机系统 解：指由微处理器配以相应的外围设备及其它专用电路、电源、

2、面 板、机架以及足够的软件而构成的系统。 (4)单片机 解：把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在一块芯片之中的 计算机。 (5)单板机 ： 解：把微处理器、ram、rom以及一些接口电路，加上相应的外设 (如键盘、7段显示器等)以及监控程序固件等安装在一块印刷电路板上 所构成的计算机系统。 2021年5月13日习题解答3/80 2 2请简述微机系统中三种总线的区别及联系。请简述微机系统中三种总线的区别及联系。 解：对个具有一定规模的微型计算机系统而言，有三 类总线，一种是微型计算机中cpu芯片与内存储器和io 接口电路之间信息传输的公共通路，这是片总线； 一种是构成 微型计算机系统的各模块

3、之间信息传输的公 共通路，这是内总线又称系统总线、微机总线和板级总 线； 第三种是一个微型计算机系统同另一个微型计算机系统 之间，或者一个微型计 算机系统同仪器、仪表之间信息传 输的公共通路，这是外总线，又称通信总线。通常内总线 是芯片总线经缓冲后映射而得。 2021年5月13日习题解答4/80 第第2章章 80x86微处理器微处理器 1解释题： (1)执行部件eu 解：8086微处理器内部的一个功能部件，由通用寄存器、 标志寄存器、运算器和eu 控制系统等组成，负责全部指令 的执行，向biu提供数据和所需访问的内容和io端口的 地址，并对通用寄存器、标志寄存器和指令操作数进行管 理。 (2)

4、总线接口部件biu 解：8086微处理器内部的另一个功能部件，由段寄存器、 指令指针、地址形成逻辑、 总线控制逻辑和指令队列等组 成，biu同外部总线连接为eu完成所有的总线操作，并计 算形成20位的内存物理地址： 2021年5月13日习题解答5/80 (3)最小方式 解：8086微处理器的种工作方式，在该方式下，由 8086提供系统所需要的全部控制 信号，用以构成一个单处 理器系统。此时mnmx*线接vcc(高电平)。 (4)最大方式 解：8086微处理器的另一种工作方式，在该方式下，系 统的总线控制信号由专用的总 线控制器8288提供，构成一 个多处理机或协处理机系统。此时mnmx*线接地

5、。 (5)指令周期 解：执行一条指令所需要的时间称为指令周期包括取指 令、译码和执行等操作所需的 时间。 2021年5月13日习题解答6/80 (6)总线周期 解：cpu通过总线操作完成同内存储器或i/o接口之间一 次数据传送所需要的叫间。 (7)时钟周期 解：cpuj时钟脉冲的重复周期称为时钟周期，时钟周期 是cpu的时间基准 (8)等待周期 解：在cpu对内存或外设接口进行读写操作时，当被选 中进行数据读写的内存或外设 接口无法在3个t(时钟周期) 内完成数据读写时，就由该内存或外设接口发出一个请求 延 长总线周期的信号，cpu在接收到该请求情号后，就在 t3与t4之间插入个时钟周期 一称

6、为等待周期tw，在tw 期间，总线信号保持不变。 2021年5月13日习题解答7/80 (9)指令的寻址方式 解：所谓指令的寻址方式是指“指令中操作数的表示形 式”，操作数用一个数据直接给出的称为“立即寻址”， 例如mov al,80h中的80h。操作数是一个寄存器的符号， 例如上条指令中的al，称为寄存器寻址。操作数是一个内 存地址，则称为“存储器寻址”，存储器寻址中，根据内 存地址给出的方式又分为直接寻址、寄存器间接寻址、基 址 寻址和变址寻址等。 (10)mmx 解：mmxmulti media extension，多媒体扩展。这是 为提高pc机处理多媒体信息和增强通信能力而推出的新一

7、代处理器技术，通过增加4种新的数据类型，8个64位寄存 器和57条新指令来实现的。 2021年5月13日习题解答8/80 (11)sec 解：secsingle edge contact，单边接触。这是 pmntiium ii微处理器所采用的新的封 装技术。先将芯片固 定在基板上，然后用塑料和金属将其完全封装起来，形成 一个sec插 盒封装的处理器，这一sec插盒通过slot1插槽 同主板相连。 (12)sse 解：ssestreaming simd extensions，数据流单指 令多数据扩展技术。采用sse技 术的指令集称为sse指令 集， pentium iii微处理器增加了70条ss

8、e指令，使pentium iii微处理器在音频、视频和3d图形领域的处理能力大为增 强。 2021年5月13日习题解答9/80 (13)乱序执行 解：指不完全按程序规定的指令顺序依次执行，它同推 测执行结合，使指令流能最有效 地利用内部资源。这是 pentium pro微处理器为进一步提高性能而采用的新技术。 (14)推测执行 解：是指遇到转移指令时，不等结果出来便先推测可能 往哪里转移而提前执行。 由于推测不一定全对，带有一定 的风险，又称为“风险执行”。 2021年5月13日习题解答10/80 2.2.简述简述80868086中逻辑地址与物理地址的关系。中逻辑地址与物理地址的关系。 解；逻

