接口选择填空以及问答

1.6 8086CPU 以最小模式工作，现需要读取内存中首地址为20031H 的一个字，如何执行总线读周期？请具体分析。

为了读取内存中首地址为20031H 的一个字，需要执行二个总线读周期。

第一个总线周期读取20031H 字节内容，进行的操作如下。 T1状态： IO /M = 1，指出CPU 是从内存读取数据。随后CPU 从地址/状态复用线（A19/S6～A16/S3）和地址/数据复用线（AD15～AD0）上发出读取存储器的20位地址20031H 。

为了锁存地址，CPU 在T1状态从ALE 引脚输出一个正脉冲作为地址锁存信号。

由于需要读取高8位数据线上的数据（奇地址），BHE = 0。 为了控制总线收发器8286接受数据， R /DT = 0。

T2状态： 地址信息撤消，地址/数据线AD15～AD0进入高阻态，读信号RD 开始变为低电平（有效），DEN =0，用来开放总线收发器8286。

T3状态: CPU 检测READY 引脚信号。若READY 为高电平（有效）时，表示存储器或I/O 端口已经准备好数据，CPU 在T3状态结束时读取该数据。若READY 为低电平，则表示系统中挂接的存储器或外设不能如期送出数据，要求CPU 在T3和T4状态之间插入1个或几个等待状态Tw 。

TW 状态：进入TW 状态后，CPU 在每个TW 状态的前沿（下降沿）采样READY 信号，若为低电平，则继续插入等待状态TW 。若READY 信号变为高电平，表示数据已出现在数据总线上，CPU 从AD15~AD0读取数据。

T4状态：在T3（TW ）和T4状态交界的下降沿处，CPU 对数据总线上的数据进行采样，完成读取数据的操作。

第二个总线周期读取地址为20032H 字节的内容。CPU 发出的信号与第一个周期类似，区别在于T1状态CPU 发出存储器地址为20032H ，由于只需要读取低8位数据线上的数据（偶地址），BHE =1。 在CPU 内部，从20031H 读入的低位字节和从20032H 读入的高位字节被拼装成一个字。

1.11 结合指令“OUT 21H, AL ”，具体叙述最大模式“总线写周期”总线上的相关信号。

T1状态：地址/数据复用线（AD15～AD0）上出现访问IO 端口的16位地址21H 。由于地址为奇数，需要通过高8位数据线访问端口，

BHE = 0。

T2状态：

IOW

= 0，表示本周期对IO 端口进行写操作。地址/数据复

用线（AD15～AD0）上出现来自AL 的8位数据。

T3状态：若READY 为高电平（有效），表示I/O 端口已经准备好接收数据。反之，表示I/O 端口尚未准备好接收数据，需要CPU 插入TW 周期进行等待，直到READY 出现高电平（有效）。 T4状态：CPU 结束本周期。

2.7 74LS138译码器的接线如图2.28所示，写出

Y 、

2

Y 、

4

Y 、

6

Y 所决定的内存地址范围。

从图看出，该存储系统的片内地址线有13根（A12-A0），是一个由8KB 存储芯片组成的存储系统，A17地址线不确定。它的地址分布为： 00?0, CBA?, ????, ????, ????

其中，CBA 作为译码输入，与输出选择有关；“?”表示可以为“0”，也可以为“1”。于是：

Y 对应的内存地址范围是：

00000H —01FFFH ；或20000H —21FFFH 。

2

Y 对应的内存地址范围是：

04000H —05FFFH ；或24000H —25FFFH 。

4

Y 对应的内存地址范围是：

08000H —09FFFH ；或28000H —29FFFH 。

6

Y 对应的内存地址范围是：

0C000H —0DFFFH ；或2C000H —2DFFFH 。

2.9 下列容量的ROM 芯片除电源和地线，还有多少个输入引脚和输出引脚？写出信号名称。

（1）64×4 （2）512×8 （3）128K ×8 （4）16K ×8 （5）1M ×16

根据存储容量计算公式可得以上各芯片的地址、数据引脚分别为： 64×4： 地址线k= log2（64）= log2（26）= 6根，数据线=4根； 512×8： 地址线k= log2（512）= log2（29）= 9根，数据线=8根； 128k ×8：地址线k= log2（128*1024）= log2（217）= 17根，数据线=8根；

