第七章输入输出和中断
微机原理试题库—已做好了答案
微机原理与接口技术试题库第一章基础知识一、填空1、计算机中采用 2 进制数，尾符用 B 表示。
2、西文字符的编码是ASCII 码，用 1 个字节表示。
3、10111B用十六进制数表示为17 H，八进制数表示为27 O。
4、带符号的二进制数称为真值；如果把其符号位也数字化，称为原码。
5、已知一组二进制数为-1011B，其反码为1100B ，其补码为1101B 。
6、二进制码最小单位是位，基本单位是字节。
7、一个字节由8 位二进制数构成，一个字节简记为1B ，一个字节可以表示256 个信息。
8、用二进制数表示的十进制编码，简称为BCD 码。
9、8421码是一种有权BCD 码，余3码是一种无权BCD 码。
二、选择1、计算机中采用 A 进制数。
A. 2B. 8C. 16D. 102、以下的 C 编码是一种有权码。
A. 循环码B. BCD码C. 8421码D. 余3码3、八进制数的尾符是 B 。
A. BB. OC. DD. H4、与十进制数254等值的数是 B 。
A. 11111110B. 11101111C. 11111011D. 111011105、下列不同数制表示的数中，数值最大的是 C 。
A. 11011101BB. 334OC. 1219DD. DAH6、与十六进制数BC等值的数是 C 。
A. 10111011B. 10111100C. 11001100D. 110010117、下列字符中，ASCII码值最小的是 A 。
A. KB. YC. aD. i8、最大的10位无符号二进制整数转换成十进制数是 C 。
A. 51B. 512C. 1023D. 10249、A的ASCII码值为65D，ASCII码值为68D的字母是C 。
A. BB. CC. DD. E10、下列等式中，正确的是 D 。
A. 1KB=1024×1024BB. 1MB=1024BC. 1KB=1024D. 1MB=1024×1024B第二章微型机系统概述一、填空1、计算机的发展经历了4个时代，微型机属于第 4 代计算机。
51单片机第七章信号输入输出
对于开关量，可以很容易的映射成数字的0或者1，即 TTL的低电平和高电平，映射后的这些数字信号就可以 直接输入到单片机内部。
输出：
处理的结果需要输出，对于开关量的输出，可以简单 地经过映射部件，将单片机的TTL电平输出信号转换成 所需要的开关量进行输出。
7.2.2传感器特性
选择传感器主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳 定性、精确度、测量方式等六个方面的问题。
除了以上选用传感器时应充分考虑的一些因素外，还应 尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维 修、易于更换等条件。
1、灵敏度
一般说来，传感器灵敏度越高越好，因为灵敏度越高， 就意味着传感器所能感知的变化量小，即只要被测量有一微 小变化，传感器就有较大的输出。但是，在确定灵敏度时， 要考虑以下几个问题：
当被测量是一个向量时，并且是一个单向量时， 就要求传感器单向灵敏度愈高愈好；如果被测量是 二维或三维的向量，那么还应要求传感器的交叉灵 敏度愈小愈好。
2、响应特性
传感器的响应总不可避免地有一定延迟，但我们总希 望器)响应时间短，工作频率宽;
7.1 单片机应用系统的结构
图7.1单片机应用系统的基本结构
单片机应用系统的核心任务：
根据一定的输入（前向通道），结合一定的处理算 法，然后作出一定的输出响应（后向通道）。 输入：
包括模拟输入和数字输入，电量信号输入和非电量 信号输入。对于非电量输入需要通过传感器将非电物 理量转换为模拟电信号。 预处理：一般包括放大器和滤波器两部分：
主要应用
压电传感器主要应用在加速度、压力和力等的测量中。
压电式加速度传感器是一种常用的加速度计。它具有结 构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。压 电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑的振 动和冲击测量中已经得到了广泛的应用，特别是航空和宇 航领域中更有它的特殊地位。
单片机指令的中断输入和输出控制
单片机指令的中断输入和输出控制在单片机的程序设计中，中断输入和输出控制是非常重要的一部分。
中断输入可以使得单片机能够在特定的事件发生时立即做出相应的处理，而输出控制则可以让单片机与外部设备进行有效的交互。
本文将详细介绍单片机指令的中断输入和输出控制相关的知识。
1. 中断输入中断输入是指当特定的事件发生时，单片机可以立即中断正在执行的程序，执行特定的中断服务程序。
这样可以提高系统的实时响应能力，使得单片机可以及时地对外部事件做出相应。
在单片机的中断输入中，有两个重要概念，即中断源和中断向量表。
中断源是指能够触发中断的事件或信号源，比如定时器溢出、外部中断引脚状态改变等。
当中断源发生时，会向单片机发送中断请求信号，让单片机进入中断服务程序。
中断向量表则是一张记录不同中断源对应的中断服务程序地址的表格。
当中断请求发生时，单片机会根据中断源的编号在中断向量表中查找对应的中断服务程序的入口地址，并跳转到该地址开始执行中断服务程序。
2. 输出控制输出控制是指通过单片机的输出端口，控制与之连接的外部设备的状态或行为。
利用单片机的输出控制，可以实现对灯光、蜂鸣器、电机等外部设备的控制。
在单片机的输出控制中，需要了解的概念是输出端口和控制寄存器。
输出端口是单片机上的一个或多个引脚，通过这些引脚可以向外部设备发送电平信号。
