第5章_微型计算机系统总线
微型计算机原理作业第五章 习题与思考题
第五章习题与思考题典型例题解析例5-1 计算机输入/输出控制方式有哪几种?各有什么特点?答：CPU与外设进行数据传送，系统中对数据传送的控制方式一般分为四种：①程序控制方式，程序控制方式是指CPU与外设间的数据传送是在程序的控制下完成的一种数据传送方式，这种方式又分为无条件传送和条件传送二种。
在这种I/O方式中，程序设计简单，硬件软件较省，但费时，CPU效率较低，实时性差，主要用于中低速外设和实时性要求不高的场合。
②中断控制方式，中断控制方式是指利用中断技术控制CPU与外设进行数据传送的一种方式。
这种方式实时性好，不需要反复查询等待，减少了CPU等待时间，CPU与外设可并行工作，但这种方式需要进行现场保护及恢复等工作，仍花费CPU时间。
③DMA方式，DMA方式是指由专门硬件控制，不需CPU介入，直接由存储器与外设进行数据传送的方式。
这种方式不需CPU介入，减少了CPU的开销，能实现高速的数据块传送，提高了效率。
但这种方式增加了硬件开销，提高了系统的成本。
④IOP方式，IOP方式是指由输入/输出协处理器IOP控制数据传送的方式。
这种控制方式由于输入/输出协处理器具有单独的指令系统，因此能在数据传送时，同时进行数据处理，数据传送支持DMA方式，因此传送速度快而且不须CPU介入，CPU与IOP可并行工作，效率高。
这四种方式中，程序控制方式和中断方式属于软件控制方式，DMA方式和IOP方式属于硬件方式。
例5-2 试述I/O端口两种编址方法的特点与区别。
..答：I/O端口的编址方法有二种：即I/O端口单独编址方式和I/O端口与存储器单元统一编址方式。
I/O端口与内存单元地址统一编址方式是将I/O端口地址与内存地址统一安排在内存的地址空间中，即把内存的一部分地址分配给I/O端口，由I/O端口来占用这部分地址。
这种方式控制逻辑较简单，I/O端口数目不受限制，所有访问存储器的指令都可用于I/O端口，指令丰富，功能强。
《微型计算机原理与接口技术》(第三版)习题答案
习题11.1 冯·诺依曼型计算机的设计方案有哪些特点？【解答】冯·诺依曼型计算机的设计方案是“存储程序”和“程序控制”，有以下5方面特点：（1）用二进制数表示数据和指令；（2）指令和数据存储在内部存储器中，按顺序自动依次执行指令；（3）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成基本硬件系统；（4）由控制器来控制程序和数据的存取及程序的执行；（5）以运算器为核心。
1.3 微型计算机的特点和主要性能指标有那些?【解答】除具有运算速度快、计算精度高、有记忆能力和逻辑判断能力、可自动连续工作等基本特点以外，还具有功能强、可靠性高、价格低廉、结构灵活、适应性强、体积小、重量轻、功耗低、使用和维护方便等。
微型计算机的性能指标与系统结构、指令系统、硬件组成、外部设备以及软件配备等有关。
常用的微型计算机性能指标主要有：字长、主频、内存容量、指令数、基本指令执行时间、可靠性、兼容性、性能价格比等。
1.微机系统的硬件由哪几部分组成？答：三部分：微型计算机（微处理器，存储器，I/0接口，系统总线），外围设备，电源。
2.什么是微机的总线，分为哪三组？答：是传递信息的一组公用导线。
分三组：地址总线，数据总线，控制总线。
3.什么是总线，微机中的总线通常分为哪几类？答：是一组信号线的集合，是一种在各模块间传送信息的公共通路；有四类，片内总线，微处理器总线，系统总线，外总线。
4.8086/8088CPU的内部结构分为哪两大模块，各自的主要功能是什么？答：总线接口部件（BIU）功能：根据执行单元EU的请求完成CPU与存储器或IO设备之间的数据传送。
执行部件（EU），作用：从指令对列中取出指令，对指令进行译码，发出相应的传送数据或算术的控制信号接受由总线接口部件传送来的数据或把数据传送到总线接口部件进行算术运算。
5.8086指令队列的作用是什么？答：作用是：在执行指令的同时从内存中取了一条指令或下几条指令，取来的指令放在指令队列中这样它就不需要象以往的计算机那样让CPU轮番进行取指和执行的工作，从而提高CPU的利用率。
微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进展检测，并输入给计算机。
