接口作业参考讲解.docx

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接口作业参考讲解

第一章

1.3总结、比较Pentium微机系统南北桥系统结构和中心结构特点。

答：

北桥:

CPU总线-PCI总线桥片（HostBridge）

南桥:

PCI总线-ISA总线桥片。

最大特点:

可以使高速外围设备通过PCI插槽直接与PCI相连，适应了当前高速外设与微机处理器之间高速通信的要求。

尽管南北桥结构能够提供高速的外围PCI总线以支持高速外设与CPU的连接要求，但是由于南北桥芯片之间的连接与数据交换同样也是通过PCI，这样，南北桥芯片之间频繁交换的大量数据信息必然会导致PCI总线信息通路的拥挤与不畅，同时也会影响到南北桥芯片之间的信息交换。

为了解决这个问题，也为了更好地发挥PCI总线的作用，人们就提出了中心结构。

中心结构（HUB）的特点:

1）.存储控制中心用于提供高速AGP接口、动态显示管理、电源管理和内存管理功能。

2）.I／0控制中心提供了音频编码和调制解调器编码接口、IDE控制器、USB接口、局域网络接口，并与PCI总线及其插槽连接在一起。

3）.固件中心包含了主板BIOS、显示BIOS和可用于数字加密、安全认证等领域的硬件随机数产生器。

4）.中心结构抛弃了南北桥结构，即南北桥芯片之间需频繁进行交换的大量数据不再通过PCI总线信息通道进行传送，而是直接在桥路芯片组内部的两块控制芯片之间进行交换。

主要有810系列、815系列、820系列、850系列和860系列等。

1.10说明微机系统中系统总线和局部总线的概念。

PC系列微机中常用的系统总线和局部总线有哪几种。

答：

局部总线：

在系统总线和CPU总线之间的一级总线，提供外设到CPU之间的快速信息通道。

局部总线有：

PCI、VESA总线

系统总线：

也称为I/O总线，是传统的通过总线扩展卡连接外部设备的总线。

由于速度慢，其功能已经被局部总线替代。

系统总线包含有三种不同功能的总线，即数据总线DB（DataBus）、地址总线AB（AddressBus）和控制总线CB（ControlBus）。

常见系统总线有：

ISA总线、PC-104总线、EISA。

1.11试述ISA，EISA，PCI总线的特点。

答：

ISA总线特点：

（课本P14）

（1）具有比XT总线更强的支持能力。

（2）是多主控总线

（3）可支持8种类型的总线周期。

EISA总线的特点：

（1）开放式结构，与ISA卡完全兼容。

（内部被设计成为双层引脚,ISA卡可插入EISA槽中。

）

（2）32位数据线D0-D31

（3）32位地址直接寻址范围为4GB.

（4）最大时钟频率8.33MHz

（5）最大传输率33MHz（8.33×32位/8）。

PCI总线的特点：

1）独立于处理器（不依附于某个具体处理器）

2）传输效率:

133~266MB/S

3）多总线共存:

（CPU总线/ISA/EISA）

4）支持突发传输（顺序读/写一批数据）

5）支持总线主控方式（任何CPU成为主控）

6）采用同步操作

7）支持两种电压下的扩展卡（5V,3.3V）

8）具有即插即用功能（自动选择未使用中断和地址）

9）合理的管脚安排

10）预留扩展空间

1.15微机接口一般应具备哪些功能？

答：

接口就是CPU与外界的连接电路,或者说是与外界进行信息交换的界面。

接口的功能：

数据缓冲功能：

通过寄存器或锁存器实现。

存放数据的寄存器或锁存器称之为数据口。

接受和执行CPU命令功能：

存放CPU命令代码的寄存器称之为命令口，存放执行状态信息的寄存器称之为状态口。

设备选择功能：

CPU通过地址译码选择不同外设。

即CPU通过地址译码选择不同I/O接口。

信号转换功能：

协调总线信号与I/O设备信号。

转换包括信号的逻辑关系、时序配合和电平转换。

可编程功能：

增加接口的灵活性和智能性。

第二章

2.2在8086CPU中，有那些通用寄存器和专用寄存器？

说明它们的作用。

答：

通用寄存器有：

数据寄存器AX,BX,CX,DX

AX作为累加器,在字（AL,AH字节）乘,除法运算中存放结果,I/O指令中传送数据.

