微型计算机接口技术简答.docx

微型计算机接口技术简答.docx

《微型计算机接口技术简答.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型计算机接口技术简答.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

微型计算机接口技术简答

知识点：

2-1.计算机硬件组成：

运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备。

存储器又分为内存储器和外存储器。

外存储器和输入设备以及输出设备称为外围设备，运算器和控制器合成为中央处理器。

2-2.芯片组的功能：

决定了CPU的类型，决定了内存条的类型，提供USB接口的数目以及IEEE1394接口的数目，决定了存储器总线的最大频率，决定了PCI总线的类型，对称多处理能力，对内置PCI和EIDE控制的支持。

2-3.微处理器执行程序的步骤：

从内存储器中取出一条指令，分析指令操作码；读出操作数；执行指令；将结果写入内存储器。

2-4.8088与8086的区别：

Intel8088微处理器内部采用16位结构，实质上与8086基本上是相同的，其内部功能部件EU与8086一样，而BIU略有区别。

第一，8086的指令队列是六字节长，而8088的指令队列为4字节;第二，8086是真正的16位机，同BIU相连的8086总线中数据总线是16位总线，而8088是准16位机，同BIU相连的8088总线中数据总线为8位总线。

2-5.8086寄存器结构：

14个16位寄存器分为通用寄存器、指令指针、标志寄存器和段寄存器四类：

AX（Accumulator）:

累加器,BX（Base）:

基址寄存器,CX（Count）:

计数寄存器,DX（Data）:

数据寄存器;SP（StackPointer）:

堆栈指针寄存器,BP（BasePointer）:

基址指针寄存器,SI（SourceIndex）:

源变址寄存器,DI（DestinationIndex）:

目的变址寄存器,CS（CodeSegment）:

代码段寄存器,DS（DataSegment）:

数据段寄存器,SS（StackSegment）:

堆栈段寄存器,ES（ExtraSegment）:

附加段寄存器;IP（InstructionPointer）:

指令指针,FR（FlagRegister）:

标志寄存器。

2-6.通用寄存器包括哪些寄存器：

a.数据寄存器，数据寄存器有4个，包括累加器AX，基址寄存器BX，计数寄存器CX，和数据寄存器DX。

4个寄存器每个16位寄存器可分为高8位和低8位。

b.指针寄存器和变址寄存器：

堆栈指针寄存器SP，基址指针寄存器BP，源变址寄存器SI，目的变址寄存器DI。

这4个16位寄存器只能按16位进行存取操作，主要用来形成操作数的地址，用于堆栈操作和变址运算中计算操作数的有效地址。

其中SP和BP用于堆栈操作，SP用于确定欲读写堆栈的地址，BP用来存放在现行堆栈段的一个基地址。

SI和DI用于变址操作，存放变址地址。

这4个寄存器也可用于数据寄存器。

2-7.标志寄存器FR：

16位FR中已定义的由9位，其中6位是状态位，3位是控制位。

A.状态位,1进位标志CF:

反映算术运算后，最高位（字节操作为D7位,字操作为D15位）出现进位或借位的情况，有则为1。

CF用于加减法运算，移位和环移指令等也会改变CF值。

2奇偶校验标志PF:

反映操作结果中1的个数，若为为偶数PF置1，主要在数据通信中用来检查传送有无出错。

只考虑低8位。

3辅助进位标志AF:

反映一个8位量（或16位量的低位字节）的低四位向高位有无进位借位的情况，由则置1，AF用于BCD码算术运算指令。

4零标志ZF:

反映运算结果是否为零的情况，结果为零，ZF置1。

5符号标志SF:

反映带符号运算结果符号位的情况，结果为负数，SF置1，SF的取值与运算结果的最高位取值一致。

6溢出标志OF:

反映带符号数运算结果是否超过机器所能表示的数值范围的情况，对字节运算为-128到+32767。

若超过上述范围称为溢出，OF置1。

B控制位：

1方向标志DF:

在进行字符串操作时，每执行一条串操作指令，对源或目的操作数的地址要进行一次调整（对字节操作为加1或减1，对子操作为加2或减2）,由DF决定地址是递增还是递减。

若DF为1为递减即从高地址向低地址进行，DF为0为递增。

DF可由专用指令设置。

2中断允许标志IF（InterruptEnableFlag）:

表示系统是否允许外部的可屏蔽中断，若IF=1表示允许响应。

IF对不可屏蔽中断请求以及内部中断不起作用,IF可由专用指令设置。

3陷阱标志TF（TrapFlag）:

当TF=1时微处理器没执行完一条指令便自动产生一个内部中断，转去执行一个中断服务程序，可以借助中断服务程序来监视每条指令的执行情况，称为单步工作方式，用于程序的测试。

TF又称为跟踪标志。

2-8.段寄存器（SegmentRegister）：

A微机内存中三类信息:

a代码（指令）指示微处理器执行何种操作。

b数据（字符,数值）程序处理的对象。

c堆栈信息被保存的返回地址和中间结果。

B8086系统可直接寻址的1M字节内存空间分为称作段的逻辑区域，每个段的物理长度为64字节，段的起始地址由段寄存器的4个16位寄存器决定：

1代码段寄存器CS（CodeSegment）指向当前的代码段，指令由此段中取出。

2堆栈段寄存器SS（StackSegment）指向当前的堆栈段，堆栈称操作的对象是该段中存储单元的内容。

3数据段寄存器DS（DataSegment）指向当前的数据段，通常用来存放程序变量（存储操作数）。

4附加段寄存器（ExtraSegment）指向当前的附加段，通常也用来存放数据以及一些专用指令操作数。

2-9.存储器组织：

8086微处理器有20条地址线，可以配置1M字节（1048576字节）的内存储器，地址编号为00000H到FFFFFH.存储空间按8位字节进行组织，每个存储单元存储一个字节数据，若存放字数据（16位）则存放在相邻两个存储单元中，对小数端存放，高字节存放在搞地质单元，低字节存放在低地址单元W=B（H）B（L）.

2-10.8086微处理器为什么分段：

8086微处理器内部数据通路和寄存器皆为16位，内部ALU只能进行16位运算，在程序中只能使用16位地址，寻址范围局限在2的16次方即65536字节即64K,为了能寻址1M字节地址，所以引入分段概念。

2-11.存储器地址（逻辑地址、物理地址）：

允许在程序中编排的地址：

逻辑地址。

信息在存储器中实际存放的地址：

物理地址。

内存储器之间所有信息交换都使用20位物理地址，程序中所涉及的地址是16位的逻辑地址。

2-12.物理地址的形成：

存储单元中的20位物理地址是通过将16位的段基址左移4位在加上16位的段内偏移量（偏移地址）形成的。

a取指令时8086会自动选择CS值作为段基址，再加上由IP提供的偏移形成物理地址。

b当涉及堆栈操作时8086会自动选择SS值作为段基址，再加上由SP提供的偏移量形成物理地址。

c当涉及一存储操作数（除以BP为地址寄存器外）8086会自动选择DS值作为段基址，再加上16位偏移量形成物理地址。

16位偏移量可来自指令中提供的直接地址16位的位移量或一个16位地址寄存器（BX,DI,SI）或指令中的位移量加上16位地址寄存器（BX,BP,DI.SI）。

dES用于串操作指令中数据块传送指令。

e当存储器操作数中偏移量采用BP为地址寄存器时8086会自动选择SS值为段基址，再加上BP为基址的16位偏移量形成物理地址。

2-13.逻辑地址的形成：

a取指令:

隐含的段基址（CS），偏移地址（IP）。

b堆栈指令:

隐含的段基址（SS），偏移地址（SP）。

BP用作基址寄存器:

隐含的段基址（SS）,可替换的段基址（CS,DS,ES）,偏移地址（EA）。

d通用数据读写:

隐含的段基址（DS）,可替换的段基址（CS,DS,ES）。

偏移地址（EA）。

e字符串操作（源地址）:

隐含的段基址（DS）,可替换的段基址（CS,ES,SS）,偏移地址（SI）。

f字符串操作（目的地址）:

