微机原理与接口技术李珍香版课后习题7参考答案

习题7参考答案

7.1 什么是I/O接口？为什么在CPU和外部设备之间需要有I/O接口电路？

参考答案：

I/O接口是CPU与外设通信所需的电路，是CPU与外设的联系桥梁。

因为外部设备的功能各异且种类繁多，有的为输入设备，有的为输出设备，还有的既可以作为输入设备也可以作为输出设备；每种外部设备又具有不同的工作原理，使用不同的信息格式，有的是数字信息，有的是模拟信息，有并行信息，也有串行信息；同时，外部设备一般都是机械式或机电结合式的，它们的速度相对于高速的CPU来说要慢得多。因此，须通过I/O接口部件把外部设备与CPU连接起来，完成它们之间的信息格式转换、速度匹配及某些相关控制。

7.2 I/O接口电路的主要功能是什么？一般的I/O接口电路由哪些部分组成？

参考答案：

I/O接口电路主要功能：

（1）地址译码或设备选择功能

（2）数据缓冲功能

（3）输入/输出功能

（4）信息转换功能

（5）中断请求与管理功能

（6）可编程功能

其中前4种功能一般接口都需要

I/O接口电路组成部分：

I/O接口电路一般都由端口寄存器和控制逻辑两大部分组成。其中端口寄存器包括数据缓冲寄存器、控制寄存器和状态寄存器，它们是接口电路的核心；控制逻辑电路包括数据总线缓冲器、地址译码、内部控制逻辑、联络控制逻辑。

7.3 什么叫端口？通常有哪几类端口？

参考答案：

端口是指I/O接口电路中能被直接访问的寄存器或某些特定器件。端口通常有三类，分别为：数据端口、状态端口和命令端口。

7.4 I/O端口的编址方式有哪几种？各有什么优缺点？

I/O端口编址通常有两种方式，一种是I/O端口地址与存储器地址统一编址方式；另一种是I/O端口地址独立编址方式。

统一编址优点是无需专门的I/O指令，CPU可以像访问存储器那样访问I/O端口；缺点是端口占用了部分存储器地址空间，使存储器容量减少。

独立编址优点是端口所需的地址线少，地址译码器较简单；I/O指令执行所需时间少，指令长度短；I/O指令与存储器指令有明显增加区别，使程序编制与阅读较清晰。缺点是增加了I/O读/写控制信号。

7.5 8086系统采用什么样的编址方式，其寻址的具体指令形式是什么？

参考答案：

8086系统采用的是独立编址方式。具体指令为IN和OUT，指令只能在AL或AX寄存器与I/O端口之间进行。I/O端口的寻址方式有直接寻址与通过DX寄存器间接寻址两种，直接寻址的指令只能寻址256个端口（端口地址为0～255），间接寻址的指令可寻址64KB 个端口（端口地址为0～65535）

7.6 I/O地址译码方法的一般原则是什么？

参考答案：

I/O地址译码方法的一般原则是把地址分为两部分：一部分是高位地址线与CPU的控制信号组合，通过译码产生I/O接口芯片的片选信号，实现片间寻址；另一部分是低位地址线直接连到I/O接口芯片，实现片内寻址，即访问片内寄存器。

7.7 CPU与外部设备之间进行信息传送的方式有哪几种？各有什么特点？

参考答案：

CPU与外部设备之间的信息传送方式有四种。

（1）无条件传送方式。优点：程序简单，所需的硬件和软件都比较少、传送速度快，但必须在确信外设已准备好的情况下才能使用，否则就会出错。

（2）程序查询传送方式。优点：硬件线路简单，程序易于实现；缺点是CPU利用率低下，实时性差

（3）中断传送方式。特点：实现了CPU与外设并行工作，大大提高了CPU的效率，一般适合于传送数据量少的中低速外部设备。对于高速外部设备的大批量数据传送不适合

7.8 试述程序查询传送方式的工作原理。

参考答案：

查询传送方式在传送数据前先查询外设的状态，当外设准备好时，CPU执行I/O指令传送数据；若未准备好时，则CPU等待。优点：能较好地协调外设与CPU之间的定时关系，因而比无条件传送方式容易实现准确传送。缺点:该方式需要不断查询外设的状态，大量时间花在等待循环中，当主机与中、低速外设交换信息时，大大降低了CPU利用率。

7.9 与查询方式相比，中断传送方式有什么优点？

参考答案：

优点：提高了CPU的效率；CPU与外设、外设与外设之间能并行工作

7.10 什么是DMA传送？简述其工作过程。

参考答案：

DMA传送：不需CPU干予，由硬件实现存储器与外设之间交换数据。

工作过程：（1）由专用接口芯片DMA控制器(称DMAC) 控制传送过程；（2）当外设需传送数据时，通过 DMAC向CPU发出总线请求；（3）CPU发出总线响应信号，释放总线；（4）DMAC接管总线，控制外设、内存之间直接数据传送