每个输出端口都有一个对应的控制寄存器，用于设置引脚输出的电平值。
控制寄存器中的位控制引脚的输出状态，一般包括设置引脚为输出模式或输入模式，设置引脚输出高电平还是低电平等功能。
通过对输出端口的设置和控制寄存器的配置，可以实现对外部设备的状态或行为进行控制。
3. 单片机指令的中断输入和输出控制在单片机的编程中，为了实现中断输入和输出控制功能，需要掌握一些相关的指令和编程技巧。
首先是中断输入方面，单片机一般提供了一些专门的中断指令，如"使能中断"、"屏蔽中断"、"清除中断标志位"等指令。
8071第七章输入输出接口技术第一节内容2009.01.20(第三稿)
2.I/O端口独立编址
优点：
I/O端口的地址空间独立 控制和地址译码电路相对简单 专门的I/O指令使程序清晰易读 I/O指令没有存储器指令丰富
缺点：
80x86采用I/O端口独立编址
2013年8月1日星期四 中北大学《微机原理及接口技术》 37
Байду номын сангаас
2.I/O端口独立编址
特点：
00000H 内存 地址
12
7.1.3 I/O接口的主要功能
对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节，输入接口有缓冲环节 实际的电路常用： 输出锁存缓冲环节，输入锁存缓冲环节 对信号的形式和数据的格式进行变换 微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量 对I/O端口进行寻址 与CPU和I/O设备进行联络
中北大学《微机原理及接口技术》 24
2013年8月1日星期四
外设接口
输入接口 输出接口 并行接口 串行接口
数字接口
模拟接口
2013年8月1日星期四
中北大学《微机原理及接口技术》
25
输入输出接口的特点
输入接口：
要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）
输出接口：
要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）
中北大学《微机原理及接口技术》
6
7.1.2 I/O接口概述
为什么需要I/O接口（电路）？
多种外设
微机的外部设备多种多样
工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作 速度方面彼此差别很大
它们不能与CPU直接相连 必须经过中间电路再与系统相连 这部分电路被称为I/O接口电路
微机原理精彩试题库(修订版)
微机原理与接口技术试题库第一章基础知识一、填空1、计算机中采用 2 进制数，尾符用 B 表示。
2、西文字符的编码是 ASCII 码，用 1 个字节表示。
3、10111B用十六进制数表示为 17 H，八进制数表示为 27 O。
4、带符号的二进制数称为真值；如果把其符号位也数字化，称为原码。
5、已知一组二进制数为-1011B，其反码为 10100B ，其补码为 10101B 。
6、二进制码最小单位是位，基本单位是字节。
7、一个字节由 8 位二进制数构成，一个字节简记为 1B ，一个字节可以表示 256 个信息。
8、用二进制数表示的十进制编码，简称为 BCD 码。
9、8421码是一种有权BCD 码，余3码是一种无权BCD 码。
二、选择1、计算机中采用 A 进制数。
A. 2B. 8C. 16D. 102、以下的 C 编码是一种有权码。
A. 循环码B. BCD码C. 8421码D. 余3码3、八进制数的尾符是 B 。
A. BB. OC. DD. H4、与十进制数254等值的数是 B 。
A. 11111110B. 11101111C. 11111011D. 111011105、下列不同数制表示的数中，数值最大的是 C 。
A. 11011101BB. 334OC. 1219DD. DAH6、与十六进制数BC等值的数是 B 。
A. 10111011B. 10111100C. 11001100D. 110010117、下列字符中，ASCII码值最小的是 A 。
A. KB. YC. aD. i8、最大的10位无符号二进制整数转换成十进制数是 C 。
A. 51B. 512C. 1023D. 10249、A的ASCII码值为65D，ASCII码值为68D的字母是 C 。
A. BB. CC. DD. E10、下列等式中，正确的是 D 。
A. 1KB=1024×1024BB. 1MB=1024BC. 1KB=1024D. 1MB=1024×1024B第二章微型机系统概述一、填空1、计算机的发展经历了 4个时代，微型机属于第 4 代计算机。
计算机组成原理(第七章 输入输出系统
第七章输入输出系统第一节基本的输入输出方式一、外围设备的寻址1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。
2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。
3．CPU与外围设备进行通信有三种类型：（1）CPU向外围设备发出操作控制命令。
（2）外围设备向CPU提供状态信息。
（3）数据在CPU与外围设备之间的传递。
历年真题1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。
（2002年）【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。
统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。
由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。