隐含的段基址（ES），偏移地址（DI）。

EA为有效地址，反映操作数的段内偏移地址。

2-14.引脚定义（引脚号为U型排列,小写字母为低电平）：

公用信号

--AD（15）-AD（0）为地址/数据总线,引脚号为2到16和39,信号类型为双向三态。

--A（19）/S（6）-A（16）/S（3）为地址/状态总线35到38输出三态。

--bhe/S（7）为总线高允许/状态34输出三态。

--MN/mx最小/最大方式控制33输入。

--rd读控制引脚号32输出三态。

--test等待测试控制引脚号23输入。

--READY等待状态控制22输入。

--RESET系统复位21输入。

--NMI不可屏蔽中断请求17输入。

--INTR可屏蔽中断请求18输入。

--CLK系统时钟19输入。

--Vcc+5v电源40输入。

--GND接地1和20。

最小方式信号MN/mx=Vcc

--HOLD保持请求31输入。

--HLDA保持响应30输出。

--wr写控制29输出三态。

--M/io存储器/IO控制28输出三态。

--DT/r数据发送/接受27输出三态。

--den数据允许26输出三态。

--ALE地址锁存允许25输出。

--inta中断响应24输出。

最大方式信号（MN/mx=GND）

--rq/gt（1,0）请求/允许总线访问控制30和31双向。

--lock总线优先权锁定控制29输出三态。

--s2,s1,s0总线周期状态26到28输出三态。

--QS1,QS0指令队列状态24到25输出。

2-15.引脚功能说明：

-1AD15到AD0为地址/数据总线信号,16条信号线是分时复用的双重总线,每个总线周期开始T1时用作地址总线的16位给出内存单元（或I/O端口）的地址其他时间为数据总线,用于数据传输。

-2A1/S9到A16/S3为地址/状态总线信号,这4条信号线也是分时复用的双重总线.在每个总线周期开始T1时用作地址总线的高4位（A19到A16）,在存储器操作中为高4位地址,在I/O操作中这4位置0.在总线周期的其余时间,这4条信号线指示CPU的状态信息。

-38086的20条地址线访问存储器时可寻址1MB内存单元;访问外部设备时只用16条地址A15到A0，可寻址64K个I/O端口。

2-16.8086引脚与8088的不同之处：

1.8088的地址/数据复用线为8条,即AD7到AD0,而A15到A8为单一的地址线。

2.8088中无bhe/S7,该引脚为SS0状态信号线。

该引脚信号在最大方式下保持高电平,在最小方式下等效于最大方式下S0的作用,SS0与IO/m、DT/r组合以确定当前的总线周期。

3.8088的存储器/IO控制信号为IO/m,即该信号为高电平时IO端口访问;低电平时是存储器访问，与8086的M/io线刚好相反。

2-16.逻辑地址与物理地址的关系:

逻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.

2-17.逻辑地址线性地址与物理地址的关系:

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，80386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。

2-18.标志位中溢出位与进位位的区别:

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.

2-19.段寄存器的作用:

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）.

2-20.寄存器AXBXCXDXSI和DI的隐含用法:

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,I/O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.

2-21.80286同8086的主要区别：

1.8086只有20条地址线，可直接寻址的内存空间为2的20次方=1MB；而80286有24条地址线，可直接寻址的内存空间为2的24次方＝16MB。

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1024MB＝1GB，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。

2-22.80386同80286的主要区别：

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2的24次方＝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2的32次方＝4GB。

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。

2-23.Pentium主要特点：

1.片内集成有三个指令处理部件：

①RISC体系结构的整数处理部件，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；②CISC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；③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达528MB/s。

2-24.Pentium和PentiumPro的主要区别：

（1）一个封装内安装两个芯片，一个是CPU内核，包括两个8KB的L1Cache，另一个是256KB的L2Cache。

这一L2Cache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。

2-25.PentiumMMX的特点：

PentiumMMX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。

特点：

（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。

2-26.PentiumII同PentiumIII的特点：

PentiumII处理器把多媒体扩展技术（MMX技术）融合入PentiumPro芯片之中，使PentiumII微处理器既保持了PentiumPro原有的强大的处理功能，又增强了PC机在三维图形、图像和多媒体方面的可视化计算功能相交互功能。

PentiumII的主要特点为：

（1）采用了一系列多媒体扩展技术，包括：

①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；②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：

①多分支跳转预测；②数据流分析：

⑦推测执行。

（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总线，另一条是处理器至主存储器的系统总线，使PentiumII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；PentiumIII的主要特点：

PentiumIII处理器的基本结构同PentiumII处理器，采用PentiumPro的微结构，具有数据Cache与指令Cache分开的L1Cache共32KB，以及512KB的L2Cache，最主要的特点是增加了70条SSE指令集（SSE—StreamingSIMDExtrnsion），又称“MMX2指令集”（第二代多媒体扩展指令集）。

内部增加了8个新的128位单精度寄存器（4×32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。

2-27.半导体存储器的特点：

1、速度快、存储时间可为ns级2、集成化、不仅存储单元所占空间小，而且译码电路和缓冲寄存器以及存储器单元都制作在同一片芯片上，体积特别小3、非破坏性读出，特别是半导体静态存储器，不仅读操作不破坏原来的信息，而且不需要再生，这样既缩短了读写时间，又简化了控制操作。