9、辑地址是允许在程序中编排的地址，8086的逻辑 地址有段基值和段内偏移量两 部分。段基值存放在对应的 段寄存器中，段内偏移量由指令给出。物理地址是信息在 存储器 中实际存放的地址。在8086系统中，物理地址形成 过程为：将段寄存器中存放的段基值 (16位)左移4次再加偏 移量，得20位的物理地址。 2021年5月13日习题解答11/80 3 3简述简述8038680386中逻辑地址、线性地址与物理地址中逻辑地址、线性地址与物理地址 的关系。的关系。 解：80386系统中有3种存储器地址空间逻辑地址、 线性地址和物理地址。 80386芯片内的分段部件将逻辑地 址空间转换为32位的线性地址空间，8

10、0386芯片内的 分页 部件将线性地址空间转换为物理地址空间。若不允许分页 部件操作，则经分段部件操作 后即为物理地址。 2021年5月13日习题解答12/80 4 4说明标志位中溢出位与进位位的区别。说明标志位中溢出位与进位位的区别。 解：进位位cf是指两个操作数在进行算术运算后，最高 位(8位操作为d7位，16位操作为d15位)是否出现进位或借 位的情况，有进位或借位，cf置“1”，否则置“0”。 溢出位of是反映带符号数(以二进制补码表示)运算结果 是否超过机器所能表示的数值范围酌情况。对8值运算，数 值范围为-128+127，对16位运算，数值范围为-32768 +32767。若超过上

11、述范围，称为“溢出”，of置“1”。 溢出和进位是两个不同的概念，某些运算结果，有“溢 出”不一定有“进位”，反之，有“进位”也不一定有 “溢出”。 2021年5月13日习题解答13/80 5 5说明说明8 8086086中段寄存器的作用。中段寄存器的作用。 解：8086微处理器中的16位寄存器，用来存放对应的存 储段的段基值段起始地址的高16 位。通过段寄存器值和 指令中给出的16位段内偏移量可得出存储器操作数的物理 地址(20位)。 2021年5月13日习题解答14/80 6 6写出寄存器写出寄存器axax、bxbx、cxcx、dxdx、sisi和和didi的隐的隐 含用法。含用法。 解：

12、上述通用寄存器的隐合用法如下： ax在字乘/字除指令中用作累加器； 在字i/o操作时 作为数据寄存器。 bx间接寻址时，作为地址寄存器和基址寄存器； 在 xlat指令中用作基址寄存器； cx串操作时的循环次数计数器； 循环操作时的循环次 数计数器； dx字乘/字除指令中用作辅助寄存器； io指令间 接寻址时作端口地址寄存器； si间接寻址时，作为地址寄存器和变址寄存器； 串操 作时的源变址寄存器； di间接寻址时，作为地址寄存器和变址寄存器； 串 操作时的目的变址寄存器。 2021年5月13日习题解答15/80 7 7执行如下令后，标志寄存器中各状态位之值。执行如下令后，标志寄存器中各状态位之

13、值。 (1)mov ax,34c5h add ax,546ah (2)mov ax,e453h add ax,c572h 0pf1,of0,af0,zf1,sf0,cf 1011111000100100 1010100101010001 0001010011010011 显然： 解： 1pf0,of0,af0,zf1,sf1,cf 10001011101010011 1100101100010101 0100111110010001 显然： 解： 2021年5月13日习题解答16/80 8.8.有一双字有一双字8765432187654321h h在内存中的地址为在内存中的地址为3010301

14、01h1h， 画出其在画出其在80868086系统的内存中存放的情况。系统的内存中存放的情况。 解：在8086系统中，双字在内存中占连续4个字节，其中 低位字节存于低地址，字节存于高地址。如图示。 图29 2021年5月13日习题解答17/80 9.9.说明说明80868086引脚信号引脚信号ad0ad15ad0ad15双重总线的特点。双重总线的特点。 解：ad0ad15这16条总线传送32个信号，a0a15， d0d15，在一个读写总线周期的4个t周期中，t1时刻传 送地址信号a0a15，t2以后传送数据信号d0d15。 可见 这16条双重总线的特点是分时复用。 2021年5月13日习题解答

15、18/80 1010根据根据80868086存储器读写时序图，回答如下问题：存储器读写时序图，回答如下问题： (1)(1)地址信号在哪段时间内有效地址信号在哪段时间内有效? ? (2)(2)读操作与写操作的区别读操作与写操作的区别? ? (3)(3)存储器读写时序同存储器读写时序同i/oi/o读写时序的区别读写时序的区别? ? (4)(4)什么情况下需要插入等待周期什么情况下需要插入等待周期t tw w? ? 解：时序图见2.1节的图2-1和2-2。 (1)在t1周期，双重总线ad0ad15，a16/s3a19/s6上 输出要访问的内存单元的地 址信号a0a19。 2021年5月13日习题解答

16、19/80 (2)读操作与写操作的主要区别为： dt/r*控制信号在读周期中为低电平，在写周期中为高 电平； 在读周期中，rd*控制信号在t2t3周期为低电平(有 效电平)；在写周期中wr*控 制信号在t2t3周期为低电平 (有效电平) ，而在读周期wr*信号始终为高电平(无效电 平)，在写周期rd*信号始终为高电平(无效电平)。 在读周期中，数据信息一般出现在t2周期以后，双重 总线ad0ad15上的地址信息有效和数据信息有效之间有 一段高阻态，因为ad0ad15上的数据必须在存储芯片(或i o 接口)的存取时间后才能山现。而在写周期中，数据信 息在双重总线上是紧跟在地址总线有 效之后立即由