【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。
二、外围设备的定时1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。
2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。
程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。
历年真题1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。
（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。
程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。
第7章 中断系统
可 屏 蔽 中 断 请 求
软件中断
硬件中断
小结： 中断分类及中ຫໍສະໝຸດ 类型码8086/8088系统最多可处理256级不同类型的中断。
可屏蔽中断(INTR) 外部中断(硬件中断) 非屏蔽中断(NMI，中断类型码2) 中断分类 单步中断(中断类型码1) 内部中断(软件中断) 断点中断(中断类型码3) 溢出中断(中断类型码4) Int n 中断
器退出暂停状态，响应中断，进入中断处理程序。
若现行指令为WAIT指令，且 TEST 引脚加入低电平信号， 则中断请求信号INTR产生后，便使处理器脱离等待状态，响 应中断，进入中断处理程序。
HLT： 暂停指令
(4) 8259A连续两次接收(2个总线周期) INTA = 0的中断 响应信号后，便通过总线将中断矢量号送CPU。 (5) 保护断点。将标志寄存器内容、当前CS内容及当前IP 内容压入堆栈： (SP)←(SP)-2
((SP)+1：(SP))←(PSW)
(SP)←(SP)-2 ((SP+l：(SP))←(CS) (SP)←(SP)-2 ((SP)+1：(SP))←(IP)
(6) 清除IF及TF(IF←0，TF←0)，以便禁止其它可屏蔽中 断或单步中断发生。 (7) 求中断程序的入口地址 ：根据8259A向CPU送的中断 矢量号n求得矢量地址，再查中断矢量表，得相应中断处理程 序首地址(段内偏移地址和段地址)，并将 位首地址置入CS及
7.1 概述
中断和异常是处理器处理突发事件时所采取的两种不同 的处理方法，具体来说，中断指的是处理器暂停当前的程序， 转而去处理中断事件；而异常虽然也会对异常事件作出反应， 但不一定会暂停当前的程序。 在8086/8088处理器时代，中断主要包括外部中断 和 内 部中断两种。 在386/486等32位处理器时代，内部中断的数量和功能被 扩充，习惯上，称内部中断为异常，而中断则主要指外部中 断。
微机原理试题库2
微机原理与接口技术试题库第七章输入输出及中断一、填空1、接口的基本功能是输入输出。
3、外设和接口之间传送的数据可以是行数据和行数据。
4、三种I/O传送方式是指：传送、传送和传送。
5、程序控制传送方式又分为：传送和传送方式。
6、DMA传送方式是指：。
7、8237芯片是一种高性能的可编程控制器。
8、DMAC是指。
9、外部中断也称为中断，由CPU某一引脚信号引起。
10、内部中断又称中断，是在程序运行过程中，为处理意外情况或调试程序而提供的中断。
11、中断处理包括中断、中断、中断和中断。
12、CPU每次只能响应中断源的请求。
13、CPU响应外部中断请求的条件是：现行指令周期内，中断允许标志，现行指令。
14、中断处理要完成的操作有：关中断，保存，形成，执行，恢复。
15、中断返回的指令是，关中断的指令是。
16、8086可以处理种不同类型的中断源。
每一个中断源都有一个唯一的码，CPU用其识别不同的中断源。
17、硬件中断由外部硬件产生，分为中断和中断。
18、INTR引脚上来的中断是中断，NMI引脚引入的中断是中断。
19、中断不受中断允许标志位IF的屏蔽。
20、存放中断向量的内存空间被称为。
8086中这段空间为1kB，被安排在到的空间。
21、0型中断指中断，中断类型码为。
22、1型中断指中断，中断类型码为。
23、3型中断指中断，中断类型码为。
24、4型中断指中断，中断类型码为。
25、8086每响应一次中断，需要连续执行个中断响应总线周期，产生中断响应信号。
26、8086系统中，中断的优先级最高，中断的优先级最低。
27、8259是一个可编程的，用来管理的中断请求。
28、8259芯片中，IRR是寄存器，IMR是寄存器，ISR是寄存器，PR是。
29、一片8259可以管理级中断，两片8259可用来管理级中断。
30、全嵌套方式中，中断优先权是的，IR0，IR7。
31、特殊全嵌套与全嵌套的不同之处在于：开放，只屏蔽的中断请求。
第七章 输入输出(IO)系统
一、选择1、计算机所配置的显示器中，若显示控制卡上双薪存储器的容量是1MB，则当采用800×600像素的分辨率时，每个像素最多可以有（C）种不同的颜色。
A.256B.65536C.16MD.40962、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量约为（B）A.256MB.1MC.256KBD.32MB3、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色总数为256色，则刷新存储器每单元字长是（A）A.1个字节B.2个字节C.256个字节D.1024个字节4、若计算机屏幕上每个像素的灰度级为256，则刷新存储每个单元的宽度是。
