微机原理题目及知识点整理

填空题

知识点整理

1.CPU的读写操作、微处理器的性能指标：参考填空题6、7、8。

2.中断响应中两个总线周期。p160

主要是对于时序图的理解，熟悉书中160页内容，理解两个总线周期的作用。

第一个周期8259A收到外设的中断请求（IR0~IR7），分析请求并向CPU请求中断（INT），CPU做出响应（INTA*），锁住总线（LOCK*），8259A在级联方式时选择从片（CAS0~CAS2，输出被响应中断的从8259A 的编码）；

第二个周期CPU发出第二个响应（INTA*），8259A把中断向量号送上数据总线（D0~D7），CPU利用向量号执行中断程序。

主要理解其中“4）8259A收到第一个INTA有效信号后，使最高优先权的ISR置位，对应的IRR复位”即进入中断服务状态，“5）8259A在收到第二个INTA有效时，把中断向量号送上数据总线，供CPU读取”即让CPU处理中断。

补充：关于中断还可能会考查关于中断级联的问答题，要求画出连接：

3.三大总线，DB和AB决定什么。p7

微机三大总线包括地址总线、数据总线和控制总线，是微处理器与存储器与I/O接口之间信息传输的通路。

地址总线（AB）：由微处理器向外设的单向总线，用以传输微处理器将要访问的外设的地址信息。地址线的数量决定了系统直接寻址空间的大小。

数据总线（DB）：微处理器与外设间数据传输线，为双向总线。读操作时，外设将数据输入微处理器，写操作时，微处理器将数据输出外设。数据线的数量决定了一次可传输数据的位数。

控制总线（AB）：双向总线，用于协调系统中个部件的操作，有些信号线将微处理器的控制信号或状态信号送往外界，有些信号线将外界的请求或联络信号送往微处理器。控制总线决定总线功能强弱与适应性的好坏。

4.DMA及相关。其传送过程涉及的信号。p140、p151、p189~p193

直接存储器存取DMA是一种外设与存储器之间直接传输数据的方法，适用于需要数据高速大量传送的场合。

DMA数据传送利用DMA控制器进行控制，不需要CPU直接参与。

传送过程涉及的信号（参考p189~p190）：

请求和响应信号：总线请求HRQ与总线响应HLDA（用以获取总线控制权）、通道请求DREQ0~DREQ3和通道响应DACK0~DACK3；

传送控制信号：地址选通ADSTB和地址允许AEN（锁存和发送地址）、地址线A0~A7和数据线DB0~DB7（在传送期间分别用于输出低8位与高8位存储器地址）、存储器读MEMR*、存储器写MEMW*、I/O读IOR*、I/O写IOW*。

5.8237控制下进行“存储器读写传送”对应有效信号、两个周期。

DMA读：把数据从存储器传送到外设。MEMR*有效从存储器读数据，IOW*有效把数据写入外设；

DMA写：把外设输入的数据写入存储器。IOR*有效从外设输入数据，MEMW*有效把数据写入存储器。

DMA传送时序图:

两个周期：

空闲周期：复位后及没有DMA请求则处于空闲周期，8237A作为从设备受微处理器控制，在此周期8237A 始终执行Si状态。

有效周期：8237A在Si状态采样到DMA请求则进入有效周期，8237A作为主控芯片控制DMA传送操作。6.8253计数器位数及写控制字时A0、A1的状态。p177

每一个计数器通道有一个16位减法计数器。写控制字时A0、A1的状态为1、1，即高电平。

7.8255A控制字、分组、工作方式、端口位数。p203~

控制字包括方式控制字及端口C置位/复位控制字，参考书p208~p209。

分组：3个数据端口分为两组进行控制，A组控制端口A（PA0~PA7）和端口C的上（高）半部分（PC4~PC7）；

B组控制端口B和端口C的下（低）半部分（PC0~PC3）。

工作方式：有3种工作方式：方式0、方式1和方式2，参考书p204~p207。

方式0基本输入输出方式，主要用于无条件传送和查询方式的接口电路，3个端口均可工作在此方式；

方式1选通输入输出方式，主要用于程序查询和中断方式的接口电路，端口A和B可工作在此方式；

方式2双向选通传送方式，适用于与双向传送数据的外设及程序查询和中断方式的接口电路，只有端口A

可工作在此方式。

端口位数：均为8位，注意C端口分上下。

8.8259初始化命令字约定及确定使用哪个操作命令字。p163、p167

初始化命令字必须按照ICW1~ICW4的顺序写入。

ICW1（初始化字）和ICW2（中断向量字）必须写；

ICW3（级联命令字）由ICW1的SNGL（D1，决定是否级联）决定，SNGL=1则不需写ICW3，SNGL=0则需写入ICW3；ICW4（中断方式字）由ICW1的IC4（D0）决定，为1要写，为0则不写。

