微型计算机接口技术及应用习题及答案

1.1、接口技术在微机应用中起什么作用？答：在微机系统中，微处理器的强大功能必须通过外部设备才能实现，而外设与微处理器之间的信息交换和通信又是靠接口来实现的，所以，接口处于微机总线与设备之间，进行CPU与设备之间的信息交换。1.2、微机接口技术的基本任务是什么？答：通过接口实现设备与总线的连接；连接起来以后，CPU通过接口对设备进行访问，即操作或控制设备。1.5、什么是I/O设备接口？答：设备接口是指I/O设备与本地总线（如ISA总线）之间的连接电路并进行信息（包括数据、地址及状态）交换的中转站。1.6、I/O设备接口一般应具备哪些功能？答：微机的接口一般有如下的几个功能：（1）执行CPU命令的功能：CPU将对外设的控制命令发到接口电路中的命令寄存器（命令口）中，在经分析去控制外设；（2）返回外设状态的功能：通过状态寄存器（状态口）完成，包括正常工作状态和故障状态；（3）数据缓冲的功能：接口电路中的数据寄存器（数据口）对CPU于外设间传送的数据进行中转；（4）设备寻址的功能：CPU某个时刻只能和一台外设交换数据，CPU发出的地址信号经过接口电路中的地址译码电路来选中I/O设备；（5）信号转换的功能：当CPU与外设的信号功能定义、逻辑关系、电平高低及工作时序不兼容时接口电路要完成信号的转换功能；（6）数据宽度与数据格式转换的功能：由于CPU处理的数据都是并行的，当外设采用串行传送方式时，接口电路就要完成串、并之间的转换，并进行数据格式的转换。1.8、I/O设备接口与CPU之间交换数据有哪几种方式？答：1.查询方式；2.中断方式；3.直接存储器存取（DMA）方式。2.1、什么是总线？总线在微机系统中起什么作用？答：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。总线作用：连接微处理器、存储器、外部设备构成微机系统，从而形成一个有机的整体来运行程序。它的基本任务是微处理器对外连接和传输数据。具体任务：一是负责总线与总线之间的连接与转换。二是完成设备信息的传递。三是支持即插即用。2.2、微机总线由哪些信号线组成？答：微机总线由：数据总线、地址总线、控制总线、电源线和地线组成。。2.4、评价一种总线的性能有哪几个方面的因素要考虑？答：评价一种总线的性能有以下个方面：1、总线频率；2、总线宽度；3、总线传输率（总线宽度/8位）*总线频率；4、同步的方式；5、多路复用；6、负载功能7、信号线数；8、总线控制方式；9、其他性能指标（电源电压等级、能否扩展64位宽度）2.6、ISA总线有什么特点？答：特点：1、支持16MB存储器地址的寻址能力和64KBI/O端口地址的访问能力；2、支持8位和16位的数据读写能力；3、支持15级外部硬件中断处理和7级DMA传输能力；4、支持的总线周期，包括8/16位的存储器读/写周期、8/16位I/O读/写周期、中断周期和DMA周期。2.7、现代微机系统中，采用多总线的层次化结构，层次化总线结构分为几个层次？答：层次化总线结构主要分3个层次：CPU总线(或称HostBus)、局部总线(以PCI总线为主)、本地总线(如ISA总线)。3.2、什么是端口？在一个接口电路中一般拥有几种端口？答：端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。在一个接口电路中一般拥有：命令端口、状态端口、数据端口。3.3、什么是端口共用技术？一般采用哪些方法处理端口地址共用问题？答：一般情况下，一个端口只接收一种信息（命令、状态或数据）的访问，但有些接口芯片允许同一端口既作命令口用，又作状态口用，或允许向同一个命令口写入多个命令字，这就是端口共用技术。一般采用以下方法处理端口地址共用问题：1、在命令字中设置特征位，根据特征位的不同（或设置专门的访问位），就可以识别不同的命令，加以执行；2、在编写初始化程序时，按先后顺序向同一个端口写入不同的命令字，命令寄存器就根据这种先后顺序的约定来识别不同的命令3、采用前面两种方法相结合的手段来解决端口的共用问题。