5、显示汉字采用点阵字库，若每个汉字用16×16的点阵表示，7500个汉字的字库容量是240KB 。
6、磁盘存储器的等待时间通常是磁盘旋转半周所用的时间。
7、某磁盘的转速为7200r/min，传输速度为4MN/s，控制器开销为1ms，要保证读或写一个512B的扇区的平均时间为11.3ms。
那么，该磁盘的平均寻道时间不超过（D）A.3.9msB.4.7msC.5.5msD.6.1ms8、一个磁盘的转速为7200转/分，每个磁道有160个扇区，每扇区有512字节，那么理想情况下，其数据传输率为（C）A.7200×160KB/s B.7200KB/sC.9600KB/sD.19200KB/s9、某计算机系统中，假定硬盘以中断方式与处理机进行数据输入输出，以16位为传输单位，传输率为50KB/s，每次传输的开销（包括中断）为100个CPU时钟，处理器的主频为50MHz，请问软盘数据传送时占处理器的时间比例是10、设一个磁盘盘面共有200个磁道，盘面总存储容量60MB，磁盘旋转一周的时间为25ms，每磁道有8个扇区，各扇区之间有一间隙，磁头通过每个间隙需 1.25ms。
则磁盘通道所需最大传输率是11、下列有关程序中断I/O方式的叙述中，错误的是（D）A. 程序中断I/O方式是CPU和外设能够并行工作B. 中断I/O方式下，外设和CPU直接交换数据C. 中断I/O方式下，CPU会有额外的开销用于断点、现场的保护和回复等D. 中断I/O方式适用于像磁盘一类的高速设备12、指令执行结果出现异常而引起的中断是（B）A.I/O中断B.程序性中断C.机器校验中断D.外中断13、主存故障引起的中断是（C）A.I/O中断B.程序性中断C.机器校验中断D.外中断14、为了实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是（B）A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存15、在中断处理过程中，完全由硬件自动执行的步骤是（A）A.保存中断点B.识别中断点C.保存将被中断服务程序破坏的通用寄存器的内容D.返回中断点16、在蛋鸡中断系统中，CPU一旦响应，则立即关闭中断允许标志，以防止本次中断任务结束前同级的其他中断产生另一次中断进行干扰。
6__输入输出和中断
图6－3为无条件输入方式应用实例，CPU可以随时 读入开关的状态，开关闭合时，对应的数据位为0，开关 打开时，对应的数据位为1。图6－4为无条件输出方式的 应用实例，当某输出数据位为1时，对应的发光二极管点 亮，反之，则熄灭。
图6－3 无条件输入方式
图6－4 无条件输出方式
6.2.2 查询传送方式
为了与I/O接口的信息交换，CPU就像为内存单元分 配地址那样为每个端口分配一个地址（称为端口地址）。 当一个I/O接口有多个端口时，为管理方便，通常是为其 分配一个连续的地址块，这个地址块中最小的那个地址称 为接口的基地址。
所有的端口都需要编址，常用的编址方式有两种：一 是I/O端口与内存单元统一编址；二是I/O端口独立编址。 （1） I/O端口与内存统一编址 该编址方式又称为存储器映射编址方式，即将每个 I/O端口都当作一个存储单元对待。CPU将地址空间的一 部分划给I/O接口，在此范围内，给每个端口分配一个具 体的地址，故每个端口地址将占用存储器的一个地址。 统一编址的优点是：不需要设置专门的访问I/O端口 的指令，可以用访问外部RAM的指令来访问I/O端口，为 访问外设带来了很大的灵活性；端口地址可以有较大的编 址空间，安排较灵活。 统一编址的缺点是：I/O接口占据了一部分地址空间， 减少了内存可用的地址范围；从指令形式上不易区分当前 指令是对RAM进行操作还是对端口进行操作。
图6－1 接口的基本构成
①数据输入/输出寄存器 —— 暂存输入/输出的数据 ②命令寄存器 —— 存放控制命令，用来设定接口功 能、工作参数和工作方式 ③状态寄存器 —— 保存外设当前状态，以供CPU读 取 ④译码电路——根据地址总线信息选中某一个寄存器。 ⑤控制逻辑——控制各部分协调工作。
（2）接口电路传送的信息 图6－2为CPU通过接口与外设的连接示意图。通过 接口传送的信息包括数据信息、状态信息和控制信息。
微机原理 第七章中断控制器
CAS2
3
2 . 8259A的编程结构和工作原理
4
编程结构 （1）上半部分：处理部件 中断请求寄存器IRR 中断优先级裁决器PR 当前中断服务寄存器ISR （2）下半部分：7个寄存器 ICW1～ICW4 OCW1～OCW3
5
中断请求寄存器IRR
保存8条外界中断请求信号IR0-IR7的请求状态 Di位为1表示IRi引脚有中断请求；为0表示无请求
1. 中断优先权管理方式： 可见，8259A （1) 全嵌套方式 （2）特殊全嵌套方式 有多中工作方式， （3）自动循环方式 （4）特殊循环方式 使用起来很灵活， 2. 屏蔽中断源的方式 不易掌握，所以介 （1）普通屏蔽方式 （2）特殊屏蔽方式 绍编程之前，先对 3. 中断结束方式 其工作方式分类进 （1） 自动结束（AEOI)方式 行简要的介绍。 （2） 非自动结束（EOI)方式： ① 普通EOI方式；② 特殊EOI方式 4. 系统总线的连接方式(8259A级连方式） （1） 缓冲方式 （2）非缓冲方式 5. 中断请求的引入方式 （1） 边沿触发 （2）电平触发 （3）中断查询
• 优先级特殊循环方式：初始优先级队列是由编程确定的。 也可由操作命令字OCW2来设定。
10
2、屏蔽中断源的方式
• 普通屏蔽方式：8259A的每个中断请求输入端都可以通过 对应屏蔽位的设置被屏蔽，通过设置操作命令字OCW1使 屏蔽器中任一位或几位置1（对中断的屏蔽总是暂时的， eg：计算机网络通信）
5.
