微机原理与接口技术.doc

1 Intel第一款商用CPU
1971年11月15日，Intel公司的工程师霍夫发明了世界上第一个商用微处理器—4004（字长4位）。1972年：8008 微处理器。1978年，英特尔推出了首枚16位微处理器8086，同时生产出与之配合的数学协处理器8087。

2衡量CPU指标是哪个?(cpu频率越高越好？说明理由)
CPU的速度。平时我们都是说的是时脉 也有叫主频的 也有些叫内频 它=外频x倍频CPU外频是指CPU与周边设备传输数据的频率，倍频作用是使系统总线工作在相对较低的频率上。举个例来说吧：我们把外频比作是卡车，把倍频比作卡车的数量，卡车的多与少并不能决定卡的速度，只能说明车的载量大了。而外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而速度的快慢并不是量的多少可以决定的，车再多，路不宽，质量不好也没用。数据总线宽度、高速缓存、字长等原因。

3 频率及时间的单位。
Hz(赫)、kHz(千赫)、MHz(兆赫)、GHz(吉赫)，其中1GHz=1000MHz，1MHz=1000kHz，1kHz=1000Hz。计算脉冲信号周期的时间单位有：s(秒)、ms(毫秒)、μs(微秒)、ns(纳秒)，其中1s=1000ms，1ms=1000μs，1μs=1000ns。1纳秒和1GHz是等同概念。

4 8位，16位，32位的含义
计算机的字长决定，即计算机一次可以处理数据的位数。,可以理解成处理器寄存器的位数。

5 指令与数据有无区别
在内存中指令和数据没有任何区别，都是二进制信息，cpu执行的时候把有的信息当作指令把有的信息当作数据。cs、ip指向的内容当作指令来执行，cpu将cs、ip中的内容当作指令的段地址和便宜地址，用他们合成的物理地址，到内存中读取指令码，执行。

6 内存不到1G，但是网卡超过1G，解释这一现象，原理
32位操作系统采用线性地址，即虚拟地址，每个进程可访问内存4g。

7 什么是指令？什么是指令系统？指令系统的作用？指令系统的作用是由什么决定的？(二、p55)

8 RAM,ROM?RAM分类？RAM为何要刷新，不刷新会产生什么后果？（二、p135,二、p140）

9 与CPU运算速度最接近的是寄存器，8086里面有无cache，为何有，为何无？Cache作用
8086没有cache，到80386才有cache。早起的cpu的速度比较慢，cpu与内存间数据交换过程中，cpu处于等待状态情况很多。8086主频5MHzCache作用，时钟周期为100ns，而DRAM存取时间一般为60~100ns.因此cpu与主存交换数据无需等待，所以不需要cache。（ 注：CPU的外频即为系统时钟频率）Cache即高速缓冲存储器，它是位于CPU和DRAM主存之间的规模小的速度快的存储器，通常由SRAM组成。Cache的工作原理是保存CPU最常用数据；当Cache中保存着CPU要读写的数据时，CPU直接访问Cache。由于Cache的速度与CPU相当，CPU就能在零等待状态下迅速地实现数据存取。只有在Cache中不含有CPU所需的数据时CPU才去访问主存。Cache在CPU的读取期间依照优化命中原则淘汰和更新数据，可以把Cache看成是主存与CPU 之间的缓冲适配器，借助于Cache，可以高效地完成DRAM内存和CPU之间的速度匹配。

10 DMA传输芯片？DMA为什么比中断快？在主板哪个部分？
(二、p168) DMAC(直接内存访问控制器)就是DMA控制器，DMA控制器一般集成于南桥内。

11时序图，解释时序图（保持时间，间隔时间），满足不了怎么办？
建立时间（Tsu：set uptime）是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间，如果建立的时间不满足要求那么数据将不能在这个时钟上升沿被稳定的打入触发器；保持时间（Th：holdtime）是指数据稳定后保持的时间，如果保持时间不满足要求那么数据同样也不能被稳定的打入触发器。数据同样不能被稳定的打入触发器，造成亚稳定状态。

12 中断控制器的芯片，能不能级联？8086中断响应过程（解释）(二、p207, 二、p201, 二、p209)