BX作为基址寄存器,CX作为计数寄存器（如循环、串操作）

DX作为数据寄存器

专用寄存器；

地址指针寄存器SP,BP

SP:

堆栈指针寄存器,BP:

基址指针寄存器

变址寄存器SI,DI

SI:

源变址寄存器,DI:

目的变址寄存器

段寄存器CS,DS,SS,ES

CS:

代码段寄存器DS:

数据段寄存器

SS:

堆栈段寄存器ES:

附加段寄存器

指令指针寄存器IP

存放预取指令的偏移地址.

标志寄存器LAGS

记录算术和逻辑运算的一些状态标志

1.控制标志（3个）:

DF,IF,TF

DF（directionflag）:

方向标志.

IF（interruptenableflag）:

中断允许标志

TF（trapflag）:

跟踪（陷阱）标志

2.状态标志（6个）

CF进位标志（CarryFlag）：

有进/借位为1，无进借位为0。

另循环指令也使CF=1。

AF辅助进位标志（AuxiliaryCarryFlag）：

低4位向高位有进/借位（即第3位向第4位进位）为1，否则AF=0。

PF奇偶标志（ParityFlag）：

运算结果若低8位所含1的个数为偶数，则PF=1，否则PF=0。

ZF全零标志（ZeroFlag）：

当运算结果使有效位数的各位全为零时ZF=1，否则ZF=0。

SF符号标志（SignFalg）：

当运算结果为负时SF=1，否则SF=0。

SF的值就是有符号数的最高位（符号位）。

OF溢出标志（OverflowFlag）：

当运算结果超出了机器所能表示的范围时，则OF=1，表示溢出，否则OF=0。

2.3在现代微机系统中，为什么要将存储器分段使用？

答：

80486分段管理是把虚拟存储器组织成容量大小不等的区间的集合,这些区间称为段.

2.4在现代微机系统中，实际物理地址是由哪两部分获得的？

（现代微机系统一般应不低于32位）

答：

段基址和偏移地址。

在80486系统中,偏移地址的产生与8086相同.其段基址不再由CS,DS,ES等直接给出,而是以他们作为段选择器,用来选择描述表中的描述符.而描述符则指明相应的段基址,段的大小,段的属性.

2.880486/Pentium访问存储器有哪几种工作方式？

各提供多大的地址空间？

实地址模式：

操作数默认长度为16位，但允许访问32位寄存器（在指令前加前缀）。

不用虚拟地址，最大地址范围仍限于1MB，只采用分段方式，每段最大64KB。

保护地址模式：

存储器采用虚拟地址空间、线性地址空间和物理地址空间三种方式来描述。

强大的寻址空间。

在保护方式下，可以寻址的空间大至64TB（246）（虚拟地址）。

虚拟8086方式：

虚拟8086方式下每个任务尽管最大1MB，但可以在整个内存空间浮动，因此V86方式实际寻址空间为4GB。

第三章

3.1什么是端口？

（课本P96）I/O端口的编址方式有哪几种？

各有何特点？

（课本P98）在8086系统中采用哪种方法进行I/O端口编址？

在PC系列微机中端口的地址范围有多大？

答：

就是CPU与外界的连接电路,或者说是与外界进行信息交换的界面.

I/O端口的编址方式分为存储器映像I/O端口地址编址方式（统一编址）和独立的I/O编址方式（独立编址）两种。

独立的I/O编址方式有3个特点：

（1）I/O设备的端口地址空间与存储器地址空间是完全分开、相互独立的，即I/O端口地址不占用存储器的地址空间。

（2）CPU使用专门的控制信号来区分是对存储器寻址还是对I/O寻址。

（3）微处理器对I/O设备的管理是使用专门的输入（IN）和输出（OUT）指令来实现数据传送的，而输入/输出数据通道则是公共的总线构成。

存储器映像I/O端口地址编址有3个特点：

（1）I/O端口与存储器公用同一地址空间。

（2）微处理器对I/O设备的访问，等同与对存储器的存储单元所进行的访问。

（3）CPU确定是对存储器还是对I/O端口进行访问，是通过地址码的不同以及读、写控制信号来实现的。

8086支持I/O独立编址方式和I/O统一编址（存储器映象编址）方式。

I/O统一编址时，I/O地址不能缓存。

PC机中用了10条地址线进行I/O操作,其地址空间为1K,可寻址范围为0000H~03FFH。

3.3某输入接口的地址为0E54H，输出接口的地址为01FBH，分别利用74LS244和74LS273作为输入和输出接口。

试编写程序，使当输入接口的bit1，bit4，bit7同时为1时，CPU将内存中DATA为首址的20个单元的数据从输出接口输出；若不满足上述条件则等待。

答：

MOVSI,OFFSETDATA

MOVDX,0E54H;

INAL,DX;