2-28.衡量一个半导体存储器性能的优劣的技术指标：

存储器容量、存储器的存储速度、可靠性能、性价比等。

2-29.存储器容量算法：

某存储器芯片是16位，字长是8位，则它的容量是2的16次方乘以8位。

2-30.半导体芯片的发展史：

从存储器的分类可以看出计算机系统中的主存（内存）主要包括系统内存、高速缓冲存储器、以及各种缓冲芯片，包括显存，光驱设备中的缓存，甚至bios的闪存也是内存范畴，而这些存储器都是半导体芯片。

1.Sdram是1996年推出的dram技术。

它在一个cpu时钟周期内就可以完成数据的访问和刷新。

可与cpu的外频同时工作，故称同步dram。

Sdram采用双存储结构，当cpu访问一个存储时，另一个cpu就会最好准备，两个存储体自动切换。

2.ddrsdram的核心建立在sdram的基础上在速度和容量上都有提高。

3.ddr2sdram在ddr的基础上新增4个数据欲取的特性，这是ddr2的关键技术之一。

Ddram内部都采用了4bank结构，内存颗粒单元称为cell这是由内存单元队列构成。

这是内存单元颗粒的时钟频率分为三种：

dram核心频率；时钟频率；数据传输频率。

2-31.内存条的发展史：

内存条是一个以小型板卡形式出现的存储器产品。

它的特点是：

容易安装，便于用进行更换，也便于增加或扩充内存。

以前的pc机中使用的内存条是单边线连的存储模块简称simm；为了适应奔腾系列的pc机的需要，一种新的64位的pc机问世，这种内存条采用168条引脚，由于引脚过多不使内存条过长，采用双面连线的方法，这样就形成了双面连线的存储模块，简称dimm。

2-32.dimm与simm的区别：

dimm比simm更加灵活，最重要的是dimm内存条支持3.3V电压，simm内存条确实只能支持5V电压，而奔腾系列的芯片大多是支持3.3V电压。

2-33.三种类型的芯片特征（sram、dram、eprom）：

sram静态芯片（hm616）特征是：

高速度；低耗能；与ttl兼容、管脚引出与标准的2k*8b的芯片兼容、完全静态不需要刷新；dram动态芯片（inter2164）特性是：

存储时间是150ns/200ns、低耗能、每2ms要刷新一次，每次刷新512个单元，2ms内需要有128个刷新周期；eprom芯片（inter2732）。

2-34.奇存储器、偶存储器、奇地址、偶地址、对准字、未对准字的相关概念：

8096有20位地址线就可以对应1024个地址单元，此外8086还有16位地址线，就是说一次最多可以读2字节。

为了让8086达到一次既可以读一个字节，又可以读两个字节的要求，就将他的地址空间一分为二，各占512个地址空间。

规定用来连接8086高8为地址的存储器就是奇存储器，用来连接低8位的就是偶存储器，与之对应的高位地址就是奇地址，低位地址就是偶地址。

而计算机在读或存数时是第一个时钟周期访问低位，第二个时钟周期访问高位。

当我们要访问一个字的低8位在奇存储器中就是未对准字，是不规范的；若是要访问一个字的低8位在偶存储器中时就是对准字，是规范的。

2-35.外设接口的电路的功能：

转换信息格式、提供联络信号、协调定时差异、进行译码选址、实现电平转换、具备时序控制。

2-36.一般接口电路中应具有的电路单元：

输入输出、锁存器和缓冲器，用以解决外设和cpu之间速度不匹配的矛盾，以及隔离和缓冲的作用。

控制命令和状态寄存器。

地址译码器。

读写控制逻辑和中断控制逻辑。

2-37.I/O端口的编址方式：

独立编址和统一编址。

2-38.独立编址的优缺点：

优点：

地址较短，译码电路较简单，程序比较清晰，结构较为独立，可以分别设计。

缺点：

指令不丰富，灵活性较差。

2-39.统一编址的优缺点：

优点：

任何对存储器端口进行的操作都可以用I/O端口的数据进行操作。

缺点：

内存空间减少，指令代码较长，执行时间也增加。

2-40.I/O接口电路的分类：

按功能选择灵活性分为不可编程和可编程芯片两种。

按照接口通用性分为通用芯片和专用芯片两种。

2-41.数据传送方式：

直接传送、查询传送、中断传送、dma传送、I/O处理机。

2-42.cpu响应终端的条件：

设置中断请求触发器、设置终端屏蔽触发器、设置中断允许触发器、cpu再现执行的指令结束之后响应中断。

2-43.直接存储dma传送方式：

是一种不需要spu干预也不需要软件介入的高速数据传送方式。

在dma传送方式中，对这一数据传送过程进行控制的硬件称为dma控制器（dmac）。

2-44.dma操作的基本方法：

周期挪用、周期扩展、cp