13 两种以上的中断优先级判别方法（说明原理）
全嵌套方式。这是一种按固定的优先级别高低来管理中断的方式。此时，当一个中断请求正在处理过程中时，不再产生同级的或较低级别的中断请求，但能产生较高级别的中断清求，即8259A的IR0、IR1…IR7 8个中断源的中断优先权队列中固定为IR0的优先级别最高，IR1次之，而IR7为最低。这是一种最基本的中断优先管理方式，如果8259A初始化未对优先管理方式编程时，则8259A就自动进入此方式。②自动循环方式。这是一种中断源的中断优先级别将随着中断响应过程的结束而随时跟着改变的中断优先权管理方式。其改变原则是一个中断请求的中断服务结束后，其中断优先权降为最低，并且中断队列中的其余中断源的优先级别相应作循环变化。因此，队列中的任何一个中断源都有享受最高优先级的资格，所以这种自动循环方式又称为“等优先级方式”。③特殊循环方式。这是一种可以通过主程序或中断服务程序中发特殊循环方式操作命令来指定某个中断源的优先级别为最低级，而其余中断源的优先级别也随之循环变化的中断优先权管理方式。⑤查询排序方式。这是一种用软件查询方法来响应与8259A相连接的8级中断请求，此时8259A的INT引脚可不连接到CPU的INTR引脚，或者CPU正处于关中状态，所以CPU不能响应从8259A来的中断请求。这时CPU若要了解有无中断请求，必须先用操作命令字发查询命令到8259A，然后再用输入指令读取IRR寄存器的状态，并识别当前有无中断请求及优先级最高的中断请求。

14 中断向量表是什么？作用是什么？（二、p207）

15 IA-32引导后中断向量表放内存哪一段？
IVT（Interrupt Vector Table）即中断向量表。IA-32架构规定，在实模式（Real Mode）下，IVT在内存中保存，起始地址为0。从内存0000:0000到0000:03FF的1024个内存单元中存放着中断向量表（IVT）。

16并行、串行接口芯片名字，何种更快？
可编程串行接口芯片8251A，可编程并行接口芯片8255A。数据传输率为1Mbps。数据传输率决定着并行串行的速度，不能一概而论。通常情况下，串行接口速度要慢于并行接口。

17 USB的全称，usb3.0理论传输最高速度？
USB是英文Universal Serial Bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。USB1.1:12Mbps; USB2.0:480Mbps; USB3.0: 5000Mbps

18 USB快还是PCI快，还是网卡（目前），传输速度的顺序（USB2.0,网卡千兆，PCI2.2）（理论）
千兆以太网中速度为1000Mbps。PCI2.2标准的工作频率为66MHz，最大数据传输率高达533MB/s(4264Mbps)。USB2.0:480Mbps。

19什么叫总线，总线的概念（PCI2.2总线速率）
所谓总线，就是指能为多个功能部件服务的一组信息传输线，它是计算机中系统与系统之间、或者各部件之间进行信息传送的公共通路。 总线分两种： 1、一种是CPU总线，是用来连接CPU和外围芯片的，分数据总线、控制总线和地址总线； 2、一种是系统总线，也称I/O通道总线，用来与扩展槽的各种扩展卡相连接的一种通信标准和工作协议。PCI2.2标准的工作频率为66MHz，最大数据传输率高达533MB/s(4264Mbps)。

20 RS232的接口标准（理论上最远传输多少米） （二、p282）最远距离理论上不超过50英尺（15.24m）

21 什么是波特率，串口目前最高波特率？(二、p276)
波特率：指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。 波特率与比特率的关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。显然，两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍；依次类推。普通主板支持到115200,还有串口加速工具,能让主板支持更高的速率921600

22 8025接口框图，8253为什么又能计数又能计时？AD,DA基本转换原理，AD,DA与CPU怎么相连，连接时应该注意哪些问题？
(二、p242)。对外部事件发生次数进行计数计算机系统经常用到定时信号，如DRAM刷新定时
计数和计时本质上是相同的，它们都是对一个输入脉冲进行计数，如果输入脉冲的频率一定，那么记录脉冲的个数与所需的时间是一一对应的关系。例如输入脉冲频率为2MHz，那么计数2´106。 计时1秒因此，使用同一个芯片，既能计数，又能计时——计时器/计数器

23 为什么自检完成后键盘就起作用了，原理？
首先，计算机加电后，主机电源立即产生“power good”低电位信号，该信号通过时钟产生(驱动)器输出有效的reset信号，使cpu进入复位状态，并强制系统进入rom-bios程序区。系统bios区的第一条指令是“jump star”，即跳转到硬件自检程序start。为了方便地实现bios的功能，bios运行时要用到一些ram，因此大多数bios要做的第一件事就是检测系统中的低端ram。如果检测失败，那么大多数bios将无法调入ram中，开机后无任何反应，微机黑屏。自检程序允许必要的附加卡上的bios程序首先进入它们自己的系统并初始化，但在此之前，主板上的bios必须找到附加卡上的bios程序，才能在主板bios和操作系统之前运行。如显示卡本身就带有启动程序的bios芯片，该芯片内的程序负责启动显示卡，为显示其它信息作准备，并在屏幕上显示显示卡的版本及版权信息。所以，开机引导时，在检测键盘和其它驱动器以前， 首先看到的是屏幕上显示的有关显示卡的信息。 如果上面的过程完成了，电脑开始显示rom-bios的版本、版权信息以及检测出的cpu型号、主频和内存容量。在这个过程中，自检程序还要测试dam（内存）控制器及rom-bios芯片的字节数。这些检测，如果出现错误，则为致命性错误，会导致死机或死循环；如果正常，继续检验中断控制器、定时器、键盘、扩展i/o接口、ide接口、软驱等设备并进行初始化。检测中如果出现错误，作为一般性错误，显示错误信息；如果正常，则继续进行下一步。在这之前，机器一直判断用户是否按了“del”键，如果按了就进入rom-bios中的系统设置程序，将系统的配置情况(如软、硬盘型号)以参数的形式存入cmos ram中，然后重新启动。 之后，自检程序将根据cmos ram中的内容来识别系统的一些硬件设置，并对这些部件进行初始化，如果遇到cmos ram中的设置参数与系统实际的硬件不符就会导致错误或死机。 如果以上的工作都完成了的话，电脑就开始从硬盘读取数据，引导操作系统。