(2)实时控制决策：对采集到的表征被控参数的状态量进展分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。
(3)实时控制输出：根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时〞，是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的，即计算机对输入信息以足够快的速度进展处理，并在一定的时间内作出反响并进展控制，超出了这个时间就会失去控制时机，控制也就失去了意义。
(2)“在线〞方式：在计算机控制系统中，如果生产过程设备直接及计算机连接，生产过程直承受计算机的控制，就叫做“联机〞方式或“在线〞方式。
(3)“离线〞方式：假设生产过程设备不直接及计算机相连接，其工作不直承受计算机的控制，而是通过中间记录介质，靠人进展联系并作相应操作的方式，那么叫做“脱机〞方式或“离线〞方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几局部组成？各局部的作用是什么？由四局部组成。
(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个局部发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进展实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进展各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进展监视，使之处于最优工作状态；对事故进展预测和报警；编制生产技术报告，打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进展信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据，转换成可以对生产对象进展控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
(3)外部设备：这是实现微机和外界进展信息交换的设备，简称外设，包括人机联系设备(操作台)、输入输出设备(磁盘驱动器、键盘、打印机、显示终端等)和外存贮器(磁盘)。
什么是微型计算机的系统总线
1.什么是微型计算机的系统总线？说明数据总线、地址总线、控制总线各自的作用。
【解答】系统总线是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。
（1）数据总线（DB）：用来传送数据，主要实现CPU与内存储器或I/O设备之间、内存储器与I/O设备或外存储器之间的数据传送。
16位机有16条数据总线，32位机有32条。
数据总线是双向的。
（2）地址总线（AB）：用来传送地址。
主要实现从CPU送地址至内存储器和I/O设备，或从外存储器传送地址至内存储器等。
地址总线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围，如8086的地址总线有20条，可以寻找从00000H-FFFFFH共220=1M个存储单元，可以寻址64K个外设端口。
地址总线是单向的。
（3）控制总线（CB）：用于传送控制信号、时序信号和状态信息等。
2.8086CPU具有20 条地址线，可直接寻址(220=)1MB 容量的内存空间，在访问I/O端口时，如果使用地址线16条，最多可寻址(216=)64K 个I/O端口。
3.8086CPU的数据外总线宽度为16 位，指令缓冲器为 6 个字节，选通存储器或I/O接口的信号是；8088CPU的数据外总线宽度为8 位，指令缓冲器为 4 个字节，选通存储器或I/O 接口的信号是。
4.解释逻辑地址、偏移地址、有效地址、物理地址的含义，8086存储器的物理地址是如何形成的？怎样进行计算？【解答】逻辑地址：表示为段地址：偏移地址书写程序时用到，一个存储单元可对应多个逻辑地址；偏移地址：是某一存储单元距离所在逻辑段的开始地址的字节个数。
有效地址：是指令中计算出的要访问的存储单元的偏移地址。