17、cpu送 上，两者之间无一段高阻态。 2021年5月13日习题解答20/80 (3)存储器操作同io操作的区别是： 在存储器操作周期 中，控制信号m/io*始终为高电平；而在io操作周期中， m/io*始终为低电平。 (4)在读周期中，如果在t3周期内，被访问的内存单元或i o端口还不能把数据送上数据总线，则必须在t3之后插 入等待周期tw，这时rd*控制信号仍为有效低电平。 在写 周期中，如果在t3周期内，被访问的内存单元或io端口 还不能把数据总线上的 数据取走，则必须在t3之后插入等 待周期tw，这时wr*控制信号仍为有效低电平。 2021年5月13日习题解答21/80 1111扼要说明

18、扼要说明8028680286同同80868086的主要区别。的主要区别。 解：(1)8086只有20条地址线，可直接寻址的内存空间为 220=1mb；而80286有24 条地址线，可直接寻址的内存空 间为22416mb。 (2)8086只有实地址方式，支持单任务、单用户系统； 80286有实地址方式(实方式) 和保护方式(保护虚地址方式) 两种，片内集成有存储管理和保护机构，支持任务中的程 序 和数据的保密，能可靠地支持多用户和多任务系统。 (3)在保护方式下，存储器的分段部件把整 个存储空间分 成可变长度的各段，段的长度64kb。每个任务的虚拟存 储空间最大由16k 个64kb的段组成，即1

19、024mb1gb， 该虚地址空间被映射到最大容量为16mb的物理存 储器中。 (4)在保护方式下，80286采用“描述子”和“选择子” 的数据结构来实现内存单元的 寻址。 2021年5月13日习题解答22/80 1212扼要说明扼要说明8038680386同同8028680286的主要区别。的主要区别。 解： (1)80286是16位微处理器，有24条地址线，可直接寻址的内存 空间为224 16mb，而80386是32位微处理器，有32条数据线，32条 地址线，可直接寻址的内存空间 为2324gb。 (2)80286是16位微处理器，它的寄存器结构基本上同8086，也是16 位的；而80386

20、 是32位微处理器，其寄存器结构除段寄存器外都是32 位寄存器，分别在16位寄存器的助 记符前加上e， 即eax、ebx、 ecx、edx、esp、ebp、esi、edi、eip以及eflag。另外再增加 了两个16位段寄存器fs和gs。此 外，80386还有系统地址寄存器、控 制寄存器、测试寄存器和调试寄存器： (3)80386有三种存储器地址空间逻辑地址、线性地址和物理地 址。80386的分段 部件将逻辑地址转换为32位的线性地址；80386的分 页部件将线性地址转换为物理地址。 (4)80286有两种工作方式实方式和保护方式；80386有三种工作 方式实方式、 保护方式和虚拟8086方式

21、。 2021年5月13日习题解答23/80 1313扼要说明扼要说明8048680486同同8038680386的主要区别。的主要区别。 解：80486同80386的主要区别是： (1)芯片内集成有一个指令和数据共用的8kb的4路组相连 的高速缓冲存储器 (cache)，由于访问片内cache的速度远 高于访问内存的速度，从而提高了系统的性能； (2)芯片内集成含数学协处理器(fpu)一性能增强的80387， fpu同cpu之间， 以及cache与cpu之间采用64位数据传 输，大大加快了处理器的运行速度； (3)在x86系列芯片中首次采用了risc技术降低了执行 每条指令所需的时钟数可 达到

22、1.2条指令/时钟周期； (4)采用一种称为猝发式总线的总线技术，使cpu与内存 在进行成组传送时实现高速 数据交换。 2021年5月13日习题解答24/80 1414扼要说明扼要说明pentiumpentium同同pentium propentium pro的主要区别。的主要区别。 解：pentium处理器是intel公司开发的融cisc(complex instruction set computer，复 杂指令系统计算机)技术与risc技术为一体的微处 理器，称为crip(cisc-rosc processor)，其主要特点是: (1)片内集成有三个指令处理部件：risc体系结构的整数处

23、理部件， 采用超标量技 术，设计了两条流水线(u流水线和v流水线)，使pentium 在一个时钟周期内可以并行执行两条整数型指令；cisc结构的同 80386兼容的处理部件，采用微码处理指令技术，负 责处理不能在一个 时钟周期内完成的复杂指令；浮点处理部件，采用8级流水的超流水 线 技术，使每个时钟周期能完成一个(或两个)浮点操作； (2)片内集成了两个独立的8kb指令cache和8kb数据cache，增加了 缓存的带宽， 减少了缓存的冲突： (3)采用分支预测技术，提高了流水线执行的效率； (4)同80386、80486保持兼容； (5)采用64位外部数据总线，使cpu同内存的数据传输速度可