操作命令字的确定（参考书中p167的例子）：

mov al,0ah ;0AH=00001010B

out 20h,al

nop

in al,20h

看端口地址，20h为偶地址则A0=0，那么输出的命令字有ICW1、OCW2和OCW3（参考p159），再看命令字内容，ICW的D4固定为1，排除；OCW2的D4D3固定为00，排除；所以为OCW3。那么读了哪些内容？D2D1D0=010，所以是读了IRR的内容（参考p166表7-5）。

如果为奇地址如何区分？奇地址输出的命令字有ICW2、ICW3、ICW4和OCW1，根本区分不出来，所以应该不考。

9.同步异步的传输单位。p234

异步通信以字符为传输单位，同步通信以帧为传输单位。

10.CS作用、串行接口的典型结构。p239

CS为片选信号，用以选中芯片，只有当一个芯片的片选信号有效时，微处理器才能对此芯片进行数据的输入输出。

串行接口的典型结构参考书中p239~p240。主要是发送/接收的保持/移位寄存器组成的双缓冲结构对串/并数据的转换以及如何实现串行数据的发送与接收。

串行数据的发送：来自CPU的并行数据存放在发送保存寄存器中，发送时数据进入发送移位寄存器，加入起始位、校验位和停止位逐位输出（串行数据）。

串行数据的接收：接收到的串行数据在接收移位寄存器中去除起始位、校验位和停止位转换成并行数据，接收完一个字符后送入接收数据缓冲寄存器。

11.高速缓存主要解决的问题。

缓存数据，主要解决CPU与存储器之间速度不匹配的问题，以提高处理效率。

12.接口技术研究的问题。CPU和I/O设备之间传送的信息。三种技术，编址方式。p134、p136、p140

接口技术研究的问题：外设在工作原理、驱动方式、信息格式以及工作速度方面彼此差别大，不能与CPU 直接相连，必须经过转换电路即I/O接口。

传送的信息：数据信息、状态信息和控制信息。

数据传送方式（三种技术）：程序方式（分为无条件传送与中断传送）、中断方式与DMA方式。p140 编址方式：I/O端口与存储器地址独立编址、I/O端口与存储器地址统一编址及I/O地址译码。

13.计算存储芯片构成存储系统。p110

芯片的存储容量=存储单元数×每个存储单元的数据位数=2M×N

M为地址信号（地址线数量），可以区别2M个存储单元，N为每个存储单元保存的数据位数。

可参考书中p111的例子。

14.中断分类相关。p153

参考书中p153，除了分类还可以了解中断是如何产生的，以及对应的标志位。

内部中断（软件中断）：除法错中断、指令中断、溢出中断、单步中断。

外部中断（硬件中断）：非屏蔽中断、可屏蔽中断。

15.结合引脚的总线四种操作组合。p96

16.分时复用技术。p95

同一引脚在不同时刻具有不同的功能，优点是可以减少对外引脚的个数。

常见的是地址总线和数据总线的复用，在不同的时钟周期输出不同的数据（参考书中p95）。

17.为何需要接口电路：参考知识点12.

18.8088的逻辑结构。

参考p18的图2-2及上下文。主要是理解总线接口单元及执行单元的作用，分别执行哪些操作。

地址加法器的作用（p23）：将逻辑地址中的16位段地址左移二进制4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得20位物理地址，以进行寻址。

19.中断相关、中断向量、中断向量号计算。p156

中断相关参考知识点14，对于中断向量可参考填空题11题。

主要是中断向量号计算，依照公式

中断向量的地址（物理地址）=中断类型号（n）×4

来计算地址或类型号（也叫向量号），以及写出中断入口地址。这里举个例子（不是老师给的题）：PC机采用向量中断方式处理8级中断，中断号依次为08H～0FH，在RAM0:2CH单元开始依次存

放23H、FFH、00H和F0H四个字节，该向量对应的中断号以及中段程序入口是？

解答：每个中断向量在中断向量表中占4个字节。低16位存放中断程序的偏移地址IP，高16位存放中断程序的段地址CS。对于本题，中断类型号：2CH除以4得0BH；中断程序入口地址CS：IP为F000:FF23H。这里要注意除法运算的进制问题，以及入口地址的书写。