物理地址：是CPU访问存储器时用到的20位地址，是存储单元的唯一的编号。
物理地址计算公式：物理地址= 段地址×10H＋有效地址（或偏移地址）5.已知堆栈段寄存器（SS）=2400H，堆栈指针（SP）=1200H，计算该堆栈栈顶的实际地址，并画出堆栈示意图。
《微机原理及汇编语言》习题
第一章思考题与习题1.1计算机的发展到目前为止经历了几个时代？每个时代的特点是什么？1.2计算机的特点表现在哪些方面？简述计算机的应用领域。
1.3冯·诺依曼型计算机的结构由哪些部分组成？各部分的功能是什么？分析其中数据信息和控制信息的流向。
1.4计算机中的CPU由哪些部件组成？简述各部分的功能。
1.5微型计算机系统主要由哪些部分组成？各部分的主要功能和特点是什么？1.6微型计算机的分类方法有哪些？1.7 什么是微型计算机的系统总线？定性说明微处理器三大总线的作用。
1.8 微型计算机的总线标准有哪些？怎样合理地加以选择？1.9 简述微型计算机的主要应用方向及其应用特点。
1.10 奔腾系列微处理器有哪些特点？与其它微处理器相比有哪些改进？1.11 解释并区别下列名词术语的含义。
（1）微处理器、微计算机、微计算机系统（2）字节、字、字长、主频、访存空间、基本指令执行时间、指令数（3）硬件和软件（4）RAM和ROM（5）机器语言、汇编语言、高级语言、操作系统、语言处理程序、应用软件（6）CMOS、BIOS、Cache芯片1.12 微型计算机系统软件的主要特点是什么？它包括哪些内容？1.12 定性比较微型计算机的内存储器和外存储器的特点及组成情况。
第二章思考题与习题2.1 简述计算机中“数”和“码”的区别，计算机中常用的数制和码制有哪些？2.2 将下列十进制数分别转化为二进制数、八进制数、十六进制数和压缩BCD数。
（1）125.74 （2）513.85 （3）742.24（4）69.357 （5）158.625 （6）781.6972.3 将下列二进制数分别转化为十进制数、八进制数和十六进制数。
（1）101011.101 （2）110110.1101（3）1001.11001 （4）100111.01012.4 将下列十六进制数分别转化为二进制数、八进制数、十进制数和压缩BCD数。
（1）5A.26 （2）143.B5（3）6AB.24 （4）E2F3.2C2.5 根据ASCII码的表示，查表写出下列字符的ASCII码。
微机(微型计算机技术及应用)选择题及答案(最终版)
第1章微型计算机概述1.微型计算机的硬件系统包括____A____.A．控制器、运算器、存储器和输入输出设备 B控制器、主机、键盘和显示器C．主机、电源、CPU和输入输出 D CPU、键盘、显示器和打印机2.CPU是由___B__组成的。
A．内存储器和控制器B．控制器和运算器C．内存储器和运算器D．内存储器、控制器和运算器3.中央处理器英文缩写是___B___。
A．MP B．CPU C．CU D．ALU4.微型计算机各部件之间是用__A___连接起来的。
A．系统总线B．AB C．CB D．DB5.通常计算机系统中的外围设备是指__A___A．外存储器、输入设备、输出设备B．外存储器、输入设备C．外存储器、输出设备D．输入设备、输出设备6.若把组成计算机中的运算器和控制器集成在一块芯片上成为___C__A．微型计算机B．单片机C．微处理器D．单板机7.8086是_C_A．单片机B．单板机C．微处理器D．微机系统8.将微处理器、内存储器及I/O接口连接起来的总线是__C_____。
A.片总线B.外总线C.系统总线D.局部总线9.微型计算机是以__B___为核心部件。
A．寄存器 B．微处理器 C．逻辑部件 D．控制部件10.微型计算机系统以__C__为主体。
A．系统软件 B．外部设备 C．微型计算机 D．操作系统11.目前微型机系统上广泛使用的机械式鼠标是一种___A___A．输入设备 B．输出设备C．输入输出设备 D．显示设备组成之一12.计算机系统总线中，用于传送读、写信号的是__C__。
A.地址总线B、数据总线C、控制总线D、以上都不对13.不属于微机应用特点的是__D__。
A.轻便、功耗低B.性能可靠C.结构灵活适宜性好D.应用面窄第2章 16位和32位微处理器1.当8086CPU的INTR=“1”时，且中断允许位IF=“1”，则CPU完成_C____后，响应该中断请求，进行中断处理。