6.
16
五、中断响应过程（CPU与8259A的操作过程）
1、申请中断 外设 对应IR0 ~ IR7为“1”， 为“1” CPU的INTR输入“1”，申请中断。 2、响应中断的条件 CLI 使 IF = 0，禁止中断。 STI 使 IF = 1，允许中断。 判优后使INT
硬件7-输入输出接口
3、电气特性：每条线上的信号传送方向、有效电 平范围。 4、时间特性：每条线上的信号在什么时间上有效。
总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速率。
总线带宽是衡量总线性能的重要指标，
单位：兆字节每秒(MB/s)。
【例】(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字 节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周 期，总线时钟频率为33MHz，则总线带宽是多少? (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线 时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?
(3)外部总线:主机与外部设备以及计算机与计算机之 间使用的总线。
7.4.2 总线标准
相同的指令系统，相同的功能，不同厂家生产的各功 能部件在实现方法上几乎没有相同的，但各厂家生产的相同 功能部件却可以互换使用，其原因在于它们都遵守了相同的 系统总线的要求，这就是系统总线的标准化问题。
1、物理特性：指总线的物理连接方式，包括总线 条数、连线的插头、和插座形状、引脚排列方式 和次序等。
7.2.3 直接存储器访问——DMA方式
前两种方式以CPU为中心，占用CPU时间，DMA
方式以内存为中心，由专门的 DMA控制器向CPU请
求并接管总线的控制权，但需要利用系统的地址、
数据和控制总线。
一、 DMA方式的定义
直接存储器存取方式——DMA（Direct Memory Access）方式，是一种没有CPU参与的、在高速外 设与存储器之间直接进行数据传输的控制方式。
路
CR
控制 寄存器
数据 状态 控制
I/O 设备
都由数据 总线传送
一、组成
寄存器组、控制逻辑电路、主机与接口和接口与I/O设备之 间的信号联接线、地址线、数据线等信号线。
微机原理第七章 输入输出方法及常用接口电路
编程并行接口芯片8255A
二、 8255的内部结构
编程并行接口芯片8255A
三、8255的引脚功能
PA3 PA2 PA1 PA0 RD CS GND A1 A0 PC7 PC6 PC5 PC4 PC0 PC1 PC2 PC3 PB0 PB1 PB2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 PA4 PA5 PA6 PA7 WR RESET D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 VCC PB7 PB6 PB5 PB4 PB3
8251可编程通信接口
二、8251的结构和引脚特性
数据总线缓冲器
状态 缓冲器
发送数据/命 令缓冲器
接收数 据缓冲 器
RESET CLK C/D RD WR CS DTR DSR RTS CTS
读/写 控制电 路
发送器 P S
TxD
发送 控制 接收 控制 接收器 S P
TxRDY TxE TxC RxRDY SYN DET RxC RxD
输入/输出接口概述
五、 I/O接口的分类 通用接口 专用接口 串行接口 并行接口
编程并行接口芯片8255A
一、 8255A的主要特性
有3个8位并行数据I/O口PA、PB和PC口及1个8位控 制口CWR。 可编程设置方式0、方式1、方式2三种不同的工作方 式，用于无条件传送、查询传送和中断传送。 有两个控制字决定8255A的工作方式，通过编制初始 化程序，使用OUT指令从控制寄存器端口写入。有 一个状态字可供查询，使用IN指令从C端口读出。 提供兼容的TTL电平接口，原则上适用于需并行输入 输出的I/O设备。
微机原理及接第七章中断技术可编程中断控制器(Intel 8259A)口技术
A/D转换器 开关量输入 D/A转换器 开关量输出
键盘 数字化仪 点阵打印 CRT 显示 光笔 图形输入 激光打印 液晶显示 声音输入 喷墨打印 绘图仪 X-Y记录仪 扫描仪
硬盘 软盘 光盘 磁带
微机控制各类接口框图
二、 CPU 与外设之间的接口信息
1. 数据信息 (DATA) CPU与外设交换的基本信息是数据， 有三种类型： (1) 数字量 由键盘、光电输入机等输入的信息。
译 码 器 三态缓 冲器 G
A15～A0 M/ IO
INTA INTR
中断允许 触发器
工作原理：若输入设备准备好数据，且中断允许，则通 过中断请求触发器发INTR。如果IF=1，则CPU在当前指 令执行完后，进入中断响应周期，发INTA，待到中断类 型号，进入中断服务实现数据传送。
外 设 准 备 数 据
3. 控制信息 (CONTROL)
CPU通过接口输出用以控制外设工作的信息。 例如控制I/O 设备启动或停止等。
AB CPU DB CB DATA STATUS I/O 设备
1 I/O 接口 2
3 CONTROL
CPU 与外设之间的接口信息
三、接口的功能
接口用以解决CPU与外设连接时存
