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第六章作业1、接口电路的作用是什么？描述接口电路的典型结构。答：⑴接口电路的作用①执行CPU的命令。CPU先将其对外设的控制命令发送到接口电路的命令寄存器中，命令经接口电路分析后再去控制外设；②返回外设的状态。通过接口电路的状态寄存器完成，包括返回外设的工作状态和故障状态；③进行数据的锁存和缓冲。接口电路中设置了数据的锁存、缓冲逻辑，以缓解CPU与外设之间的速度不匹配。接口电路通常由一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片容量足够大还可以实现批量数据的传输；④能够进行信息格式的转换。例如进行模拟量到数字量的转换、串行数据到并行数据的转换以及电平转换等；⑤进行地址译码和设备选择。CPU某个时刻只能和一个外设交换数据，CPU发出的地址信号通过接口电路中的地址译码电路来选中I/O设备；⑥能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数／模或模／数转换器等；⑦能够协调时序差异；⑧接口电路中设置了中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输；⑨接口电路还可以起到联络CPU和外设、复位、编程和错误检测等作用。⑵接口电路的典型结构①接口电路的内部结构CPU与外设主要有数据、状态和控制信息需要相互交换，于是从应用角度看内部：数据寄存器——保存外设给CPU和CPU发往外设的数据。状态寄存器——保存外设或接口电路的状态。控制寄存器——保存CPU给外设或接口电路的命令。②接口电路的外部特性主要体现在引脚上，分成两侧信号。面向CPU一侧的信号：用于与CPU连接；主要是数据、地址和控制信号。面向外设一侧的信号：用于与外设连接；提供的信号多种多样；功能定义、失序和有效电平等相差较大。2、CPU和输入/输出设备之间传送的信息有哪几类？答：CPU和输入/输出设备之间传送的信息有数据信息、状态信息和控制信息三类。⑴数据信息CPU和外部设备交换的基本信息就是数据。数据信息大致分为数字量、模拟量和开关量三种形式：①数字量数字量是计算机可以直接发送、接收和处理的数据。②模拟量当计算机应用于控制系统中时，输入的信息一般为来自现场的连续变化的物理量，如温度、压力、流量、位移、湿度等，这些物理量通过传感器并经放大处理得到模拟电压或电流，这些模拟量必须先经过模拟量向数字量的转换(A/D转换)后才能输入计算机。反之，计算机输出的控制信号都是数字量，也必须先经过数字量向模拟量的转换(D/A转换)，把数字量转换成模拟量才能去控制现场。③开关量开关量可表示两个状态，如开关的断开和闭合，机器的运转与停止，阀门的打开与关闭等。⑵状态信息状态信息作为CPU与外设之间交换数据时的联络信息，反映了当前外设所处的工作状态，是外设通过接口送往CPU的。CPU通过对外设状态信号的读取，可得知输入设备的数据是否准备好、输出设备是否空闲等情况。⑶控制信息控制信息是CPU通过接口传送给外设的，用于控制外设的工作。外设的启动信号和停止信号就是常见的控制信息。控制信息往往随着外设的具体工作原理不同而含义不同。3、什么叫端口？通常有哪几类端口？计算机对I/O端口编址时通常采用哪两种方法？在8086/8088系统中，用哪种方法对I/O端口进行编址？答：⑴端口CPU通过接口寄存器或特定电路与外设进行数据传送，这些寄存器或特定电路称之为端口。⑵端口的分类①数据端口用来保存CPU和外设之间传送的数据(如数字、字符及某种特定的编码等)、对输入/输出数据起缓冲作用的数据寄存器称为数据端口。。②状态端口用来存放外部设备或者接口部件本身状态的状态寄存器称为状态端口。③控制端口（或命令端口）用来存放CPU发出的命令，以便控制设备的动作的控制寄存器称为控制端口。⑶I/O端口编址①与存储器统一编址方式从整个寻址空间中划出一部分给I/O设备，其余的给存储器。只有I/O端口与存储器共享的地址空间，通过地址码区分操作对象是存储器还是I/O，二者的地址码不重叠。②I/O端口独立编址方式通常建立两个相互独立的地址空间，一个为内存空间，一个为I/O空间。⑷在8086/8088系统中，用I/O端口独立编址方式对I/O端口进行编址。4、CPU和外设之间的数据传送方式有哪几种？请按自己的理解描述这些方式的大致流程。答：⑴CPU和外设之间的数据传送方式有程序方式、中断方式和DMA方式三种。⑵程序方式程序方式是指在程序控制下进行信息传送，又分为无条件传送和查询传送。①无条件传送CPU不查询外设的工作状态，认为外设总是处于“就绪”状态。在CPU需要同外设交换信息时，直接用IN或OUT指令通过接口电路与外设进行数据传送。②查询传送方式的大致流程查询环节先寻址状态端口，再读取状态寄存器的标志位，若不就绪就继续查询，直至就绪。传送环节CPU需要先了解（查询）外设的工作状态，然后在外设可以交换信息的情况下（就绪时），通过接口电路与外设实现数据传送。⑶中断方式①当外设准备好，向CPU发出中断请求。②CPU在满足响应中断的条件下，发出中断响应信号。③CPU暂停当前的程序，转去执行相应的中断服务程序。④CPU从中断服务程序返回，继续执行被中断的程序。⑷DMA方式①当外设准备就绪，希望进行DMA操作时，会向DMA控制器发出DMA请求信号，DMA控制器接到此信号后，应能向CPU发总线请求信号。②CPU接到总线请求信号后，如果允许，则会发出DMA响应信号，从而CPU放弃对总线的控制。③DMA控制器得到总线控制权以后，要往地址总线发送地址信号，设置所用存储器的地址指针。④在DMA传送期间，DMA控制器应能发读/写控制信号。⑤DMA过程结束时，应向CPU发DMA结束信号，将总线控制权还给CPU。