24 典型的存储芯片有哪几种？
SRAM存储芯片——Intel 2114
存储矩阵：4096个存储元，64×64
地址译码器：10根地址线，6根用于行译码，4根用于列译码；
A0-A9：地址信号输入引脚。
I/O1~I/O4：数据输入/输出信号引脚
DRAM存储芯片—Intel 4164芯片
存储体：64K×1的存储体由4个 128×128的存储阵列
A0~A7：地址信号的输入引脚
RAS：行地址选通信号输入引脚，低电平有效，兼作芯片选择信号。
CAS：列地址选通信号输入引脚，低电平有效，表明当前正在接收的是列地址；
DIN：数据输入引脚；
DOUT：数据输出引脚
EPROM存储芯片—Intel 2716芯片
存储阵列：可保存2K×8位二进制信息
Al0~A0：地址信号输入引脚，可寻址芯片的2K个存储单元；
O7~O0： 双向数据信号输入输出引脚；
CE：片选信号输入引脚，低电平有效
OE：数据输出允许控制信号引脚，输入，低电平有效

25 数据线，控制线，地址线，哪些是双向哪些是单向的？
数据线双向，控制线控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，地址线单向。

26 半双工、全双工的解释及例子
网卡的全双工（Full Duplex）是指网卡在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的网卡一般都支持全双工。提到全双工，就不能不提与之密切对应的另一个概念，那就是“半双工（Half Duplex）”，所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当目前有两量车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是基于半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台。 

27 BIOS的作用，把BIOS取掉可不可以开机？，把硬盘拿掉可不可以开机？
BIOS是英文"Basic Input Output System"的缩略语，直译过来后中文名称就是"基本输入输出系统"。它的全称应该是ROM－BIOS，意思是只读存储器基本输入输出系统。其实，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和系统启动自举程序。首先是自检及初始化程序:计算机电源接通后，系统将有一个对内部各个设备进行检查的过程，这是由一个通常称之为POST（Power On Self Test/上电自检）的程序来完成，这也是BIOS程序的一个功能。完整的自检包括了对CPU、640K基本内存、1M以上的扩展内存、ROM、主板、CMOS存贮器、串并口、显示卡、软硬盘子系统及键盘的测试。在自检过程中若发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。如果没有任何问题，完成自检后BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻软、硬盘驱动器及CDROM、网络服务器等有效的启动驱动器 ，读入操作系统引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，由引导记录完成系统的启动，你就可以放心地使用你的宝贝了。其次是硬件中断处理：计算机开机的时候，BIOS会告诉CPU等硬件设备的中断号，当你操作时输入了使用某个硬件的命令后，它就会根据中断号使用相应的硬件来完成命令的工作，最后根据其中断号跳会原来的状态。再有就是程序服务请求：从BIOS的定义可以知道它总是和计算机的输入输出设备打交道，它通过最特定的数据端口发出指令，发送或接收各类外部设备的数据，从而实现软件应用程序对硬件的操作

28 全译码，部分码？（哪些存在地址重叠） 线选法
(二、p142)部分译码存在地址重叠。地址分配的方法通常有两种：线选法和译码法。所谓线选法，即是将单根的高位地址线连接到外围接口芯片的片选端，以获得一确定的地址信号，由此选通该芯片。线选法的最大优点是连接简单，不必另加硬件电路，不足之处是外部RAM区的地址空间不连续而未被充分利用。当单片机应用系统需要大容量外部数据RAM或需要较多的I/O接口时，仅靠线选法编址是不够用的，这时可采用译码法对I/O接口进行编址。

29地址重叠？译码器的作用？
(二、p142)译码是编码的逆过程，在编码时，每一种二进制代码，都赋予了特定的含义，即都表示了一个确定的信号或者对象。把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程叫做译码，实现译码操作的电路称为译码器。或者说，译码器是可以将输入二进制代码的状态翻译成输出信号，以表示其原来含义的电路。根据需要，输出信号可以是脉冲，也可以是高电平或者低电平。