微机接口习题.docx

1.1、8086CPU由哪几个部件构成？它们的主要功能各是什么？
8086 CPU由指令执行部件EU和总线接口部件BIU两个部份组成。指令执行部件主要功能是执行指令。总线接口部件的主要功能是完成访问存储器或I/O端口的操作：形成访问存储器的物理地址；访问存储器取得指令并暂存到指令队列中等待执行；访问存储器或I/O端口以读取操作数参与EU运算，或存放运算结果。
★1.2、什么是逻辑地址？什么是物理地址？它们各自如何表示？如何转换？
程序中使用的存储器地址称为逻辑地址，由16位“段基址”和16位“偏移地址”（段内地址）组成。段基址表示一个段的起始地址的高16位。偏移地址表示段内的一个单元距离段开始位置的距离。访问存储器的实际地址称为物理地址，用20位二进制表示。将两个16位二进制表示的逻辑地址错位相加，可以得到20位的物理地址：
物理地址＝段基址×16 + 偏移地址
1.3、按照传输方向和电气特性划分，CPU引脚信号有几种类型？各适用于什么场合？
CPU引脚传输的信号按照传输方向划分，有以下几种类型：
输出：信号从CPU向外部传送；输入：信号从外部送入CPU；双向：信号有时从外部送入CPU，有时从CPU向外部传送。双向信号主要用于数据信号的传输；输出信号用于传输地址信号和一些控制信号；输入信号主要用于传输外部的状态信号（例如READY）和请求（中断、DMA）信号。
按照信号的电器特性划分，有以下几种类型：
一般信号：用来传输数据/地址信号时，高电平表示“1”，低电平表示“0”；用来表示正逻辑的控制/状态信号时，“1”表示有效，“0”表示信号无效；用来表示负逻辑的控制/状态信号时，“0”表示有效，“1”表示信号无效。
三态信号：除了高电平、低电平两种状态之外，CPU内部还可以通过一个大的电阻阻断内外信号的传送，CPU内部的状态与外部相互隔离，也称为“悬浮态”。CPU放弃总线控制权，允许其他设备使用总线时，将相关信号置为“悬浮态”。
1.7、8086CPU有几种工作方式？各有什么特点？
8086/8088 CPU有两种工作模式：最大工作模式和最小工作模式。
所谓最小工作模式，是指系统中只有一个8086/8088处理器，所有的总线控制信号都由8086/8088 CPU直接产生，构成系统所需的总线控制逻辑部件最少，最小工作模式因此得名。最小模式也称单处理器模式。
最大模式下，系统内可以有一个以上的处理器，除了8086/8088作为“中央处理器”之外，还可以配置用于数值计算的8087“数值协处理器”、用于I/O管理的“I/O协处理器”8089。各个处理器发往总线的命令统一送往“总线控制器”，由它“仲裁”后发出。
CPU两种工作模式由引脚决定，接高电平，CPU工作在最小模式；将接地，CPU工作在最大模式。
1.9、什么是时钟周期、总线周期、指令周期？它们的时间长短取决于哪些因素？
时钟周期：CPU连接的系统主时钟CLK一个周期的时间。CLK信号频率越高，时钟周期越短。
总线周期：CPU通过外部总线对存储器或I/O端口进行一次读/写操作的过程称为总线周期。8086CPU总线周期一般由四个时钟周期组成，存储器/IO设备（接口）速度不能满足CPU要求时，可以增加一个或多个时钟周期。
指令周期： CPU执行一条指令的时间（包括取指令和执行该指令所需的全部时间）称为指令周期。指令周期的时间主要取决于主时钟的频率和指令的复杂程度，它也受到存储器或IO设备接口工作速度的影响。
2.3、已知一个SRAM芯片的容量为8K×8，该芯片有一个片选信号引脚和一个读/写控制引脚，问该芯片至少有多少个引脚？地址线多少条？数据线多少条？还有什么信号线？
根据存储芯片地址线数量计算公式，k＝log2（1024*8）= log2（213）=13，即总计有13根地址线。另有8根数据线、2根电源线。所以该芯片至少有25（=13+8+1+1+2）根引脚。
2.4、已知一个DRAM芯片外部引脚信号中有4根数据线，7根地址线，计算它的容量。
因为DRAM芯片把片内地址划分为“行地址”和“列地址”两组，分时从它的地址引脚输入。所以DRAM芯片地址引脚只有它内部地址线的一半。根据存储容量计算公式S＝2k×I，可得该芯片的存储容量为：214*4=16K×4bit（位），也可表示为64Kb=8KB（字节）。
★2.7、74LS138译码器的接线如图2.28，写出、、、所决定的内存地址范围。
图2.28 译码电路电路
从图看出，该存储系统的片内地址线有13根（A12-A0），是一个由8KB存储芯片组成的存储系统，A17地址线不确定。它的地址分布为：
00?0, CBA?, ????, ????, ????