在的矛盾，一般有以下功能： 1. 数据缓存：匹配不同的数据传送速率。 2. 端口寻址：选择某一外设，某一端口。 3. 命令译码：解释CPU输出的命令，产生相 应的操作控制信号。
4. 同步控制：协调时序上的差异。
8.2
I/O 端口的编址方式
接口电路中能被CPU访问的寄存器或某 些特定器件称为I/O端口。I/O端口分为数据 端口、状态端口和命令端口。
AB
CPU 1 I/O 接口 2 DATA
微机原理、汇编语言与接口技术 第七章 习题答案 人民邮电出版社(周杰英 张萍 郭雪梅 著)
第7章输入/输出接口习题与参考答案这一章的习题与参考答案分为两大部分，一部分是输入输出概述及DMA控制器的习题与参考答案；另一部分是中断及中断控制器部分的习题与参考答案。
一、输入输出概述及DMA控制器的习题与参考答案1、请说明为什么输入接口的数据缓冲寄存器必须有三态输出功能而输出接口却不需要的原因。
解：输入接口的数据缓冲寄存器的输出端是直接接在数据总线上的，如果数据寄存器没有三态输出功能，则无论数据寄存器被寻址选中或未被选中，其数据都会被送上数据总线，若此时总线上真正要传送的数据与该输入缓存器的内容不一致时，就会发生总线冲突。
所以，输入接口的数据缓冲器必须有三态输出功能，以便当接口未被寻址选中时，其输出端处于高阻态，从而与总线隔离。
对于输出接口来说，是输入端与数据总线相连，而输出端是与外设相连，因此其输出不影响总线状态；另外，一个外设一般只与一个输出数据缓存器相连，因此输出接口的数据缓存器无须有三态输出功能。
2、8086/8088CPU中哪些寄存器可以用于I/O寻址？若I/O端口地址分别是10H和100H，分别写出向这两个端口写入73H的程序段。
解：8086/8088CPU内可以用于I/O寻址的寄存器为AL、AX和DX。
向端口10H写入73H的程序段为：MOV AL，73HOUT 10H，AL向端口10H写入73H的程序段为：MOV AL，73HMOV DX，100HOUT DX，AL3、图为7段显示器接口，显示器采用共阳极接法，试编写程序段，使AL中的一位十六进制数显示于显示器上。
输出锁存器地址为40H。
解：TABLE DB 3FH，06H，5BH，4FHDB 66H，6DH，7DH，07HDB 7FH，67H，77H，7CH，DB 39H，5EH，79H，71HLEA BX，TABLEXLA TOUT 40H，AL4、PC/XT机有哪些输入输出方式？各自的特点如何？DMA控制器应具备哪些功能？解：无条件方式：需要外设处于就绪状态，硬件简单；查询方式：CPU需要不断地查询外设是否就绪，浪费CPU时间，硬件较简单；中断方式：外设准备好后，向CPU发中断请求，请求CPU完成数据传输，外设与CPU 并行；硬件又比前两者复杂。
第七章 输入输出
20
• System.in
–程序启动时由Java系统自动创建的流对象，它是 原始的字节流，不能直接从中读取字符，需要对 其进行进一步的处理
• InputStreamReader(System.in)
–继承自字符流基类Reader –以System.in为参数创建一个InputStreamReader流 对象，相当于字节流和字符流之间的一座桥梁， 读取字节并将其转换为字符
15
置所有送往Stream的数据 的数据 置所有送往2.2• 通 Nhomakorabea处理文本文件
字符流
• 字符流的抽象类——Reader和Writer
–java.io包中所有字符流的抽象基类 –Reader提供了输入字符的API –Writer提供了输出字符的API –多数程序使用这两个抽象类的一系列子类 来读入/写出文本信息
28
类Write的相关方法
• • • • • • • • void close() void flush() void write(char[] cbuf) void write(char[] cbuf, int off, int len) void write(int c) void write(String str) void write(String str, int off, int len) 见例Ex6-2, Ex6-3，创建一个文本文件，并往 里写文本。
• JDK5后采用新的java.util.Scanner类能够 包装处理字符数据源，可以从scanner里 一次抽取一组字符，把它们解释成整数， 长整数，浮点数和字符串等。 如：Scanner sc = new Scanner(System.in); 如果知道从标准输入中读取的数据类型， 如输出：“请输入你的年龄：” int age = sc.nextInt();
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（2 ） 8259A的引线
8259A是28个引脚的双列直插芯片，其引脚如图 7-12所示。
●D7～D0——双向三态数据线，它可直接与数据总线连接。
●IR0～IR7——中断请求输入线，其中IR０优先权最高，IR7最低。 ●INT——中断请求输出，接CPU的中断请求线INTR。 ●INTA—— 中断响应输入，接受CPU发来的中断响息，这一组信息的字节数由编程决 定（在DMAC初始化时），只要在DACK有效之前DREQ保持有效即 可。一旦DACK有效，不管DREQ是否有效，DMAC一直不放弃总线 控制权，直到整个数组传送完。
请求传送方式 ● 又称查询传送方式。