16k ×8： 地址线k= log2（16*1024）= log2（214）= 14根，数据线=8根；

1M ×16： 地址线k= log2（1024*1024）= log2（220）= 20根，数据线=16根。

此外，所有ROM 芯片都需要一根片选信号引脚；

对于PROM ，EPROM 通常还需要“输出允许”和“编程脉冲”输入引脚。

EEPROM 芯片除了有“片选”、“输出允许”和“写允许”外，通常还有表示“写入完成”的状态信号引脚。

3.1 接口电路与外部设备之间传送的信号有哪几种？传输方向怎样？ 数据信号：对于输入设备，数据信号从外设通过接口送往总线，对于输出设备，数据信号从总线通过接口发往外部设备。

状态信号：状态信号表明外部设备当前的工作状态，用来协调CPU 与外部设备之间的操作。状态信号总是从外部设备通过接口发往总线。 控制信号 ：控制信号是CPU 向外设发出的命令，它指定设备的工作方

式，启动或停止设备。控制信号从CPU 通过接口发往外部设备。

3.3 I/O 端口的编址有哪几种方法？各有什么利弊？80X86系列CPU 采用哪种方法？

I/O 端口的编址有两种不同的方式。

I/O 端口与内存统一编址：把内存的一部分地址分配给I/O 端口，一个8

位端口占用一个内存单元地址。已经用于I/O 端口的地址，存储器不能再使用。

I/O端口与内存统一编址后，访问内存储器单元和I/O端口使用相同的指令，这有助于降低CPU电路的复杂性，并给使用者提供方便。但是，I/O端口占用内存地址，相对减少了内存可用范围。而且，由于难以区分访问内存和I/O的指令，降低了程序的可读性和可维护性。I/O端口与内存独立编址：这种编址方法中，内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间。访问I/O端口需要专门的I/O指令。

80x86 CPU采用I/O端口独立编址方式。

3.8 比较程序中断方式和查询方式的区别，根据比较，指出中断工作方式的优缺点。

中断方式：外部设备工作完成后，通过“中断请求”信号“主动”向CPU“报告”。

查询方式：外部设备工作完成后，状态信号储存在接口电路内，被动地等待CPU来读取。

根据上述比较，可以得到中断工作方式的如下特点：

优点：

1）CPU能够及时了解外部设备的状态，从而对外部设备IO 请求进行及时处理。

2）由于CPU“被动”地等待外部设备的“中断请求”，外部设备进行输入/输出操作时，CPU可以同时执行其他的程序，CPU和外部设备“并行”工作。

3）由于同样的原因，在中断方式下，CPU可以同时管理多台外部设备，CPU的效率得到提高。

缺点：

1）用中断方式需要CPU增加相应的管理逻辑，增加了CPU 电路的复杂性。

2）由于CPU“被动”地接收“中断请求”信号，CPU必须通过与外部的一个联络过程才能知道是那一个设备在申请中断，这增加了响应时间。为了从当前任务转移到中断服务，CPU必须保护原有的运行环境，进行“任务”的“切换”，这也会增加响应时间。

3）有较多的设备使用中断方式时，会产生“中断申请”的“竞争”。这一方面降低了响应速度，另一方面增加了管理的复杂性。

4.1 什么叫中断？有哪几种不同类型的中断？

由于某个事件的发生，CPU暂停当前正在执行的程序，转而执行处理该事件的一个程序。该程序执行完成后，CPU接着执行被暂停的程序。这个过程称为中断。

根据中断源的位置，有两种类型的中断。有的中断源在CPU的内部，称为内部中断。大多数的中断源在CPU的外部，称为外部中断。

根据中断引脚的不同，或者CPU响应中断的不同条件，也可以把中断划分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断两种。

