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1、微机原理与接口技术试题集锦4及参考答案1. 什么是接口?接口就是微处理器CPU与外部世界的连接部件,是CPU与外界进行信息交换的中转站。2. 为什么要在CPU与外设之间设置接口?在CPU与外设之间设置接口主要有4个原因:(1) CPU与外设二者的信号不兼容,包括信号线的功能定义、逻辑定义和时序关系(2) CPU与外设的速度不匹配,CPU的速度快,外设的速度慢(3) 若不通过接口,而由CPU直接对外设的操作实施控制,会使CPU处于穷于应付与外设打交道之中,大大降低CPU的效率(4) 若外设直接由CPU控制,会使外设的硬件结构依赖于CPU,对外设本身的发展不利。3. 微型计算机的接口一般应具备那些
2、功能?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
3、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。4. 接口技术在微机应用中起的作用?随着计算机技术的高速发展,计算机的应用越来越广泛。然而,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,接口技术成为了一门关键技术,它直接影响微机系统的功能和微机的推广应用。5. 接口电路的硬件一般由哪几部分组成?接口电路的硬件一般由以下几部分组成:(1) 基本逻辑电路:包括命令寄存器、状态寄存器和数据缓冲寄存器,是接口电路中的核心(2) 端口地址译码电路:实现设备的选
4、择功能(3) 供选电路:根据不同任务和功能要求而添加的功能模块电路。6. 接口电路的软件控制程序一般包括哪几部分?接口电路的软件控制程序一般包括以下的程序段,各部分程序是相互渗透、融为一体的:(1) 初始化程序段:对可编程接口芯片进行初始化编程(2) 传送方式处理程序段:不同的传送方式(查询、中断、DMA方式)程序段不同(3) 主控程序段:完成接口任务的程序段(4) 程序终止与退出程序段:程序退出前对接口电路中硬件进行保护的程序段(5) 辅助程序段:人机对话、菜单等7. 接口电路的结构有哪几种形式?接口电路的结构主要有四种:(1) 固定式结构:不可编程的接口电路,结构简单、功能单一、固定(2)
5、 半固定式结构:由PAL或GAL器件构成的接口电路,功能和工作方式可以通过改写内部的逻辑表达式来改变,但逻辑表达式一旦烧入芯片,其功能和工作方式就固定下来了(3) 可编程结构:其功能和工作方式可由编程指定,使用灵活、适应面广,且种类繁多(4) 智能型结构:芯片本身就是一个微处理器,外设的全部管理都由智能接口完成,如I/O处理器I0809或通用单片机8. CPU与接口之间有哪几种传送数据的方式?它们各应用在什么场合?CPU与接口之间的数据传送方式主要有查询方式、中断方式和DMA方式:(1) 查询方式:主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下。无条件传送方式作为查询方式的一个特例,主要用于对简单
6、I/O设备的控制或CPU明确知道外设所处状态的情况下。(2) 中断方式:主要用于CPU的任务比较忙的情况下,尤其适合实时控制和紧急事件的处理(3) DMA方式(直接存储器存取方式):主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合。9. 分析和设计接口电路的基本方法是什么?分析和设计接口电路通常采用两侧分析法和硬软件结合法相结合:(1) 两侧分析法:CPU一侧,主要是了解CPU的类型、它提供的数据线的宽度、地址线的宽度、控制线的逻辑定义、时序关系的特点;外设一侧,主要是了解被连接外设的外部特性及被控外设的工作过程(2) 硬软件结合法:硬件设计主要是合理选用外围接口芯片、有针对性地设计附加电路;软件设计
7、可以采用汇编语言(或高级语言)直接对低层硬件编程,也可以采用DOS系统功能调用和BIOS调用编程。10. 外围接口芯片在微机接口技术中的作用如何?你所知道的外围接口芯片有那些?略。你认为学习接口技术的难点在哪几个方面?应如何对付?略。习题二1什么是端口?端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器。2I/O端口的编址方式有几种?各有何特点?I/O端口的编址方式有两种统一编址方式(存储器映象方式)和独立编址方式(I/O映象方式、专用I/O指令方式)(1) 统一编址方式:从整个寻址空间中划出一部分给I/O设备,其余的给存储器,通过地址码区分操作对象是存储器还是I/O,二者的地址码不重叠。这种方式的优
8、点是I/O端口的编址空间大,且易于扩展I/O指令丰富、功能齐全;缺点是存储器的地址空间减少,达不到系统最大的寻址空间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(2) 独立编址方式:存储单元与I/O端口分别编址,地址码重叠,通过操作码区分操作对象是存储器还是I/O。这种方式的优点是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I/O指令短、执行速度快;指令清晰、可读性强;缺点是I/O端口地址范围一旦确定,不易扩展I/O指令种类有限,操作单一3设计I/O设备接口卡时,为防止地址冲突,选用I/O端口地址的原则是什么?为了避免端口地址发生冲突,在选择I/O