DMAC（DMA控制器）的基本功能 DMAC应该具有如下功能： （1） 能接收外设的请求，向CPU发出DMA请求信号。 （2） 当CPU 发出DMA响应信号后，DMAC接管对总线 的控制，进入DMA方式。 （3） 能寻址存储器，即能输出地址信息和修改地址。 （4） 能向存储器和外设发生相应的读/写控制信号。 （5） 能控制传送的字节数，判断DMA是否结束。
7.5.1 8259A的功能、结构及工作原理
1.功能
● Intel 8259A 是与8086系列CPU兼容的可编程中断控制器， 它的主要功能为：
（1） 具有8级优先权控制，通过级连可扩展至64级优先权控制。 （2） 每一级中断都可以屏蔽或允许。 （3） 在中断响应周期，8259A可提供相应的中断向量号（中断类型号）。 （4） 8259A的工作方式，可通过编程来进行选择。
1.外部中断的响应及中断响应周期时序 ● CPU采样到非屏蔽中断请求时，自动提供中断类型号2，然后 根据中断类型号，查找中断向量表指针，其后的处理与内部中断 一样。
2.外部中断处理过程
● 如果把CPU中断响应周期的动作和前面讲到的中断响应过程结合 起来，当一个可屏蔽中断被响应时，CPU实际执行了7个总线周期。
● SP/EN从程序/缓冲器允许信号，是一个双功能信号。
3. 8259A的工作原理
● 8259A的工作原理是通过其内部各处理部件的工作过程来体现的。
7.5.2 8259A的编程
8259A的编程分两部分：
初始化编程 工作方式编程
1. 8259A的初始化编程
● 8259A的初始化命令字共4个（ICW1～ICW4）。不是任何情况下 都需要设置4个命令字，可根据8259A的使用情况来选取，它们设置 过程如图6.13所示。
第 7 章
输入/输出和中断
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
外设接口的一般结构 CPU与外设交换数据的方式 中断 8086/8088的中断系统 8259A可编程中断控制器 8237DMA控制器
7.1 外设接口的一般结构
● 一个简单的外设接口框图如图7-1所示，从图中可以看出 CPU通过一个外设接口同外设之间交换的信息主要有三类： 数据信息、状态信息、控制信息。
2. 结构
（1） 8259A的内部结构 它由
中断请求寄存器IRR（Interrupt Request Register） 优先权电路 中断服务寄存器ISR（INService Register） 中断屏蔽寄存器IMR（Interrupt Mask Register） 数据总线缓冲器 读写电路 控制逻辑和级连缓冲/比较器 组成
中断源
● 引起中断的事件称为中断源，通常中断源有以下几种：
(1) (2) (3) (4) (5)
输入、输出设备: 如键盘、显示器和打印机等; 数据通道: 如磁带等; 实时控制过程中的各种参数; 故障源: 如掉电保护等; 控制系统的现场测试信号以及软件中断。
● 为了满足上述各种条件下的要求,中断系统应具有以下 功能 :
（6） 在DMA传送结束后，能结束DMA请求信号，释 放总线，使CPU恢复正常工作。
7.3 中断
7.3.1 概述
● 中断是外设随机地（指主程序运行到任何一条指令时）或程序预先 安排产生中断请求信号，暂停CPU正在运行的程序，转入执行称为中 断服务的子程序，中断服务完毕后，返回到主程序被中断处继续执行 的过程。
2 内部中断的处理过程 ．
●8086/8088中的各种中断的响应和处理过程是不相同的。主要 区别在于如何获取相应的中断类型码。
●对于专用中断，中断类型码是自动形成的。 几种类型码为：类型0、1、3、4
●对于INT n指令，其类型码为指令中给定的n。
7.4.3 外部中断——硬中断
● 8086/8088CPU为外部设备提供了两条硬件中断信号线， 即NMI和INTR中断请求信号。
● CS——片选信号线，当该脚为低电平时，8259A被选中。
● WR——写控制信号线，当为低电平时，CPU向8259A写入控 制信号。
● RD——读控制信号线，当为低时，可将8259A内部寄存器的 信息读至数据总线。
● A0——用以选择8259A内部不同寄存器。通常与地址总线A0 相连接。 ● CAS0～CAS2级连信号，对于主8259A，它们是输出线，而对 于从8259A，它们是输入线。
周期挪用（Cycle Stealing ）
● 利用CPU不访问存储器的那些周期来实现DMA操作，此时DMAC可 以使用总线而不用通知CPU也不会妨碍CPU的工作。这种方法的关键是 如何识别合适的可挪用的周期，以避免同CPU的操作发生重叠。
周期扩散
● 这种方法会使CPU的处理速度减慢，而且CPU时钟周期的加宽是有 限的。因此用这种方法进行DMA传送，一次只能传送一个字节。
（1）写初始化命令字ICW1 ——芯片控制字 图7-14 ICW1的格式 （2） 写初始化命令字ICW2 ——中断类型控制字用来定义中断类型码的高5位
其格式如图7-15所示
（3） 写初始化指令字ICW3 ——主/从片初始化 图7-16 ICW3的格式 （4） 写初始化命令字ICW4 ——方式控制字
1.能实现中断响应、中断服务和中断返回 2.能实现中断优先级排队 3.能实现中断嵌套
7.3.2 中断过程与中断管理
1.中断过程
● 对于不同的微机系统，CPU中断处理的具体过程不尽相同，
但是一个完整的中断基本过程应包括：中断请求、中断判优、 中断响应、中断处理及中断返回等五个基本过程。
中 断 请 求
保留现场 Y 外设A中断服务程序 Y
A申请服务? N B申请服务?