MOVCX,20

ANDAL,01101101B

TESTAL,FFH

JNZDONE

DONE:

MOVAL,[SI]

MOVDX,01FBH

OUTDX,AL

DECCX

JNZDONE

3.4使用74LS138译码器和比较器以及可选开关电路设计一个外设端口译码电路，使CPU能寻址四个地址范围：

①0280~0287H，②0288~028FH，③0290~0297H，④0298~029FH。

3.6对8255口C的使用有那些不同于口A和口B的地方？

答：

A口和B口只作输入/输出的数据口用，C口的作用与8255A的工作方式有关，它除了作数据口以外，还有其他用途如：

b.作状态口。

c.作专用（固定）联络（握手）信号线。

d.作按位控制用。

3.9某8255芯片的地址范围为A380H~A383H，工作于方式0，A口，B口为输出口，现欲将PC4置“0”，PC7置“1”，试编写初始化程序。

解：

注：

关键是命令字和地址是否正确。

实现对8255A工作方式及端口功能的指定

MOVDX,A383H;初始化命令

MOVAL,80H;方式0，A口，B口，C口为输出口

OUTDX,AL;送到命令口

如果要使引脚PC4输出低电位，则程序段为

MOVDX，A383H；8255A命令口地址

MOVAL，08H；使PC4=0的命令字00001000

OUTDX，AL；送到命令口

如果要使引脚PC7输出高电位，则程序段为

MOVDX，A383H；8255A命令口地址

MOVAL，0FH；使PC7=1的命令字00001111

OUTDX，AL；送到命令口

3.118255芯片的A口和B口分别与8个LED灯和8个开关连接好，通过开关控制LED等的开和关。

8255的端口地址为40H，42H，44H和46H。

画出译码电路图，编写初始化程序和控制程序。

答：

初始化程序如下：

MOVDX,46H;初始化命令

MOVAL,82H;方式0，A口,C口为输出口,B为输入口。

OUTDX,AL;送到命令口

控制程序如下：

INAL，42H；把输入口的数据送AL

NOTAL;按位取反

OUT40H，AL；把输入的数据取反送A口

电路连接图如下：

3.13用8086，8255，8259,8253构造系统实现对指示灯控制。

8255的PA0，PA1，PA2接三位DIP开关，通过DIP开关的闭和状态决定接在PB口上的8个指示灯之一闪烁。

如PA2，PA1，PA0为000时，PB0上所接指示灯闪烁，其余灯熄灭。

要求闪烁频率为每秒10次。

设8259地址为20H和21H，8255地址为60H~63H，8254地址为40H~43H，时钟频率为50KHZ，8259A中断向量号为70H和71H。

试设计硬件连接电路，填写中断向量表，编写全部初始化程序，完成控制程序编写。

答：

电路图如下：

3.18某一计算机应用系统采用8253的计数器0做频率发生器，输出频率为500HZ，用计数器1产生1000HZ的连续方波信号，输入8253的时钟频率为1.19MHZ。

试问：

初始化时送到计数器0和计数器1的记数初值分别为多少？

计数器1工作在什么方式下？

解：

计数初值=输入时钟频率/输出波形，所以

计数器0的记数初值：

1.19MHZ/500HZ=2380

计数器1的记数初值：

1.19MHZ/1000HZ=1190

计数器1产生1000HZ的连续方波信号所以工作在方式3下

3.21某系统中8253芯片的通道0~通道2和控制字端口号分别为FFF0H~FFF3H，定义通道0工作在方式2。

CLK0=5MHZ，要求输出OUT0=1KHZ方波；定义通道1工作在方式4，用OUT0作为计数器，计数值为1000，计数器计到0向CPU发中断请求，CPU响应这一中断后继续写入计数值1000，重新开始记数，保持每1秒钟向CPU发出一次中断请求。

请画出硬件连接图，并编写初始化程序。

答：

8253初始化程序如下：

MOVDX,FFF3H;初始化通道0

MOVAL,00110100B;写入计数器0的控制字，计算初值为5000，所以读/写方式为11，工作方式为X10

OUTDX,AL;

MOVAX,5000;计数初值为5000

MOVDX，FFF0H

OUTDX，AL；低8位送DX

MOVAL，AH

OUTDX，AL

MOVDX，FFF3H；初始化通道1

MOVAL，01000111B；写入计数器1的控制字，计算初值为1000，所以读/写方式为11，工作方式为100

OUTDX,AL;