4.6 什么是中断向量？中断类型为1FH的中断向量为2345H：1234H，画图说明它在中断向量表中的安置位置。

中断服务程序的入口地址称为中断向量。中断类型为1FH，它的中断向量放置在1FH×4=0000: 7CH开始的位置上。如右图。

4.7 叙述一次可屏蔽中断的全过程。

（1）中断源请求中断

外部中断源通过INTR引脚向CPU请求中断。

（2）中断响应

中断源提出中断请求后，如果CPU处于允许中断状态（IF=1）；没有不可屏蔽中断请求和总线请求；当前指令执行结束。

则转入中断响应周期。在中断响应周期：

CPU取得中断源的中断类型；将标志寄存器FLAGS和CS、IP（断点）先后压入堆栈保存；清除自陷标志位TF和中断允许标志位IF；读中断向量表，获得相应的中断服务程序入口地址，转入中断服务程序。（3）中断服务

中断服务程序的主要内容包括：

保护现场开中断中断处理关中断恢复现场中断返回

5.5 8254定时/计数器的定时与计数方式有什么区别？8254在方式0工作时，各通道的C LK、GA TE信号有什么作用？各通道的控制字地址都相同，8254是怎样区分的？

解：

（1）8254作为计数器使用时，对C LK端的输入脉冲进行单纯的减法计数，这时CLK端输入的脉冲不作为计时基准。此外，用作计数器时，计数完成后必须重新初始化，只能使用一次。

8254作为定时器使用时，要求CLK端输入的脉冲必须作为时钟基准，通过对该基准时钟脉冲的计数来实现精确定时。用作定时器时，计数的过程周而往复，重复进行。（2）8254工作在方式0时，C LK端输入计数用的脉冲信号；GA TE信号为高电平时，对C LK端输入的脉冲进行计数；GA TE信号为低电平时，暂停计数；GA TE信号重新为高电平后，恢复原先的计数。

（3）由8254的方式控制字中的D7、D6两位来选择计数通道。

6.1 什么是DMA传输？DMA传输有什么优点？为什么？

所谓直接存储器传送（DMA）是指将外设的数据不经过CPU直接送入内存储器，或者，从内存储器不经过CPU直接送往外部设备。

使用DMA传输之后，每个数据的传输过程不需要CPU参与，在DMA控制器的控制下，在一个DMA总线周期里完成数据在外部接口和存储单元之间的直接传输。所以使用DMA传输既可以减轻CPU的负担，又可以缩短系统对外部设备的响应时间，提高数据传输速率。

6.3 什么叫DMA通道？它如何组成？

DMA通道是控制一个外设接口和存储器进行DMA传输的相关电路的总和。每个通道包括地址寄存器、字节计数器、方式寄存器、DMA请求触发器、屏蔽触发器、状态寄存器以及所需的其他控制电路。

7.1 A/D和D/A转换在微机应用中分别起什么作用？

计算机加工、处理的信号可以分为数字量（Digit）和模拟量（A nalog）两种类型。现代计算机内部都采用二进制表示的数字量进行信号的输入、存储、传输、加工与输出。为了使用计算机对模拟量进行采集、加工和输出，需要把模拟量转换成便于数字计算机存储和加工的数字量（A/D转换），或者把数字量转换成模拟量（D/A转换）。因此，D/A与A/D转换是计算机用于多媒体、工业控制等领域的一项重要技术。

7.6 若ADC输入模拟电压信号的最高频率为

100KHZ，采样频率的下限是多少？完成一次

A/D转换时间的上限是多少？

香农定理告诉我们：采样频率一般要高于或至少等于输入信号最高频率的2倍。因此，采样频率的下限应是200KHz。在200KHz采样频率下，完成一次A/D转换时间的上限是5μs。实际应用中，采样频率可以达到信号最高频率的4～8倍。如果采用400KHz的采样频率，完成一次A/D转换时间的上限是2.5μs。

0000:007C H

0000:007D H

0000:007E H

0000:007F H

34H

12H

45H

23H