24、达 528mb/s。 2021年5月13日习题解答25/80 pentium，pentium pro的主要区别是： (1)一个封装内安装两个芯片，一个是cpu内核，包括两 个8kb的l1 cache，另一个 是256kb的l2 cache。这一 l2 cache由全速总线同cpu内核相连，提高了程序的运行 速 度； (2)把cisc结构的指令分解为若干像risc指令那样的微 操作，能在流水线上并行地 执行，这样既保持了同以前的 x86微处理器的兼容性，又提高了指令的运行速度； (3)采用乱序执行和推测执行技术，使指令流能最有效地 利用内部资源； (4)采用超级流水线和超标量技术。具有3种超标量

25、结构和 14级超级流水线结构，大大提高了处理器的并行处理能力。 2021年5月13日习题解答26/80 l 5l 5扼要说明扼要说明pentium mmxpentium mmx的特点。的特点。 解：pentium mmx处理器是具有多媒体扩展功能的奔腾 芯片，mmx即多媒体扩展， 是为提高pc机处理多媒体和 通信能力而推出的新技术。pentium mmx的主要特点是： (1)引入了4种新的数据类型和8个64位寄存器，使一条指 令就能并行执行8个8位 数据，4个16位数据或2个32位数据 的运算； (2)采用饱和运算，把溢出值作为定值处理。结果大于最 大值时当作最大值，结果小于 最小值时当作最小

26、值，无需 进行溢出处理； (3)具有积和运算能力，mmx微处理器的pmaddwd指令 (紧缩字相乘并加结果)即 “积和运算”，可大大提高向量 运算和矩阵运算的速度，在音频和视频图像的压缩和解压 缩中经常用到。 2021年5月13日习题解答27/80 1616扼要说明扼要说明pentium iipentium ii同同pentium iiipentium iii的特点。的特点。 解：pentium ii处理器把多媒体扩展技术(mmx技术)融合 入pentium pro芯片之中， 使pentium ii微处理器既保持了 pentium pro原有的强大的处理功能，又增强了pc机在三维 图形、图像和

27、多媒体方面的可视化计算功能相交互功能。 pentium ii的主要特点为： (1)采用了一系列多媒体扩展技术，包括：单指令多数 据流技术，使一条指令能完成 多重数据的工作，减少了芯 片在视频、声音、图像和动画中计算密集的循环；为针 对多媒 体操作中经常出现的大量并行、重复运算，增加了 57条指令，以更有效地处理声音，图像 和视频数据； (2)动态执行技术，这是为更有效地处理多重数据，提升 软件速度而采用的新技术，由三种技巧组成：多分支跳 转预测；数据流分析：推测执行。 2021年5月13日习题解答28/80 (3)双重独立总线结构。由两条总线组成双重独立总线体 系结构， 一条是二级cache总

28、 线，另一条是处理器至主存 储器的系统总线，使pentium ii处理器的数据吞吐能力是单 一总 线结构处理器的2倍，而且二级cache的运行速度也比 pentium处理器高2倍； (4)采用新的封装技术sec，同主板连接采用slot1. pentium iii处理器的基本结构同pentium ii处理器，采用 pentium pro的微结构，具有数 据cache与指令cache分开 的l1 cache共32kb，以及512kb的l2 cache，最主要的 特点是 增加了70条sse指令集(ssestreaming simd extrnsion)，又称“mmx2指令集”(第 二代多媒体扩展指

29、令集)。内部增加了8个新的128位单精度寄存器(432位)， 能同时处 理4个单精度浮点变量，可达20亿次/秒的浮点运 算速度。 2021年5月13日习题解答29/80 第第3章章 存储器及其接口存储器及其接口 1解释题： (1)存储器芯片的存储容量 解：指存储器芯片可以容纳的二进制信息量，以存储器 地址寄存器的编址数与存储字位 数的乘积表示，例如6116 芯片的存储器芯片的存储容量为2k 8位，表示其地址线 为12 条，存储字位数为8位。 (2)存储器芯片的存取时间 解：定义为从启动一次存储器操作，到完成该操作所需 要的时间。 (3)“对准好”的字 解：在8086系统中要访问的16值字的低8

30、位字节存放在偶 存储体中，称为 “对准好”的字，对于对准好的字，8086 cpu只要一个总线周期就能完成对该字的访问： 2021年5月13日习题解答30/80 (4)奇偶分体 解：8086系统中1m字节的存储器地址空间实际上分成两 个512k字节的存储体 “偶存储体”和“奇存储体”， 偶存储体同8086的低8位数据总线d0d7相连，奇存储体 同 8086的高8位数据线d8d15相连，地址总线的a1a19 同两个存储体中的地址线a0a18 相连，最低位地址线a0 和“总线高允许”bhe*用来分别选择偶存储体和奇存储体。 这种连 接方法称为“奇偶分体”。 2021年5月13日习题解答31/80 2

31、 2写出下列容量的写出下列容量的ramram芯片片内的地址线和数芯片片内的地址线和数 据线的条数。据线的条数。 解：(1)4k 8位：地址线12条，数据线8条； (2)512k4位：地址线19条，数据线4条； (3)1m 1位：地址线20条，数据线1条； (4)2k 8位：地址线11条，数据线8条。 2021年5月13日习题解答32/80 3 3试说明试说明61166116芯片各引脚的功能。芯片各引脚的功能。 解：6116是一种20488位的静态ram芯片，有11条地 址线，用来接受cpu送来的 地址信号，以选中cpu要访问 的存储单元。6116有8条数据线，用于存储单元数据的读出 与写入。控