DECDX

DECDX

MOVAX，1000；计数初值为1000

OUTDX，AL

MOVAL，AH

OUTDX，AL

3.22在8086系统中，用8253构成一个定时，计数与脉冲发生器系统。

利用通道0完成对外部事件计数功能，计满100次向CPU发中断请求；利用通道1产生频率为1KHZ的方波；利用通道2产生1秒标准时钟。

8253的计数频率为2.5MHZ，8254的端口地址为41H~47H，试完成硬件连接和初始化编程。

第四章

4.6每个字符需要的发送位数是12位（数据位8位，校验位1位，停止位2位，起始位1位）。

每秒发送100个字符共1200位。

因此波特率为1200波特，位周期=≈833?

s。

4.8TXD和RXD的频率=300b/s*16个/b=4.8kHZ

用异步通讯传送字符A的ASCII码占10b

传送A字符需要时间t=10b/（300b/s）=1/30（s）

波形图见课本167页图4.8

4.9

字符长度为7B，波特因子为1，则方式字为11111001B

命令字：

00110111B

4.11MOVAX,CS

MOVDS,AX

MOVDX,2FBH;方式寄存器

MOVAL,8AH;假定收发双方已经约定校验方式，否则AAH

OUTDX,AL;DABL=1

MOVDX,2F8H

MOVAL,60H;波特率低字节

OUTDX,AL

MOVDX,2F9H

MOVAL,00H;波特率高字节

OUTDX,AL

MOVDX,2FBH

MOVAL,0BH

OUTDX,AL;DABL=0方式寄存器

MOVDX,2F9H

MOVAL,00H

OUTDX,AL;中断允许寄存器清零

SEND:

MOVDX,2FDH

INAL,DX

TESTAL,20H

JZSEND

MOVDX,2F8H

MOVAL,BUF;BUF存放该ASCII字符

OUTDX,AL

4.13方式命令字：

01011110B

程序参见书本182页，将发送程序和接收程序的0CFH改为06EH

第五章

5.2

（1）外部硬件中断

（2）非屏蔽中断（3）软件中断（4）内部中断和异常

5.3非屏蔽中断NMI:

类型号2,中断向量表地址,0000:

0008H～0000:

000BH

区别:

外部中断可屏蔽，而NMI不可屏蔽.

NMI主要用于处理系统的意外或故障.

5.4

（1）被零除中断

（2）单步中断（3）溢出中断（4）断点中断（5）指令中断

5.5内部中断和异常按照报告错误的不同,分为故障，陷阱和异常。

分配给内部中断和异常的实模式中断向量号有1,3,4,5,6等。

5.11在80386实模式下,中断向量由中断服务程序的段基址和偏移地址组成。

对于题目所给的微机系统来说，对于中断号x,应该在0000:

00（x*4）开始,连续写入A000AA00。

5.23clk=1/20MHZ,T=2*4clk=0.4（us）

5.25ICW1:

00010010B

5.28

写一个初始化8259A的程序。

假定8259A位于存储器地址0A000H处，DS值为0000H。

ICW1:

MOVDX,A000H;8259的地址

MOVAL,00010011B;写ICW4,单片，边沿触发

OUTDX,AL

ICW2:

MOVDX,A001H;中断类型号

MOVAL,08H;指定中断类型号高5位为00001B

OUTDX,AL

ICW4:

MOVDX,A001H

MOVAL,00000101B;采用非特殊全嵌套，非缓冲方式，正常EOI，86/88模式

OUTDX,AL

MOVAX,CS

MOVDS,AX

第六章

6.1（答案P224）

答：

1、控制数据传送的控制源不同

2、进行数据传送的路径不同

3、控制数据传送的方法不同。

6.3（答案P225）

答:

经过4步完成

1）DMA申请

2）DMA响应

3）DMA传送

4）DMA结束

6.5（答案P227）

答有两种工作状态

1）被动状态。

DMA控制器受CPU控制。

DMA操作前CPU对DMA控制器进行初始化编程，写入操作方式，操作类型，数据块长度，存储单元地址及地址变化的方向等信息。

DMA操作后，CPU从DMA控制器读取状态信息。

2）主动状态。

DMA取得系统总线的控制权。

DMA控制器想存储器和I/O发出地址或宣统信号和读/写控制信号，控制数据的读写。

6.12（答案P239最下面）

答：

DMA的每个通道职能提供16位地址，当地址总线位20位时，系统采用4*4的存储阵列74LS670作为页面地址的寄存器，提供存储单元地址的高4位A16~A19。

6.13（答案P241最上面）

答：

在DMA的有效周期中，8237A-5给进行DMA传送的外设发出DACK信号，取代片选信号机端口选择信号，只要外设收到有效的DACK信号，就表示它已经被选择作为数据传送的一方。

6.15（答案P237最下面）

答：

一般情况下有效周期有四个周期S1,S2,S3,S4组成，当慢设备无法在指定的时间完成操作，则通过令READY信号无效，在8237A-5的S3和S4之间插入一个等待周期Sw.