A．当前时钟周期 B．当前总线周期 C．当前指令周期 D．下一个指令周期2.CPU的ALU主要完成_D_A．地址指针的变换B．中断管理C．产生各种时序D．算术，逻辑运算及移动操作3.8086/8088微机处理器的内部（C ），只负责指令的译码和执行.A.ALUB.BIUC.EUD.IEU4.8086CPU是__B___CPU。
微型计算机系统总线
386、486 微型计算机系统采用，后来被淘汰。
16
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动 PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构 层图：
按
PCB
键
A
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类 型，尽量选择平头类的 按键，以防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键 设计间隙建议留 0.05~0.1mm，以防按键 死键。 3.要考虑成型工艺，合 理计算累积公差，以防
3．VESA总线
5.2
VESA（video electronics standard association）总线是 1992 年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为 VL(VESA local bus)总线。用于CPU与主存和Cache 的直接相 连。
32位数据线，且可 通过扩展槽扩 展到64 位，使用 33MHz时钟频率，最大传输率达132MB/s，可与 CPU同步工作。
18
4．PCI总线
5.2
PCI总线是当前最流行的总线之一
由Intel公司推出的一种局部总线。 它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。 是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。
支持突发读写操作，和即插即用。
最大传输速率可达132MB/s， 可同时支持多组外围设备。
19
PCI 的外部引线信号
5.2
22
5.3 外部总线介绍
外部总线(External Bus)，用于微机与外设 以及微机与测量仪器仪表之间的通信。
分为并行总线和串行总线
23
1. RS-232-C串行通讯总线
5.3
美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。
微机填空题题库-答案
填空题第1章微型计算机概述1.微型计算机中各部件是通过总线构成一个整体的．2.____微处理器_____是微型计算机的核心。
3.总线按照其规模、用途和应用场合可分为元件极总线、板极总线和通信总线。
4.微型计算机由_CPU_ 、存储器、输入/输出接口和系统总线组成。
5.以微型计算机为主体，配上系统软件、应用软件和外设之后，就成了微型计算机系统。
6.微型计算机的主要性能指标有CPU的位数、__CPU的主频__、内存容量和速度、____硬盘容量第2章 16位和32位微处理器1.Intel 8086CPU是_ 16__位微处理器，有_ 16__根数据总线和_ _20_ _根地址总线，存储器寻址的空间为_ 1MB__,端口寻址空间为_ 64KB__。
8088CPU有＿8＿根数据总线。
2.输入/输出端口有两种编址方法，既I/O端口与存储单元统一编址和I/O单独编址。
前一种编址的主要优点是功能强和指令灵活。
后一种编址的主要优点是指令运行速度快和增强了程序的可读性。
3.所谓最小模式，就是在系统中只有8086一个微处理器。
4.所谓最大模式是在系统中包含两个或多个微处理器。
（主 8086,其他称协处理器）5.8086工作在最大模式下，引脚MN/MX*接低（高/低）电平。
6.8086/8088CPU的数据线和地址线是以__ 分时复用_____方式轮流使用的。
7.8086中的BIU由__4___个___16___位段寄存器、一个___16____位指令指针、___6___字节指令队列、__20___位地址加法器和控制电路组成。