32、制信号线有3条片选信号ce*用来选中所要 访问的存储器芯片，ce*引脚通常 同地址译码器的输出相 连，而该地址译码器的输入即cpu要读写的内存单元的高 位地址线。例如，cpu的地址线为20位，而内存芯片的地 址线为11位，则地址译码器的输入可以是 高9位地址线 (a19a11)；写允许信号we*和输出允许信号oe*，这两个 信号是对存储芯片 的写和读的控制信号，通常同cpu的 wr*和rd*引脚相连。 2021年5月13日习题解答33/80 4 4试说明试说明21642164芯片各引脚的功能芯片各引脚的功能。 解：2164是一种64k1位的动态ram芯片，有8条地址 线，可接受16位地址信号，

33、因此 必须采用地址多路器，使 16位地址信号分成8位行地址和8位列地址分时送入2164的 地址线。数据线有2条，即din(输入数据)和dout(输出数据)， 用来写入或读出一位数据信息。还有三 条控制信号线： ras*行地址选通信号。用来锁定8位行地址；cas*列 地址选通信号，用 来锁定8位列地址；write*读写控 制信号，用来控制对2164芯片的读与写。 2021年5月13日习题解答34/80 5 5试说明试说明27322732芯片各引脚的功能。芯片各引脚的功能。 解：2732是一种4k8位的可擦除可编程序只读存储器 芯片。有12条地址线，可接受 来自cpu的12位地址信号， 以选中cp

34、u要访问的存储单元。2732有8条数据线，用于存 储单元数据的读出与写入(在编程工作时)，有两条控制信号 线：芯片允许线ce*用来选择 该芯片，使其工作，输出允 许线oe*用来把输出数据送上数据线，只有当这两条控制线 同时 有效时，才能从输出端得到读出的数据，此为读出时 的条件；在编程工作时，要求oe*线连 接编程电源vpp 21v，ce*接一个50ms低电平有效的ttl编程脉冲，每加一 个这样的负 脉冲，控制向一个地址写入个8位的数据。 2021年5月13日习题解答35/80 6 6用下列芯片构成存储系统，各需要多少个用下列芯片构成存储系统，各需要多少个 ramram芯片芯片? ?需要多少位

35、地址作为片外地址译码需要多少位地址作为片外地址译码? ?设设 系统为系统为2020位地址线，采用全译码方式。位地址线，采用全译码方式。 解：(1)5124位ram构成16kb的存储系统： 需要16kb512464片；片外地址译码需11位地址线。 (2)10241位ram构成128kb的存储系统： 需要128kblk 81024片；片外地址译码需10位地 址线； (3)2k 4位ram构成64kb的存储系统： 需要64kb/2k 264片；片外地址译码需9位地址线。 (4)64kl位ram构成256kb的存储系统： 需要256kb64k8位32片，片外地址译码需4位地 址线。 2021年5月13

36、日习题解答36/80 7 7图习图习3 31 1为一存储器同为一存储器同80868086的连接图，试计的连接图，试计 算该存储器的地址范围，并说明该电路的特点。算该存储器的地址范围，并说明该电路的特点。 解:(1)电路分析：译码器的控 制端g1接m/io*，当cpu执行 存储器操作时，mio “h”， 满足g1有效的条件。g2a*同 “与门1”的输出端相连，与门1 的输入为rd*和wr*、 当rd* 为有效低电平或wr*为有效低 电平时，g2a*有效(低电平)， 也就是说无论是“读 或 “写”都能使g2a*有效。 g2b*同“与非门2”的输出端 相连，“与非门2”的输入为 a17 与a18，只

37、有当a18和a17 都为高电平时，g2b*为有效低 电平，也就是a18，a17为11时， g2b*才有效。 2021年5月13日习题解答37/80 存储器芯片的片选信号cs*同“与门3”的输出端相连。 “与门3”的 输入同译码器输出y2*、y3*相连，当y2*为低电平，或y3*为低电平时， cs*为有效低电平，存储器芯 片被选中。y2*为低电平a18a14为 “11010”，y3*为低电平时a18a14为“11011”，因 此该存储器的 地址范围为1101000000000000000011011111111111111111，即 68000h6ffffh。地址范围为32k，但该存储芯片只有1

38、4条地址线 a0a13，为16kb的容量， 因此一个存储单元有两个地址对应，这是 由于y2*同y3*都可选中该存储芯片，a14为“0” 或为“1”，都能选中 同一单元，只要a18a151101即可。相当于a14末参加译码，因 此 存在地址重叠。另一方面，上述连接中cpu的a19未参加译码，a19为 “0”或为1都可。而上面求出的地址范围68000h6ffffh是a19为0的 情况，显然当a19为 1时，只要a18a14为“11011”和“11010”也可 选中该存储芯片，此时地址范围为 “e8000heffffh”。因此本题的 存储器译码中，a19和a14未参加译码，有地址更叠， 实质上一个存