S1：

更新8位地址的状态周期

S2：

输出有效地址的状态周期。

S3：

读状态的周期

S4：

写状态的周期

Sw：

等待状态的周期。

第七章

7.1（P250）

答：

（1）速度快。

全速模式12Mbps,低速模式1.5Mbps,USB2.0定义的高速模式速度可达480Mbps.

（2）设备安装和配置容易

（3）易于扩展

（4）使用灵活

（5）能够采用总线供电

（6）实现成本低

7.2答全速模式下J=0,k=1进行比特填充后为

010*********

7.3答：

USB主机是一台带有USB接口的普通计算机，他是USB系统的核心。

USB设备包括USB集线器和功能设备两大类。

集线器：

有一个面向主机的端口，称为上游端口。

有多个用做何下端USB设备连接的控制器，称为下游端口。

USB功能设备：

具有一定特殊应用功能的设备。

HUB属于USB设备，带有HUB的主机属于USB主机。

7.5应该采用块传输传输。

控制传输时USB系统软件用来配置设备并对其进行控制的传输方式。

杜宇全速设备，数据有效负载最多为8，16，32或64个字节。

对于低速设备，最大为8字节。

块传输主要基于主机和设备之间有大量的数据需要传输而又不要求同步性，只有全速设备才能进行块传输。

有效负载为8，16，32或64字节

中断传输适合于具有周期性，但数据量较小的通信，它也是单向的。

同步传输或实时传输保证断电有确定的传输率适合于音频设备。

有效数据负载为0~1023个字节

U盘属于块设备。

用块传输比较合适

7.7

冗余位为0011

第八章

8-2

PCI局部总线的特点有：

数据传输速率高、支持成组数据传送方式、独立于微处理器CUP、适用于多种机型、支持多主控器、存取时间延迟小、数据的完整性和可靠性、支持即插即用、低成本高可靠性。

8-8

PCI总线上的数据传输时在FRAME#、IRDY#、TRDY#这三个信号的控制下进行的。

在单存储周期传送方式下，用2个时钟周期对数据字进行读/写操作。

在成组传送方式下，第1个时钟周期PCI总线提供的是地址信息，而后续的每个时钟周期内访问的都是数据信息。

FRAME#信号有效后的第1个时钟周期的前沿是地址期的开始。

下一个时钟周期的前沿开始是一个或多个数据期。

每当IRDY#和TRDY#信号同时有效时，就在主、从设备之间传送数据。

8-10

PCI总线定义了三种物理地址空间：

内存地址空间，I/O地址空间和配置地址空间。

8-15

PCI总线仲裁基于访问而不基于时间。

PCI的总线裁决是隐含的，也就是说一次仲裁可以再上一次访问期间完成，使得总线仲裁的实现不必占用单独的PCI总线周期。

PCI总线仲裁的基本过程为：

某个设备发出请求信号REQ#，若GNT#有效，表示仲裁器允许该设备占用总线。

取得总线控制权后，主设备就会设置FRAME#有效，开始发布地址和命令。

然后在满足IRDY#和TRDY#同时有效的条件下，进行数据传输。

8-18

PCI总线配置空间的容量为256个字节，并分为头标区和设备相关区两部分。

头标区的长度为64个字节，其中的信息用来识别各自不同的设备，并使设备能以一般的方法控制。

每个设备都必须按照该区的格式和规定进行设置。

其余的192个字节为设备相关区，其中的信息及功能视设备而定。

8-22

PCI总线与用户总线之间的数据传送方式有3种：

Pass-Thru,FIFO和Mailbox。

第九章

9-2

一般每个键在被按下或释放时，都要经历短暂的抖动后才能稳定地接通或断开。

去抖动可以用硬件消抖法与软件延时法。

9-5

图：

8255A0-A3做为行线，B0-B3做为列线。

B0-B3做为输入接入四输入与门74LS21,其输出接入8255A的PC2（即B组的STB#）。

注：

初始8255A的A口为方式0输出，B口为方式1输入，置PC2=1，即INTEB=1。

初始行线为低电平。

设8255A的端口A，端口B，端口C，控制寄存器的地址分别为300H，301H，302H，303H。

中断服务程序：

KEY:

PUSHAX

PUSHBX

PUSHCX

PUSH