N
Y C申请服务? N 恢复现场
外设B中断服务程序
外设C中断服务程序
图6-6 软件查询方式流程图
7.4 8086/8088的中断系统
7.4.1 中断结构
1.中断分类 ● 8086/8088CPU可以处理256种类型的中断源，这些中断源可分为 硬件中断和软件中断两大类。 2.中断向量表
无条件传送方式
● 无条件传送方式又称同步传送方式。主要用于外设工作的时间 已知的场合，外设必须在微处理器限定的指令时间内准备就绪， 并完成数据的接收或发送。
● 通常采用的办法是： 把I/O指令插入到程序中，当程序执行到该I/O指令时，外设必定已为 传送数据作好了准备，于是在此指令时间内完成数据传送任务。
CPU实际执行了7个总线周期 （1） 执行第一个INTA周期
（2） 执行第二个INTA周期
（3） 执行一个总线写周期
（4） 执行一个总线写周期
（5） 执行一个总线写周期 （6） 执行一个总线读周期 （7） 执行一个总线周期，从中断向量表中取出中断服务程 序入口地址的段值送CS。对于非屏蔽与软中断跳过第(1)、(2) 步，从第(3)步开始执行到第(7)步。
7.4.4 各类中断的优先权及中断响应
● 8086/8088系统中，中断优先权排队次序从高到低为： 除 法出错、INTn、INTO、NMI、INTR、单步中断。除单步 之外的内部优先权最高，其次是非屏蔽中断，再次是可屏蔽 中断，而单步最低。
中断响应和处理流程如图6-10所示。
7.5 8259A可编程中断控制器
图7-17 ICW4 的格式
A0
0
D7
A7
D6
A6
D5
A5
D4
1 ICW1 识 别 位
D3
LTIM
D2
D1
D0
IC4 1 = 需要ICW4 0 = 不需要ICW4 1 = 单片 0 = 级连 调用地址间隔 1 = 间隔为4 80X86中不用 0 = 间隔为8 1 = 电平触发 0 = 边沿触发 中断向量地址 的A7~A5 （只用于MCS80/85）
中 断 判 优
中 断 响 应
中 断 处 理
中 断 返 回
2. 中断优先权
（1） 软件查询方式
●软件查询优先方式是最简单的中断优先处理方式。图6.5显示 了采用软件查询方式的接口电路。 （2）硬件优先权排队电路
●硬件优先权排队方式常用的有两种：
① 简单硬件方式——菊花链法或链式优先权排队电路。链式优先 权排队逻辑电路如图6.7所示。 ② 专用硬件方式——可编程的中断控制器。采用可编程中断控制 器，是当前微型计算机系统中解决中断优先权管理的常用办法。 详细说明将在本章第5节介绍。
● 在8086系统中，允许引入256种类型中断源（类型码为0～255）， 相应有256个中断服务程序首址。存放中断地址的一段内存空间称中 断向量表。
7.4.2 内部中断——软中断
●在8086/8088系统中，通过执行中断指令或由CPU本身启动的中断称 为内部中断（也称软件中断）。除单步中断外，内部中断无法用软件 禁止，即不受中断允许标志IF的影响。 1.内部中断的类型 （1） 0型中断——除法出错中断 （2） 1型中断——单步中断 （3） 3型中断——断点中断 （4） 4型中断——溢出中断 （5） INT n指令中断
7.1.3 控制信息
● 控制信息是由CPU发出的，用于控制I/O接口的工作方式以及外设 的启动和停止等等。状态信息和控制信息以及数据信息，通常都以数 据形式通过数据总线传送，这些信息在I/O接口中分别存放在不同的 端口中。