39、储 单元有4个地址对应。 (2)由此可得该存储器的地址范围为： 68000h6bfffh， 6c000h6ffffh或e8000heffffh， ec000heffffh 2021年5月13日习题解答38/80 8 8使用使用27322732、6 6116116和和7474ls138ls138构成一个存储容构成一个存储容 量为量为1212kb rom(00000hkb rom(00000h 02fffh) 02fffh)、8kb 8kb ram(03000hram(03000h04fffh)04fffh)的存储系统。系统地址的存储系统。系统地址 总线为总线为2020位、数据总线为位、数据总线为

40、8 8位。位。 解：(1)译码地址线安排： 12kb rom需采用3片2732，8kb ram需采用4片6116。 2732的容量为4k 8位， 有12条地址线，片外译码的地 址线为8条，6116的容量为2k 8位，有11条地址线，片 外译码的地址线为9条。采用74ls138译码，每个输出端对 应4kb地址范围，对6116，a11 还需进行二次译码。 2021年5月13日习题解答39/80 (2)列出地址范围 2021年5月13日习题解答40/80 eprom1eprom3的ce*分别接74ls148,sram的ce*同y3*， a11经或门后的输出相连 ，sram2的ce*同y3*，a11经

41、或门后的输出 相连，sram3的ce*同y4*，a11经或门后的输出相连，sram4的ce* 同y3*，a11*经或门后的输出相连，则可画出如图所示的系统连接图。 2021年5月13日习题解答41/80 9 980868086cpucpu执行执行mov 2003hmov 2003h，axax指令，从取指令，从取 指到执行指令最少需要多少时间？设时钟频率为指到执行指令最少需要多少时间？设时钟频率为 5 5mhzmhz，该指令的机器码为该指令的机器码为4 4个字节，存放在个字节，存放在 10001000h:2000hh:2000h开始的代码段中。开始的代码段中。 解：(1)该条指令的机器码为4个字

42、节存放在1000h:2000h 开始的4个单元中。取指 令需两个总线周期，第一次取出 1000h：20o0h与1000h：2001h两个单元中16位数据； 第 二次取出1000h：2002h与1000h：2003h两个单元中 的16位数据；接着为执行指令，将ax中16位数传送到ds： 2003h与ds：2004h两个存储单元中。因是奇地址字，需 两个总线周 期才能完成。这样，从取指到执行共需4个总线 周期。 (2)在无等待周期的情况下，从取指到执行共需：4 41/5mhz3.2s(一个总线周期 在无等待周期的情况下 由4个时钟周期t组成)。 2021年5月13日习题解答42/80 1010什么

43、是内存条什么是内存条? ?用内存条有何优点用内存条有何优点? ? 解：内存条是一种以小型板卡形式出现的内存储器产品， 在一个长条的印刷电路板上安 装有若干存储器芯片，印刷 板长边上有30、72或168条引脚，内存条可插在主板上的内 存 条插槽中。 采用内存条的优点是，安装容易，便于更换和易于增加 或扩充内存容量。 2021年5月13日习题解答43/80 第第4章章 输入输出与中断输入输出与中断 1解释题： (1)i/o接口：io接口是把微处理器同外围设备(外设) 连 接起来实现数据传送的控制电路，又称为外设接口”。 各种io卡都是i/o接口，如“打印卡”、“显卡”和“声 ” 等。 (2)io端

44、口：i/o接口同外设之间传送三种信息一数据信 息、控制信息和状态信息，这三种信息实际上是cpu通过 接口同外设之间传送的信息，因此，在接口中必须有存放 并传送这三种信息的 寄存器。这些可以由cpu用in和out 指令来读写的寄存器称为“i/o端口”。 (3)周期挪用：周期挪用是指利用cpu不访问存储器的那 些周期来实现dma操作，dmac可以使用总线而不用通知 cpu，也不会妨碍cpu的工作。周期挪用并不减慢cpu的 操作，但可能需要复杂的时序电路，而且数据传送过程是 不连续的和不规则的。 2021年5月13日习题解答44/80 (4)中断向量 ：所谓中断向量是指中断服务程序的入口地 址。入口

45、地址由两部分组成，即中断服务程序第一条指令 第一个字节的“段基值”和“偏移量” ，是两个16位的逻 辑地址，所以将入口地址称为“向量”。 (5)正常eoi方式： 这是8259a三种中断结束方式中的一 种，属于eoi命令方式：eoi命令方式是指当中断服务程序 结束之前向8259a发出eoi命令，将正在执行的中断服务寄 存器isr中的对应位清零；正常eoi方式采用普通eoi命令 将isr中所有已置位的位中优先级最高的位清零。它适用于 完全嵌套方式的中断结束。 (6)自动eoi方式 ：8259a的三种中断结束方式中的一种。 这种eoi方式在第2个inta*响应信号的后沿(上升沿)时，由 8259a自

46、动清除isr中己置位的中断优先级最高的位，不必 在中断服务程序结束前由cpu向8259a发出eoi命令。 2021年5月13日习题解答45/80 (7)持殊eoi方式 ：这也是8259a的三种中断结束方式中 的种，也属于eoi命令方式。持殊eoi方 式是采用持殊 eoi命令在中断服务程序结束前向8259a发出结束命令，用 来清除正在服务 的中断服务寄存器中的相应位(此时正在服 务的中断优先级不一定是已置位中的最高位)、 特殊eoi命 令中带有用于指定isr中相应位清零的三位编码信息。特殊 eoi命令可以作为任何优先级管理方式的中断结束命令。 (8)溢出中断：8086内部中断中的一种；当程序中遇