8.8086/8088提供的能接受外中断请求信号的引脚是 INTR和NMI。
两种请求信号的主要不同之处在于NMI引脚引入的中断不受中断允许标志位IF的屏蔽。
9.8086/8088的存储器是分段的，因此存储单元的物理地址是由段地址和段内偏移量组合而成的。
10.对于8086CPU，物理地址是由段基址和偏移地址两部分构成，若某存储单元的段基址为2000H，偏移地址为1122H，则该存储单元的物理地址为21122H 。
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双总线结构
面向存储器的双总线结构
CPU
M
I/O
I/O
I/O
典型的PC系统多总线结构
DVD 显示器
视频 BIOS
AGP 显示卡
显存
CPU
前端总线 FSB
北桥
高级中断控制器总线 APIC
主存
PCI总 线
PCI槽
以太网
BIOS 键盘 鼠标
SCSI 接口
IRQs
ISA总 线
超级 IO RTC
南桥
IDE 硬盘
三者关系为:
总线带宽= 总线宽度×总线时钟频率/8
例：已知ISA总线的数据位（总线宽带） 是16位，它的时钟频率为8MHz(即每位 数据线上数据传输率为8Mb/s ) ， 求 ISA总线的带宽。
5.1.3 微型计算机系统总线的发展
在微机发展和应用中出现了许多种内、外总 线标准
第一个标准化的微机总线S-100总线 面向工业控制领域的STD总线 32 位 PC 机 上 的 ISA 系 统 总 线 、 EISA 总 线 、 VESA总线、PCI总线、USB总线等
第5章_微型计算机系统总线
5.1.2 系统总线主要性能指标
总线位宽：系统总线中数据线的根数，有8， 16，32，64位之分；； 总线时钟频率：时钟频率越高，每秒钟每 条数据线上传输的信息就越多，单位 为MHz（跟总线传输率（Mb/S在数值上相 等） 总线带宽：即所有数据线每秒可以传输的 数据量，单位为MB/S。
5.3.1 总线主设备和从设备 （1）总线主设备 指可以发起和控制总线数据传输的设备；它们可 以通过指令，发出存储器或I/O设备的地址，并通过发 送地址和读/写信号，完成存储器或外设的数据传输。 （2）总线从设备 指只能接受主设备的要求，在主设备的控制下， 接收主设备传来的数据，或把数据传送给主设备。
异步方式
传输过程无需统一时钟的同步，用“请求”和“应答”信号 协调 传输速度慢
半同步方式
总体上仍是同步方式(使用基准时钟)，传输操作与时钟同步 设置“等待”状态线，在无法按时完成操作时，用此状态线 强制对方延长一个或多个时钟周期
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图示
总线标准与规范内容
机械结构规范：规定模板尺寸、插头、连 接器的形状、尺寸等规格位置； 功能结构规范：规定每个引脚名称、功能、 时序及适用协议； 电气结构规范：规定信号的逻辑电平、最 大额定负载能力及电源电压等。
ISA总线的标准规范
A1 外
B1 2.54
A31 C1
B31 D1 138.5 10.16
5.3.2 总线仲裁
总线总裁器通过BR“总线请求”信号， BG“总线响应” 信号，以及BB“总线忙”信号，来决定哪个主设备来控制
总线。
5.3.3 总线握手
解决主从设备在工作速度上不相匹配而提出的。
同步方式
收、发双方严格地按统一的基准时钟信号执行相应的动作 不适合于在同一系统中既有高速部件又有低速部件的环境
中断 控制器
PCI IRQs
IO APIC
IDE CD-ROM
USB
软驱 打印机 COM1C
音箱
5.1.5 采用总线结构主要有以下优缺点：
优点：
• 简化结构，降低成本； • 统一标准，便于制造； • 扩充灵活，方便使用
缺点：
• 部件传输的分时性； • 传输控制的复杂性；
5. 3 总线仲裁和握手技术
C18 内
D18
5.1.4 单总线和多总线
系统各部件与总线的连接方式
单总线结构 双总线结构 多总线结构
单总线结构
M
M
CPU
I/O
I/O
I/O
缺点：高速的存储器与低速的I/O接口竞争总线，影 响了存储器的读写速度
双总线结构
面向CPU的双总线结构
M CPU
I/O
I/O
I/O
缺点：存储器与I/O设备的数据传输必须通过CPU