华工计算机接口技术作业网院接口技术课后作业全解.docx

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华工计算机接口技术作业网院接口技术课后作业全解

第一题：

名词解释

主频、字长、总线、单片机、RAM、ROM、接口、端口、统一编址、I/O端口独立编址、中断、中断向量、DMA、并行通信、数模转换、模数转换、串行通信、波特率、异步通信、同步通信

1、主频:

即CPU内核工作的时钟频率

2、字长:

字长是直接用二进制代码指令表达的计算机语言，指令是用0和1组成的一串代码，它们有一定的位数，并分成若干字长段，各段的编码表示不同的含义，例如某台计算机字长为16位，即有16个二进制数组成一条指令或其它信息

3、总线:

是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号

4、单片机：

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、RAM:

又称作“随机存储器”，是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存（内存）

6、ROM:

只读存储器。

断电后信息不丢失，如计算机启动用的BIOS芯片。

存取速度很低，（较RAM而言）且不能改写

7、接口：

CPU和存储器、外部设备或者两种外部设备，或者两种机器之间通过系统总线进行连接的逻辑部件（或称电路）。

它是CPU与外界进行信息交换的中转站，是CPU和外界交换信息的通道。

8、端口：

计算机中所有能被指令直接寻址的I/O口。

每个端口都有各自独一无二的端口地址。

9、统一编址：

从存储空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置专门的I/O指令。

10、I/O端口独立编址：

对接口中的端口单独编址而不占用存储空间，使用专门的I/O指令对端口进行操作，大型计算机通常采用这种方式。

11、中断：

CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事件或由程序预先安排引起CPU暂停正在运行的程序，而转到为内部/外部或为预先安排事件服务的程序中去。

服务完毕再返回去继续执行被暂停的程序。

12、中断向量:

中断向量是中断处理子程序的入口地址

13、DMA:

用于大批量高速度数据传送系统中的存储器与外部设备直接传送数据而无CPU干预的传送方式

14、并行通信：

在计算机和终端之间的数据传输通常是靠电缆或信道上的电流或电压变化实现的，如果一组数据的各数据位在多条线上同时被传输，这种传输方式称为并行通信。

15、数\模转换：

计算机处理并输出的是数字量，为了使输出信号去控制或调节生产过程，需要将数字量转换为对应的模拟量，这就是数\模转换，又称D\A转换。

16、模\数转换：

将对控制系统中经传感器采样保持后的模拟量转换为对应的二进制数字量，这就是模\数转换，又称为A\D转换。

7、I/O端口统一编址：

从存储空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置专门的I/O指令。

17、串行通信：

是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。

其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

11、波特率：

表示数据传输速率，即每秒传送的位数（b/s）。

18、波特率:

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

19、异步通信:

异步通信是一种很常用的通信方式,异步通信也可以是以帧作为发送单位

20、同步通信:

同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收

第二题：

问答题

1、简述微处理器的基本部件组成及其主要功能。

（P22-P25）

答：

由总线接口部件BIU（Businterfaceunit）和执行部件EU（ExecuteUnit）这两大部分构成！

BIU的任务是负责处理器与I/O设备之间的信息传递，如从内存中读取指令代码和数据，将运算结果送入内存等。

EU的功能是完成指令的执行。

2、简述8086中有哪些寄存器，并说明每个寄存器作用。

（P27）

答：

8086有14个16位寄存器，这14个寄存器按其用途可分为

（1）通用寄存器、

（2）指令指针、（3）标志寄存器和（4）段寄存器等4类。

（1）通用寄存器有8个,又可以分成2组,一组是数据寄存器（4个）,另一组是指针寄存器及变址寄存器（4个）。

（2）指令指针IP（InstructionPointer）

指令指针IP是一个16位专用寄存器，它指向当前需要取出的指令字节，当BIU从内存中取出一个指令字节后，IP就自动加1，指向下一个指令字节

（3）标志寄存器FR（FlagRegister）

8086有一个18位的标志寄存器FR，在FR中有意义的有9位，其中6位是状态位，3位是控制位。

4）段寄存器（SegmentRegister）

为了运用所有的内存空间，8086设定了四个段寄存器

3、8086和8088各有几根地址总线和数据总线？

它们的寻址范围和字长各是多少？

（P28）

答：

8086外部数据总线宽度为16位，8088外部数据总线宽度只有8位。

8086和8088外部数据总线的宽度不同将导致扩展主存储器及输入/输出接口时系统地址线和数据线连接方式的不同。

AD15~AD0，在8086中为地址/数据复用，而在8088中AD15~AD8改为A15~A8只作地址线用

4、简述存储器的分类。

（P51-P53）

答：

按存储介质

半导体存储器：

用半导体器件组成的存储器。

磁表面存储器：

用磁性材料做成的存储器。

按用途

根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。

为了解决对存储器要求容量大，速度快，成本低三者之间的矛盾，通常采用多级存储器体系结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器

5、简述DRAM和SRAM的主要区别是什么？

各有何优缺点？

（P55-P61）

答：

SRAM它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。

不像DRAM内存那样需要刷新电路，每隔一段时间，固定要对DRAM刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积

DRAM即动态随机存储器最为常见的系统内存。

DRAM只能将数据保持很短的时间。

为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。

6、接口电路的主要作用是什么？

接口中通常有哪些端口？

这些端口的作用各是什么？

（P183-P185）

答：

接口电路的作用是：

在外设和cpu之间起信息变换和缓冲功能。

按功能可以分为：

一，是使微处理器正常工作所需要的辅助电路：

时钟信号或中断请求等，二，是输入输出接口电路。

7、存储器映像的I/O寻址方式和I/O端口单独寻址方式各有什么特点和优缺点？

（P186-P188）

答：

I/O端口的寻址方式有存储器映像I/O和I/O映像I/O两种寻址方式。

存储I/O端口的寻址方式有存储器映像I/O和I/O映像I/O两种寻址方式。

存储器映像I/O方式是将系统中存储单元和I/O端口的地址统一编址，这样一个I/O端口地址就是一个存储单元地址，在硬件上没有区别，对I/O端口的访问与存储器的访问相同。

其缺点是占用了储存器的地址空间，同时由于存储器地址和I/O端口在指令形式上没有区别，增加了程序设计的难度。

其优点是不需要专门为I/O端口设计电路，可与存储器地址访问硬件混合设计。

另一个优点是，由于I/O端口和存储器地址是相同的形式，就可以直接使用与存储器相同的指令，这将会丰富对I/O端口的操作指令。

8、CPU与外设之间的数据传输控制方式有哪几种？

各有何优缺点？

（P188）

答：

CPU和外设之间的数据传送方式通常有四种：

程序传送方式、中断传送方式、DMA传送方式和I/O处理机方式。

9、什么是中断？

中断有什么作用？

（P225-P226）

答：

中断是一种使CPU中止正在执行的程序而转去处理特殊事件的操作。

这些引起中断的事件称为中断源，它们可能是来自外设的输入输出请求，也可能是计算机的一些异常事故或其它内部原因。

一方面，有了中断功能，PC系统就可以使CPU和外设同时工作，使系统可以及时地响应外部事件。

而且有了中断功能，CPU可允许多个外设同时工作。

这样就大大提高了CPU的利用率，也提高了数据输入、输出的速度。

另一方面，有了中断功能，就可以使CPU及时处理各种软硬件故障

10、试叙述8086计算机系统处理硬件中断的过程。

（P229-P231）

答：

在系统运行和程序运行过程中，会发生一些特殊的情况,如运算发生溢出、I/O设备与CPU之间的通信等。

在遇到突发事件时，计算机要能够暂停现行程序，对所发生的事件进行及时处理，并且在处理完事件之后返回原执行程序继续运行。

计算机的这种情况称为“中断”。

8088指令系统中设置了两条内部中断指令INT和INTO，一条中断返回指令IRET。

11、比较中断响应与子程序调用过程，它们有哪些相似之处？

有哪些本质的区别？

答：

中断与调用子程序两过程属于完全不同的概念，但它们也有不少相似之处。

两者都需要保护断点（即下一条指令地址）、跳至子程序或中断服务程序、保护现场、子程序或中断处理、恢复现场、恢复断点（即返回主程序）。

两者都可实现嵌套，即正在执行的子程序再调另一子程序或正在处理的中断程序又被另一新中断请求所中断，嵌套可为多级。

12、试分析8255A方式0、方式1和方式2的主要区别，并分别说明它们适合于什么应用场合。

（P263-P268）

答：

方式0可以工作于无条件传送方式，也可工作于查询传送（条件传送）方式，可由用户选择PCL和PCH中各一条线作为PA口和PB口的联络信号线，方式0不能工作于中断传送方式；