47、到 into指令，而且当前的溢出标志of=1时， 产生的中断为 溢出中断。产生溢出中断时，into指令和of=1两个条件 必须同时满足。 2021年5月13日习题解答46/80 2 2请说明外设接口同外设之间的三种信息请说明外设接口同外设之间的三种信息数据信息、数据信息、 控制信息和状态信息的作用控制信息和状态信息的作用 及传送过程。及传送过程。 解：数据信息是cpu同外设进行输入输出的主要信息， cpu用out指令通过“数据 总线”由接口中的“数据端 口”向外设输出“数据信息”，用in指令通过“数据总线” 读 入从外设经接口中的“数据端口”送来的“数据信息”。 控制信息是cpu用out指令通

48、过“数据总线”经接口中 的控制端口向外设输出的信息，用来控制外设的 启动与停止，选择接口的工作方式以及把数据信息打入外 设数据缓 冲器的选通信号。 状态信息是cpu用in指令通过“数据总线”读入的从外 设经接口中的“状态端口” 输入的信息，该信息反映外设 当前所处的工作状态，用来实现cpu与外设之间信息传输 的“同步”。 数据信息、控制信息和状态信息都是由cpu的数据总线 来传送的。 2021年5月13日习题解答47/80 3 3简述查询式数据传送的工作过程。简述查询式数据传送的工作过程。 解：查询式数据传送又称“异步传送方式”或“条件传 送方式”，其工作过程如下： 在实现数据传送前必须首先读

49、取外设的当前状态，检查 外设是否已经准备好进行数据传 送，如果外设尚未准备就 绪(通常由状态信息busy(忙)有效或ready(就绪)无效表 示)， 则cpu继续查询外设状态；如果外设已准备就绪(通 常由状态信息busy无效或ready有效表示，则cpu可通 过数据端口进行输入或输出操作，以实现同外设的数据传 送。 2021年5月13日习题解答48/80 4.4.简述中断传送方式的工作过程。简述中断传送方式的工作过程。 解：采用中断方式传送数据，在硬件方面，在外设与cpu之间必须 有一个具有中断控 制逻辑的接口电路，用来实现数据传送的控制，也 可以是一般的接口电路(无中断控制逻 辑)加上一个专

50、用的中断控制器 (例如8259a可编程中断控制器)，在软件方面，必须编制 一段“中断服 务程序”，以完成cpu与外设之间的数据传送。 在中断传送方式中，通常在一个主程序中安排好在某一时刻启动某 一外设后，cpu继 续执行主程序。此时外设同时进行数据传送的准 备工作。当外设完成数据传送的准备时， 通过中断控制逻辑向cpu发 出中断请求，在cpu可以响应中断的条件下(if=1，在完成当前指今后)， 现行主程序被“中断”，通过中断控制逻辑提供的“中断 类型码”， 从“中断向量表”中读入“中断向量”转去执行“中断服务程序”，在 中断服务程 序中完成次cpu与外设之间的数据传送，传送完成后仍 返回被中断

51、的主程序，从断点处 继续执行，并等待外设的下一次中断 请求。 2021年5月13日习题解答49/80 5 5简述简述dmadma控制器的特点及功能。控制器的特点及功能。 解：dma控制器是内存储器同外设之间进行高速数据传 送时的硬件控制电路，是一种 实现直接数据传送的专用处 理器，它必须能取代在程序控制传送中由cpu和软件所完 成的 各项功能；它的主要功能是： (1)mac同外设之间有一对联络信号线外设的dma请 求信号dreq以及 dmac向外设发出的dma响应信号 dack； (2)dmac在接收到dreq后，同cpu之间也有一对联络 信号线dmac向cpu 发出总线请求信号(hold或

52、busrq)，cpu在当前总线周期结束后向dmac发出总线 响 应信号(hlda或busak，dmac接管对总线的控制权， 进入dma操作方式 。 (3)能发出地址信息，对存储器寻址，并修改地址指针， dmac内部必须有能自动加1或减1的地址寄存器。 2021年5月13日习题解答50/80 (4)能决定传送的字节数，并能判断dma传送是否结束 。 dma内部必须有能自动减1的字计数寄存器，计数结束产生 终止计数信号； (5)能发出dma结束信号，释放总线，使cpu恢复总线控 制权； (6)能发出读、写控制信号，包括存储器访问信号和io 访问信号。dmac内部必须 有时序和读写控制逻辑。 202

53、1年5月13日习题解答51/80 6 6图习图习4-4-l l为一为一ledled接口电路，写出使接口电路，写出使8 8个个ledled 管自上至下依次发亮管自上至下依次发亮2 2秒的程序，秒的程序， 并说明该接口并说明该接口 属于何种输入输出控制方式属于何种输入输出控制方式? ?为什么为什么? ? 解：控制程序为： mov al，7fh lop：0ut 10h,al ；调用延 时2秒子程序 ror al，1 jmp lop 该接口属无条件传送方式， cpu同led之间无联络信号， led总是已准备好可以接收来自 cpu的信息。 2021年5月13日习题解答52/80 7 7简要说明简要说明8