9、端口地址时一般要遵循以下的原则:(3) 凡是被系统配置所占用了的地址一律不能使用(4) 原则上讲,未被占用的地址,用户可以使用,但对计算机厂家申明保留的地址,不要使用,否则会发生I/O端口地址重叠和冲突(5) 一般,用户可使用300H31FH地址,这是IBMPC微机留作实验卡的,用户可以使用。为了避免与其他用户开发的插件板发生地址冲突,最好采用地址开关。4I/O端口地址译码电路在接口电路中的作用是什么?I/O端口地址译码电路的作用就是把地址和控制信号进行逻辑组合,从而产生对接口芯片的选择信号。5在I/O端口地址译码电路中常常设置AEN0,这有何意义?AEN1,表示正在进行DMA操作,在I/O端
10、口地址译码电路中,常常令AEN0时,译码输出才有效,这样做的目的是为了避免在DMA操作周期中,由DMA控制器对这些以非DMA方式传送的I/O端口执行DMA方式的传送。6若要求I/O端口地址为374H,则在图2.1(b)中的输入地址线要作哪些改动?为了使I/O端口的地址为374H,图2.1(b)中地址线A2、A8后的非门去掉,而在地址线A3、A7后面加上非门。即修改后地址线A0、A1、A3、A7后有非门,其余地址线后无非门。如图所示:7图2.2是PC机系统板的I/O端口地址译码电路,它有何特点?试根据图中地址线的分配,写出DMAC、INTR、T/C以及PPI的地址范围?在图2.2的译码电路中,不
11、管芯片本身需要多少个端口地址,一律分配一个含有32个地址的地址范围。其中DMAC、INTR、T/C和PPI的地址范围分别是:DMAC:00H1FH;INTR:20H3FH;T/C:40H5FH;PPI:60H7FH8在图2.4译码电路中,若要改变I/O端口地址,使其地址范围为300H307H,则开关S0S9应如何设置?由于AEN必须为0,所以S9一定是闭合的,若使译码输出地址范围为300H307H,则有如下的分析:A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0001100000000111S8S7S6S5S4S3S2S1S0开开合合开开开开开所以,S0S9中S5、S6和S9是闭合的,其余
12、的开关全部断开。9GAL器件有那些特点?采用GAL器件进行I/O地址译码有何优点?略。10采用GAL器件设计开发一个地址译码电路的步骤和方法如何?略。11. 通常所说的I/O操作是指CPU直接对I/O设备进行操作,这话对吗?这话不对,I/O操作是指I/O端口操作,即访问与I/O设备相关的端口,而不是对I/O设备直接操作。12. 在独立编址方式下,CPU采用什么指令来访问端口?独立编址方式下,采用专用的I/O指令输入/输出指令(如PC系列微机中的IN、OUT)来访问端口。13. 在I/O指令中端口地址的宽度及寻址方式有哪两种?PC系列微机中,I/O指令对端口的寻址方式有两种:直接寻址和间接寻址(
13、必须由DX间址)。直接寻址方式中,端口地址的宽度为8位,即地址范围是00HFFH;间接寻址方式中,端口地址的宽度为16位,即地址范围是0000HFFFFH。14. CPU从端口读数据或向端口写数据是否涉及到一定要与存储器打交道?通常所说的CPU从端口读数据或向端口写数据,仅仅是指I/O端口与CPU的累加器之间的数据传送,并未涉及数据是否传送到存储器。由于累加器只能保存一个数据,所以在实际中通常是I/O与存储器交换数据。15. I/O端口地址译码电路一般有哪几种结构形式?I/O端口地址译码电路一般有两种结构形式:固定式端口地址译码硬件电路不改动,译码输出的地址或地址范围不变可选式端口地址译码电路
14、中有若干个DIP开关,硬件电路不改动,只改变开关的状态,就可以使译码输出的地址或地址范围发生变化。16. I/O地址线用作端口寻址时,高位地址线和低位地址线各作何用途?如何决定低位地址线的根数?CS一般情况下,高位地址线与控制信号线进行逻辑组合,经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号 实现片间选择;低位地址线不参与译码,直接与I/O接口芯片的地址线相连实现I/O接口芯片的片内端口选择。低位地址线的根数由I/O接口芯片内部的端口数量决定,如果I/O接口芯片内部有2n个端口(其引脚上一定有n根地址线),那么,寻址端口时,低位地址线的根数就是n。17. 可选式I/O端口地址译码电路一般由哪几部分组成
15、?可选式I/O端口地址译码电路一般由地址开关(DIP开关)、译码器、比较器或异或门组成。18. 采用GAL器件设计地址译码电路时,其核心是编写GAL器件输入源文件(即GAL设计说明书)。现利用GAL16V8设计一个扩展系统的地址译码电路,要求该系统的I/O端口地址范围分别为300H31FH和340H35FH;存储器地址范围为D0000HEFFFFH。试编写GAL16V8的编程输入源文件。略。Y5Y5Y519. 若将图2.3中DIP开关状态设置为:S2和S1合上(ON);S3和S0断开(OFF),试指出74LS138输出端 的地址范围,并与图中在DIP开关原来的状态下 输出端所产生的地址范围进行比较,有何变化?如果S2和S1合上(ON);S3和S0断开(OFF), 有效时,各位地址线的状态如下:A9A8A7A6A5A4A3A210010101S3S2S1S0