方式1可以工作于查询传送方式和中断传送方式，芯片规定了PC口中6条线作为PA口和PB口同外设之间的联络信号线以及同CPU之间的中断请求线。

13、试说明定时和计数在实际系统中的应用。

这两者之间有何联系和差别？

（P280-P282）

答：

定时信号，定时，延时，计数控制。

14、8253芯片共有几种工作方式？

每种方式各有何特点？

（P285-P290）

答：

8253起着计数或定时的作用,提供可编程的三个16位定时/计数器通道.它有方式0到方式5共6种工作方式,分别是:

计数结束中断方式,可编程单程方式,频率发生器,方波发生器,软件触发的选通信号,硬件触发的选能信号。

15、ADC和DAC在微型计算机控制系统中起何作用？

（P304-P305）

答：

ADC是测量原件，DAC是控制原件。

最简单的：

测量温度，然后控制加热丝功率。

16、ADC和DAC接口的任务是什么？

它们各有什么技术指标？

（P305-P308，P314-P316）

17、串行通信和并行通信有什么异同？

它们各自的优缺点是什么？

（P322-P324）

答：

并行通信：

是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时传送。

特点：

是传输速度快，适用于短距离通信。

串行通信：

是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。

特点：

是通信线路简单，利用电话或电报线路就可实现通信，降低成本，适用于远距离通信，但传输速度慢。

18、什么是异步串行通信？

什么是同步串行通信？

两者有何异同？

（P324-P326）

答：

答：

1.异步串行通信：

通信双方以一个字符（包括特定附加位）作为数据传输单位，且发送方传送字符的间隔时间是不定的。

2.同步串行通信：

数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。

3.异步串行通信是指通信中两个字节间的时间间隔是不固定的,而在同一个字节中的两个相邻位的时间间隔是固定的.。

同步串行通信则是在通信过程中每个字节的时间间隔是相等的,而且每个字节的位的时间间隔也是固定的。

异步通信数据帧的第一位是开始位，在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。

当发送设备要发送一个字符数据时，首先发出一个逻辑“0”信号，这个逻辑低电平就是起始位。

起始位通过通信线传向接收设备，当接收设备检测到这个逻辑低电平后，就开始准备接收数据位信号。

因此，起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

当接收设备收到起始位后，紧接着就会收到数据位。

数据位的个数可以是5，6，7或8位的数据。

在字符数据传送过程中，数据位从最低位开始传输。

数据发送完之后，可以发送奇偶校验位。

奇偶校验位用于有限差错检测，通信双方在通信时需约定一致的奇偶校验方式。

就数据传送而言，奇偶校验位是冗余位，但它表示数据的一种性质，这种性质用于检错，虽有限但很容易实现。

在奇偶位或数据位之后发送的是停止位，可以是1位、1.5位或2位。

停止位是一个字符数据的结束标志。

在异步通信中，每一个字符要用到起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，以至于占用了时间。

所以在数据块传送时，为了提高通信速度，常去掉这些标志，而采用同步传送。

同步通信不像异步通信那样，靠起始位在每个字符数据开始时使发送和接收同步，而是通过同步字符在每个数据块传送开始时使收发双方同步。

同步通信的特点是：

·以同步字符作为传送的开始，从而使收发同步；·每位占用时间相同；·字符数据间不允许有间隙，当线路空闲或没有字符可发送时，发送同步字符。

19、RS-485和RS-232标准主要的差别有哪些？

（P339-P345）

答：

1.RS-232-C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。

RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。

RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。

.RS-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。

RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。

加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。

第三题：

设计题及计算题

1、写出存储器地址2300H:

1010H的段地址、偏移地址和物理地址。

答：

2300H；1010H；24010H

2、下列存储器芯片各有多少条地址线和数据线？

（1）8KX4bit

（2）512KX1bit（3）128KX4bit（4）32KX8bit

答：

1、13条地址线，4据线

2、19条地址线，1条数据线

3、16条地址线，4条数据线

4、15条地址线，8条数据线

3、某微型计算机的内存RAM地址为00000H-3FFFFH，试问RAM的存储容量为多少字节？

若采用6114（2KX8bit）构成该存储器需要多少个芯片？

答：

00000H~3FFFFH的容量是40000H换为十进制就是262144bit或者262144/1024=256kbit80000H~FFFFFH的容量是80000H就是512kbit。

采用6114（2KX8bit）构成该存储器需要8个芯片

4、假设一台打印机的数据输出I/O地址为378H，状态地址为379H，状态字节的D0位为状态位（D0=0表示打印数据缓冲区空，D0=1表示数据缓冲区满）。

试编写一段程序，用查询方式从内存中以BUF为首地址的单元开始，将连续1KB的数据传送给打印机，每次送1字节。

答：

一种可能的程序段如下实现：

„„

LEABX,BUF;BX指向第1个待打印的数据

MOVCX,1024;一共要送1K个字节数据

NEXT:

MOVDX,379H

INAL,DX;读打印机状态端口

TESTAL,01HJNZNEXT;若D0位不为0，则继续查询等待

MOVDX,378H

MOVAL,[BX]OUTDX,AL;将BX所指的数据发送到打印机

INCBX;BX指向下一个待打印的字节

LOOPNEXT;CX不为0，继续送下一个字节

„

5、某8255A芯片的地址范围为0A380H-0A386H，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。

答：

MOVAL,B0H;方式控制字

OUT23H,AL;方式控制字送入方式控制寄存器

6、8255A用作发光二极管L0,L1,L2和开关K0,K1,K2的接口如图所示。

计算8255A的端口地址

说明8255A的PA口和PB口工作于哪种工作方式（方式0，方式1还是方式2）？

③编写控制程序段，检测开关K0,K1,K2全部闭合时，发光二极管L0,L1,L2全亮，否则全灭。

（初始化时无关项置0）。

答：

1答：

PA口地址为：

16CH

PB口地址为：

16DH

PC口地址为：

16EH

控制口地址为：

16FH

②答：

PA口工作方式为：

方式0（输出）

PB口工作方式为：

方式0（输入）

3编写控制程序段:

MOVDX,16FH；8255初始化

MOVAL,82H

OUTDX,AL

MOVDX,16CH

MOVAL,FFH

OUTDX,AL

L:

MOVDX,16DH

INAL,DX；

ANDAL,07HCMPAL,00H

JNZL

MOVDX,16CH

MOVAL,F8H

OUTDX,ALCALLDELAY；延时0.5秒

JMPL

7、8253的通道0按方式3工作，时钟CLK0频率为1MHZ，要求输出方波频率为40KHZ，计数初值应该是多少？

如何编写初始化程序？

（设端口地址是40H-43H）

答：

计数初值为n=1M/40K=25

8、8253CLK的时钏频率为2.5MHZ。

问：

（1）该通道的最大定时时间是多少？

（2）若要周期地产生5ms的定时中断（方式2），试编写初始化程序段。

（3）若要产生1s的定时中断。

说明实现方法。

答：

（1）Tclk=1/fclk=1/2.5MHz=0.4μS,所以，该通道的最大定时时间为：

65536*0.4=26214.4μS=26.2144ms

（2）计数初值为5mS/0.4μS=12500

初始化程序如下：

MOVAL,34H

OUT96H,AL

MOVAX,12500

OUT90H,AL

MOVAH,AL

OUT90H,AL

（3）要实现1S定时已经超出了一个通道的最大定时时间，需要采用多个通道串联，通道0工作方式2，再对OUTo输出的5mS周期性脉冲信号计数，产生1S定时中断信号，此时，通道1计数初值为：

1S/5μS=200

9、某串行通信系统中，数据传输率是480字符/秒，每个字符包括一个起始位、8个数据位、一个停止位，该系统的波特率是多少？

答：

4800bps及以上的波特率都可以满足