其中，CBA作为译码输入，与输出选择有关：
当为000，选中y0,
为001，选中y1,
为010，选中y2,
为011，选中y3,….
“?”表示可以为“0”，也可以为“1”。于是：
对应的内存地址范围是： 00000H—01FFFH；或20000H—21FFFH。
对应的内存地址范围是： 04000H—05FFFH；或24000H—25FFFH。
对应的内存地址范围是： 08000H—09FFFH；或28000H—29FFFH。
对应的内存地址范围是： 0C000H—0DFFFH；或2C000H—2DFFFH。
2.11、如果存储器起始地址为1800H，末地址为1FFFH，求该存储器的容量。
该存储器的容量为：
（1FFFH－1800H+1）×8 = 800H×8，该存储器有2048×8个位，也可以写作2KB。
★2.12、有一个存储体，其地址线15条，数据线8条，则1）该存储体能够存储多少个汉字？2）如果该存储体由2K×4位的芯片组成，需要多少片？3）采用什么方法扩展？分析各位地址线的使用。
该存储体容量为215×8=32KB，存储一个汉字需要二个字节，因此，它能够存储16384（16K）个汉字。需要2K×4位的芯片32片，[（32K×8）/（2K×4）=32 ]。
可采用字位全扩展方法，由2片4位的芯片组成1组8位的存储单元，16组扩展成32K的8位存储体。芯片直接使用的地址线（片内地址）11根（A0-A10），另外需要4根高位地址，连接到4-16译码器输入端，产生16个译码信号用作16个芯片组的片选信号。剩余的地址线用来确定该存储体的首地址。
3.1、接口电路与外部设备之间传送的信号有哪几种？传输方向怎样？
数据信号：对于输入设备，数据信号从外设通过接口送往总线，对于输出设备，数据信号从总线通过接口发往外部设备。状态信号：状态信号表明外部设备当前的工作状态，用来协调CPU与外部设备之间的操作。状态信号总是从外部设备通过接口发往总线。控制信号 ：控制信号是CPU向外设发出的命令，它指定设备的工作方式，启动或停止设备。控制信号从CPU通过接口发往外部设备。
★3.3、I/O端口的编址有哪几种方法？各有什么利弊？80X86系列CPU采用哪种方法？
I/O端口的编址有两种不同的方式：(1) I/O端口与内存统一编址：把内存的一部分地址分配给I/O端口，一个8位端口占用一个内存单元地址。已经用于I/O端口的地址，存储器不能再使用。I/O端口与内存统一编址后，访问内存储器单元和I/O端口使用相同的指令，这有助于降低CPU电路的复杂性，并给使用者提供方便。但是，I/O端口占用内存地址，相对减少了内存可用范围。而且，由于难以区分访问内存和I/O的指令，降低了程序的可读性和可维护性。(2) I/O端口与内存独立编址：这种编址方法中，内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间。访问I/O端口需要专门的I/O指令。80x86 CPU采用I/O端口独立编址方式。
3.6、外部设备数据传送有哪几种控制方式？从外部设备的角度，比较不同方式对外部设备的响应速度。
外部设备数据传送有以下四种控制方式。
直接传送方式（也称为无条件传送方式、同步传送方式）：这种情况下，外部端口完全被动地等待CPU的访问，没有确定的响应速度，响应时间取决于CPU忙碌的程度以及程序对外部设备控制采取的策略。
查询方式：如果CPU在某一时刻只对一个外设采用查询方式进行数据传输，CPU的响应延迟约为3~10个指令周期。响应速度快于中断方式，慢于DMA方式。
中断方式：CPU的响应延迟平均为几十个指令周期，慢于查询方式，但是这种方式可以同时管理多个外部设备。
DMA方式：外部端口的传输请求由DMA控制器响应，由于DMAC是一个专用于传输控制的电路，任务单一，不发生DMA传输竞争时，响应延迟仅为1~2个DMAC使用的时钟周期，远快于中断方式和查询方式。
3.10、某输入设备接口数据端口、状态端口、控制端口地址分别为70H, 71H, 72H。状态端口D5=1表示输入完成，控制端口D7=1表示启动设备输入（输入完成后由设备清除该位）。从该设备输入100个字节数据，存入以BUFFER为首地址的缓冲区。如果启动该设备1秒后仍未完成一次输入，则视为超时错，显示出错信息后返回。用8086汇编语言编写完成上述功能的I/O程序。
DATA SEGMENT
BUFFER DB 100 DUP(?)