20.六个周期及相互关系、五个地址。p98、p23

六个周期（p98）：

指令周期：一条指令取值、译码到执行完成的过程。包含多个总线周期。

总线周期也称机器周期：伴有数据交换的总线操作。包含多个时钟周期。

时钟周期：CPU进行不同的具体操作，处于不同的操作状态。时间长度为时钟频率的倒数。

空闲周期：时钟周期的一种，一般是芯片空闲时所处的状态，CPU在此状态进行内部操作，没有对外操作。

等待周期：时钟周期的一种，一般是芯片等待是所处的状态，CPU在等待周期维持之前的状态不变，直到满足某种条件进入下一个时钟周期。//例子可参考p99的写总线周期。

五个地址（p23）：

物理地址：对应每个物理存储单元都有一个唯一的20位地址，微处理器通过总线存取存储器数据时采用这个地址。

逻辑地址：分段后在8088内部和用户编程时，采用的“段地址：偏移地址”形式称为逻辑地址。

偏移地址：主存单元距离段起始位置的偏移量。

线性地址：逻辑地址到物理地址变换之间的中间层,线性地址是一个32位无符号整数，过逻辑地址变换得到。

虚拟地址：从0号单元开始编址，顺序分配符号名对应的地址单元，不是主存中的真实地址，故称为相对地址、程序地址、逻辑地址或称虚拟地址。《软件设计师教程》p116

21.DMAC如何控制总线。

参考知识点4、5。DMAC通过总线请求HRQ与总线响应HLDA来向CPU申请获取总线控制权，通过地址允许AEN来将锁存的高8位地址送入系统总线，DMA传送时用来屏蔽其它的总线驱动器。通过MEMR*（IOR*）与MEMW*（IOW*）来实现存储器与外设通过总线的数据传输。

22.三大总线形成相关。

最小模式：

地址总线：CPU的AD0~AD7, A8~A15, A15~A19 通过地址锁存器8282(3片) 构成。

数据总线：直接由AD0~AD7提供，或通过数据收发器8286(8088为1片，8086为2片)供给。

控制总线：直接由CPU的控制线供给。

最大模式：

地址总线：CPU的AD0~AD7, A8~A15, A15~A19 通过地址锁存器8282 (3片) 构成。

数据总线：通过数据收发器8286(8088为1片，8086为2片)供给。

控制总线：通过总线控制器8288供给。

最大模式配置和最小模式配置有一个主要的差别：最大模式下多了8288总线控制器。

23.片选信号：参考知识点10

24.8255的初始化编程。p208

主要是按题目要求对照控制字格式（p208）写控制字，然后写地址，写控制字，送到控制端口。需要注意的是如果给出四个地址，则应使用控制端口的地址，如给出地址：端口A 60H，端口B 61H，端口C 62H，控制端口63H，则应使用63H。另外还有置位某一端口的某一位与端口C的置位/复位，参考书p209。

方式控制字格式图：

例如：要求：A端口：方式1输入;C端口上半部：输出，C口下半部：输入;B端口：方式0输出

方式控制字：1011 0001B或B1H，初始化的程序段：

mov dx,0fffeh ；假设控制端口为FFFEH

mov al,0b1h ；方式控制字

out dx,al ；送到控制端口

例如：设8255A的A口、B口、C口和控制字寄存器的端口地址分别为80H，82H，84H和86H。要求A口工作在方式0输出，B口工作在方式0输入，C口高四位输入，低四位输出，试编写8255A的初始化程序。

方式控制字：1000 1010B或8AH，初始化的程序段：

mov dx,86h ;控制端口地址为86H

mov al,08Ah ;方式控制字

out dx,al ;送到控制端口

//感觉应该也可以直接out 86h,al这种方法，因为8253采用这种方法，地址也没有什么不同，不太确定，考试还是按要求为妙。

25.8253的初始化编程、脉冲信号编程或功能描述。p181

主要是按题目要求对照控制字格式（p181）写控制字，按地址送到控制端口。依然要注意分清地址。方式控制字格式图（p181，通道即计数器，BCD计数即十进制计数，使用的为BCD码）：

初始化编程例如：要求计数器0为方式3，采用二进制计数,控制端口地址为43H

方式控制字为00初始化的程序段：

mov al,36h ;36H＝00 11 011 0B

out 43h,al ;写入方式控制字

写入计数值例如：要求计数器0写入技术初值1024（=400H），计数器0地址为40H

程序段（接在初始化程序段后）：

mov ax,1024 ;计数器初值

out 40h,al ;写入低字节计数值

mov al,ah ;高字节数据放入al

out 40h,al ;写入高字节计数值

功能描述即根据命令字的格式写出功能即可。

26.8259的功能描述。p163

参考书中p163~p167。功能描述只要根据命令字的格式写出功能即可。需要注意各方式字对应的A0，可参考知识点8。