3.4、微机系统中有哪两种I/O端口地址的编址方式？各有何特点？答：I/O端口的编址方式有统一编址方式和独立编址方式两种。特点：1、统一编址方式优点：1）、I/O端口的编址空间大，且易于扩展；2）、I/O指令丰富、功能齐全；对大型控制系统和数据通信系统很有意义。缺点：1）、端口占用了存储器地址空间，使存储器容量减小；2）、I/O指令比独立编址方式的专用I/O指令长，译码时间长，执行速度慢；3）、增加了地址线，增加了地址译码电路的硬件开销。2、独立编址方式的优点是：1）、I/O端口不占存储器的编址空间，使存储器的容量可达系统的最大寻址能力；2）、I/O指令短、执行速度快；指令清晰、可读性强；3）、地址线少，简化了地址译码电路的硬件。缺点：1）、I/O端口地址范围一旦确定，不易扩展；2）、I/O指令种类少，对的处理能力较差；3）、增加了控制信号引脚，增加了CPU负担。3.8、I/O端口地址译码电路设计需要考虑的几个问题是什么？答：需要考虑的几个问题是：1、遵循I/O端口地址的选用原则；2、正确选用地址译码方法；3、灵活设计I/O地址译码电路。3.9、I/O端口地址译码电路设计的灵活性很大，体现在哪些方面？答：体现在：1、电路的组成可以采用不同的元件；2、参加译码的地址信号和控制信号之间的逻辑组合可以不同；3、可以采用不同的电路类型。4.3、微机系统中有哪两种不同的定时系统？各有何特点？答：微机系统中的定时分为内部定时和外部定时两类。内部定时是指计算机本身运行的时间基准或时序关系，用户无法更改；计时单位小，一般是ns级。外部定时独立于CPU工作，不受CPU控制而独立运行，方便了使用者。计时单位大，一般是毫秒（ms）甚至是（s）级。4.5、微机系统中有哪两种外部定时方法？各有何优缺点？答：微机系统中的外部定时有软件定时和硬件定时两种方法。软件定时优点：1、利用CPU执行指令需要一定时间的特点产生延时。这种方法不需增加硬件设备，只需编制延时程序即可。2、编程简单。缺点：降低了CPU的效率，只适于短时间延时；而且随主机频率不同而发生变化，定时程序通用性差。硬件定时优点：不占用CPU时间，定时时间可长可短，使用灵活。定时准确。不受CPU工作频率影响，定时程序具有通用性。缺点：占用硬件资源。4.8、82C54A有6种工作方式，其中使用最多的是哪几种方式？区分不同工作方式应从哪三个方面进行分析？答：1、0方式作事件计数器；2、1方式作可编程单稳态触发器；3、2方式作分频器；4、3方式作方波发生器；5、4方式作单个负脉冲发生器（软件启动）；6、5方式作单个负脉冲发生器（硬件启动）。使用最多的是：0方式和2方式。区分不同工作方式主要从功能、启动/停止方式及输出波形几个方面进行分析。4.18、计数通道1，工作在4方式，CLK1=1.19318MHz,GATE1=1。要求写入计数初值10μs后产生一个负脉冲信号。试问应写入的计数初值是多少？解：由题可知：CLK1=1.19318MHz=1193180/s，τ=10μs=10×10-6（s）。故Tc=τ×CLK1=10×10-6×1193180=11.9318。4.19、要求产生25kHz的方波，则应向方波发生器写入的计数初值是多少？方波发生器的GATE=1，CLK=1.19318MHz。解：由题可知：CLK=1.19318×106Hz，f=25Hz。故Tc=7272.4710251019318.1f36CKL4.20、若要求产生1ms的定时，则应向定时器写入的计数初值是多少？定时器工作在0方式，GATE=1，CLK=1.19318MHz。解：由题可知：CLK=1.19318MHz=1193180/s，τ=1ms=1×10-3（s）。故τc=τ×CLK=1×10-3×1193180=119318。5.2、采用中断方式传送数据有何优点？答：优点：由中断源引起程序的转移切换机制，用于快速改变程序的运行路径，对实时处理一些突发事件很有效。