ERROR DB 13, 10, “OVER TIME !”, 13, 10, “$”
DATA ENDS;
CODE SEGMENT
ASSUME CS: CODE, DS: DATA
START: MOV AX, @DATA ;对DS初始化，置段基址
MOV DS, AX
MOV CX, 100 ；设置CX为计数器
LEA BX, BUFFER ；设置缓冲区指针
ONE: XOR DX, DX ；DX用作响应计时器，初值0
MOV AL, 80H ; 设控制字，控制端口D7=1启动设备输入
OUT 72H, AL ；启动输入
W: IN AL, 71H ;读状态端口
INC DX ；纪录延迟时间
TEST AL, 00100000B ；测输入完成否，状态端口D5=1输入完成
JNZ READ ；输入完成，转READ读取数据
CMP DX, 50000 ；假设循环50000次时间为1秒
JB W ；未超时（即DX<50000），继续测试
;JB为条件转移指令，即DX-50000<0时转移
JMP OVERTIME ；超过1秒，报告出错，JMP无条件转移指令
READ: IN AL, 70H ；读入数据
MOV [BX], AL ；数据存入缓冲区
INC BX ；修改指针
LOOP ONE ；100个数据尚未输入完成，转ONE继续
JMP DONE ；100个数据输入完成，转DONE结束程序
OVERTIME: LEA DX, ERROR
MOV AH, 09H ; 设置显示功能号
INT 21H ；响应超时，显示出错信息
DONE: MOV AX, 4CH
INT 21H ；返回DOS
CODE ENDS
END START

4.6、什么是中断向量？中断类型为1FH的中断向量为（段基址：偏移地址）2345H：1234H，画图说明它在中断向量表中的安置位置。
中断服务程序的入口地址称为中断向量。中断类型为1FH，它的中断向量放置在1FH×4=0000: 7CH开始的位置上。如右图。
★4.13、某8086系统用3片8259A级联构成中断系统，主片中断类型号从10H开始。从片的中断申请连主片的IR4和IR6引脚，它们的中断类型号分别从20H、30H开始。主、从片采用电平触发，嵌套方式，普通中断结束方式。请编写它们的初始化程序。
假设主片端口地址为10H，12H。从片的端口地址分别为 18H, 1AH和 1CH, 1EH。
……主片初始化：
MOV AL, 00011001B ；主片ICW1
OUT 10H, AL ；电平触发，级连方式
MOV AL, 10H ；主片ICW2
OUT 12H, AL ；主片中断类型
MOV AL, 01010000B ；主片ICW3
OUT 12H, AL ；IR4，IR6连有从片
MOV AL, 00010001B ；主片ICW4
OUT 12H, AL ；特殊全嵌套，非自动中断结束
从片1初始化：
MOV AL, 00011001B ；从片ICW1
OUT 18H, AL ；电平触发，级连方式
MOV AL, 20H ；从片ICW2
OUT 1AH, AL ；从片中断类型
MOV AL, 00000100B ；从片ICW3
OUT 1AH, AL ；本片连接在主片IR4引脚上
MOV AL, 00000001B ；从片ICW4
OUT 1AH, AL ；非特殊全嵌套，非自动中断结束
从片2初始化：
MOV AL, 00011001B ；从片ICW1
OUT 1CH, AL ；电平触发，级连方式
MOV AL, 30H ；从片ICW2
OUT 1EH, AL ；从片中断类型
MOV AL, 00000110B ；从片ICW3
OUT 1EH, AL ；本片连接在主片IR6引脚上
MOV AL, 00000001B ；从片ICW4
OUT 1EH, AL ；非特殊全嵌套，非自动中断结束