54、0868086中断的特点。中断的特点。 解：8086的中断系统是一个简单而灵活的中断系统，每 个中断都有一个中断类型码供cpu进行识别，并据此从中 断向量表中查取中断向量，转向对应的中断服务程序。 8086最 多能处理256种不同的中断类型。 8086的中断可以 由cpu外的硬设备驱动硬件中断(外部中断)，也可由软 件中断 指令启动，或内cpu自身启动(在执行指令过程中发 生异常现象)软件中断(内部中 断)。 2021年5月13日习题解答53/80 8.80868.8086内部中断的特点是什么？内部中断的特点是什么？ 解：内部中断(软件中断)的特点是： (1)中断类型码或者由指令给出或者是预先

55、规定的： (2)不执行inta*(中断应答)总线周期； (3)除单步中断外，任何内部中断都无法禁止； (4)除单步中断外，任何内部中断的优先级都比外部中断 高。 2021年5月13日习题解答54/80 9 9简要说明简要说明82598259a a中断控制器中中断控制器中irrirr、isrisr和和 imrimr三个寄存器的功能。三个寄存器的功能。 解：中断请求寄存器irr用来存放从外设来的中断请求信 号ir0ir7。 中断服务寄存器isr用来记忆正在处理的中断级别； 中断屏蔽寄存器imr用来存放cpu送来的屏蔽信号，imr 中的某一位或某几位为 “1”时，对应的中断请求被屏蔽。 2021年5

56、月13日习题解答55/80 1010教材中图教材中图4.54.5的查询方式数据采集系统中，的查询方式数据采集系统中， 若若adcadc的的readyready信号出信号出02h02h端口端口d d7 7 输出到输出到cpucpu 数据总线，由数据总线，由0404h h端口输出端口输出d d5 5信息控制信息控制adcadc的启的启 动动( (“1 1”为启动为启动) )，程序应，程序应 作哪些改变？作哪些改变？ 解：只需改动两处： (1)第4条指令and al，0efh改为 and al，odfh (2)第10条指令shr al，1改为 shl al，1。 2021年5月13日习题解答56/8

57、0 第第5章章 并行接口并行接口 1解释题 (1)片选 解：片选信号以ce*(或ce)表示，只有当该信号有效时 才能使接口芯片进入电路工作状态，以实现数据的输入输 出。片选端通常同1o地址译码器的输出端相连。因此， 片选是由指定的i/o地址选中接口芯片以使其进入电路工作 状态的过程。 (2)可编程 解：通过编制相应的程序段，用软件来选择io接口芯 片按不同的工作方式完成不同的接口任务；也可在工作过 程中用软件对io接口芯片进行实时、动态操作，改变工 作方式，发送操作命令、读取接口芯片的内部状态等。 2021年5月13日习题解答57/80 (3)联络信号 解：并行接口通常要为每个数据端口提供两条

58、控制线， 一条是接口送往外设的控制线， 另一条是外设送给接口的 状态线，这一对信号线的有序配合，使cpu通过接口能实 现同外 设之间正确的数据传送。这一对保证数据同步传输 的信号线称为“联络信号”或“握手信 号”。 (4)inte 解：8255a用于中断传送时的中断允许信号，是一个无外 部引出端的位于8255a内部 的中断允许触发器的状态位。 通过软件对8255a中pci的位操作来设定inte是“0”还是 “1”，以确定相应数据口能否用于中断传输，inte=“1”， 允许中断，inte“0”，禁止中断。 2021年5月13日习题解答58/80 (5)obf* 解：输出缓冲器满，8255a工作于

59、方式1输出时发出的数 据选通信号。obf*“0”(有效电平)时，表示cpu已将数据 送到8255a的pa 口或pb口，并被锁存在相应端口上。当外 设向8255a返回响应信号ack*时，obf*被置为“1”(无 效)。 (6)ibf 解：输入缓冲器满，8255a 工作于方式1输入时由8255a 给外设的回答信号，表示外设输入的数据已写入输入缓冲 器，通知外设暂不送新数。ibf内外设给8255a的选通信号 stb*变低后置为“1”(有效)，由cpu的读信号rd*清为“0”。 2021年5月13日习题解答59/80 (7)stb* 解：选通信号。8255a工作于方式1输入时，外设给 8255a的选通

60、信号。stb*有效时，把输入数据锁存入相应 的数据口(pa口或pb 口)。 (8)ack* 解：应答信号。8255a工作于方式1输出时，外设给 8255a的响应信号。ack*有效时， 表示外设已从8255a的 相应端口接收到cpu输出的数据。 2021年5月13日习题解答60/80 2 2扼要说明简单的扼要说明简单的i io o接口芯片与可编程接口芯接口芯片与可编程接口芯 片的异同处片的异同处? ? 解：相同处：简单的i/o接口芯片与可编程接口芯片都能 实现cpu与外设之间进行数 据传送的控制，都具有暂存信 息的数据缓冲器或锁存器。 不同处：简单的io接口芯片的接口功能比较单一，接 口芯片在同