5.3、微机中的中断有哪两种类型？答：中断分类：硬中断（外部中断）、软中断（内部中断）。硬中断包括可屏蔽中断INTR和不可屏蔽中断NMI。软中断包括DOS中断功能和BIOS中断功能。5.6、为什么要进行中断优先级排队？什么是中断嵌套？答：设置优先级的目的是为了在有多个中断源同时发出中断请求时，CPU能够按照预定的顺序（如：按事件的轻重缓急处理）进行响应并处理。中断嵌套：是指CPU正在执行一个中断服务程序时，有另一个优先级更高的中断提出中断请求，这时会暂时挂起当前正在执行的级别较低的中断源的服务程序，去处理级别更高的中断源，待处理完毕，再返回到被中断了的中断服务程序继续执行的过程。但同级别或低级别的中断源不能打断级别高的中断服务。5.7、什么是中断向量和中断向量表？其作用如何？如何填写中断向量表？答：由于中断服务程序是预先设计好并存放在程序存储区，因此，中断服务程序的入口地址由服务程序的段基址CS（2个字节）和偏移地址IP（2个字节）两部分共4个字节组成，中断向量IV就是指中断服务程序的这4个字节的入口地址。把系统中所有的中断向量集中起来放在存储器的某一个区域内，这个存放中断向量的存储区就是中断向量表。中断向量表填写分系统填写和用户填写。系统设置的中断服务程序，其中中断向量由系统负责填写。用户开发的中断系统，在编写中断服务程序时，其中断向量由用户负责填写。5.9、中断控制器82C59A提供了哪些工作方式供用户使用时选择？答：中断触发方式（边沿、电平）、中断屏蔽方式（常规、特殊）、中断优先级排队方式（完全嵌套、特殊嵌套、优先级循环）、中断结束方式（自动EOI、非自动EOI）、中断级联方式、总线连接方式（缓冲、非缓冲）。7.1、并行接口有哪些基本特点？答：1、以字节、字或双字宽度，在接口电路与I/O设备之间采用多根数据线进行传输，因此数据传输速率较快。2、除数据线外还可设置握手联络信号线，易于实现异步互锁协议，提高数据传输的可靠性。3、所传输的并行数据的格式、传输速率和工作时序，均由被连接或控制的I/O设备操作的要求所决定，并行接口本身对此没有固定的规定，使用起来很自由。4、在并行数据传输过程中，一般不作差错检验和传输速率控制。5、并行接口用于近距离传输。6、由于实际应用中并行传输的I/O设备比串行传输的要多，因此并行接口使用很广泛。7.4、82C55A有哪几种工作方式？各有何特点？答：有三种工作方式：0方式、1方式、2方式。0方式（基本输入/输出方式）特点：一次初始化只能把某个并行端口设置成输入或输出，即单向输入/输出，不能一次初始化给置成既输入又输出；不要求固定的联络（应答）信号，无固定的工作时序和固定的工作状态字；适用于无条件或查询方式与CPU交换数据，不能采用中断方式交换数据。使用起来不受什么限制。1方式（选通输入/输出方式）特点：一次初始化只能把某个并行端口设置成输入或输出，即单向输入/输出，要求固定的联络（应答）信号，有固定的工作时序和固定的工作状态字；适用于条件或中断方式与CPU交换数据，不使用无条件方式交换数据。使用时受工作时序、联络握手过程的限制。2方式（双向选通输入/输出方式）特点：一次初始化可将A端口设置成既输入又输出，具有双向性；要求有两对固定的联络（应答）信号，有固定的工作时序和固定的工作状态字；适用于条件和中断方式与CPU交换数据。对在要求与I/O设备进行双向数据传输时很有用。8.1、串行通信有哪些基本特点？答：（1）串行通信是在1根传输线上，按位传输信息，并且，在一根线上既传输数据，又传输联络控制信号。数据与联络控制信号要混在一起。（2）为了识别在一根线上串行传输的信息流中，哪一部分是联络信号，哪一部分是数据信号，以及传送何时开始，要求通信双方约定串行传输的数据有固定的格式。这个格式有异步数据格式和同步数据格式之分。（3）在串行通信中，对信号的逻辑定义采用负逻辑和高压电平，与TTL不兼容，因此，在通信设备与计算机之间需要进行逻辑关系及逻辑电平的转换。（4）串行通信要求双