注意：由于8086系统有16根数据线，各8259A的端口地址均为偶数（假设各8259A的数据线连接在8086系统的低8位数据线上）。主片用特殊全嵌套，从片用一般全嵌套。
★4.14、给下面的8259A初始化程序加上注释，说明各命令字的含义。
MOV AL, 13H ；ICW1: 边沿触发，单片8259A
OUT 50H, AL ；
MOV AL, 08H ；ICW2: 中断类型高5位为00001
OUT 51H, AL ；
MOV AL, 0BH ；ICW4: 非特殊全嵌套，缓冲方式，主片，非自动中断结束
OUT 51H, AL ；
★5.1、8255A的方式选择控制字和C口按位控制字的端口地址是否一样，8255A怎样区分这两种控制字？写出A端口作为基本输入，B端口作为基本输出的初始化程序。
解：8255A的方式选择控制字和C口按位控制字的端口地址一样，它们之间的区别在控制字的D7位（特征位）的值不同，8255A的方式选择控制字D7=1，而C口按位置位/复位控制字D7=0。 初始化程序：（设端口地址为，A口：200H，B口：201H，控制口：203H）
MOV AL，90H
MOV DX，203H
OUT DX，AL
★5.2、用8255A的A端口接8位二进制输入，B端口和C端口各接8只发光二极管显示二进制数。编写一段程序，把A端口读入的数据送B端口显示，而C端口的各位则采用置0/置1的方式显示A端口的值。
解：（设端口地址为，A口：200H，B口：201H，C口：202H，控制口：203H）
MOV AL， 90H ；8255A初始化：
MOV DX， 203H ；8255A各组方式0，A口输入
OUT DX， AL ； B、C口输出
MOV DX， 200H
IN AL， DX ；读A口输入值
MOV DX， 201H
OUT DX， AL ；送B口输出
MOV AH， AL ；A口输入值转存在AH中
MOV DX， 203H
MOV CX， 08 ；CX置循环次数初值
MOV AL， 00H ；C端口置0/置1控制字初值
LPA： AND AL， 0FEH ；清除最低位
SHR AH, 1 ；A端口一位转入CF
ADC AL, 0 ；A端口一位从CF转入命令字
OUT DX， AL ；A端口一位从送往C端口对应位
ADD AL， 02H ；形成下一个命令字
LOOP LPA ；处理C端口下一位
★6.1、什么是DMA传输？ DMA传输有什么优点？为什么？
所谓直接存储器传送（DMA）是指将外设的数据不经过CPU直接送入内存储器，或者，从内存储器不经过CPU直接送往外部设备。使用DMA传输之后，每个数据的传输过程不需要CPU参与，在DMA控制器的控制下，在一个DMA总线周期里完成数据在外部接口和存储单元之间的直接传输。所以使用DMA传输既可以减轻CPU的负担，又可以缩短系统对外部设备的响应时间，提高数据传输速率。
★6.6、DMA控制器8237A能不能用中断方式工作？请说明。
DMA控制器8237A可以用中断方式工作。将8237A的信号反相后连接到中断控制器的中断请求输入端，则一次数据块传输结束后，可以向CPU申请中断，由专门的中断服务程序进行结束处理。
★7.6、若ADC输入模拟电压信号的最高频率为100KHZ，采样频率的下限是多少？完成一次A/D转换时间的上限是多少？
香农定理告诉我们：采样频率一般要高于或至少等于输入信号最高频率的2倍。因此，采样频率的下限应是200KHz。在200KHz采样频率下，完成一次A/D转换时间的上限是5μs。实际应用中，采样频率可以达到信号最高频率的4～8倍。如果采用400KHz的采样频率，完成一次A/D转换时间的上限是2.5μs。
★7.8、怎样用一个AD芯片测量多路信息？
模拟量多于一个时，可以使用多路模拟开关，轮流接通其中的一路进行转换，使多个模拟信号共用一个ADC进行A/D转换。