微机原理及接口第八章习题解答

“微机系统原理与接口技术”第八章习题解答（部分）
1. 什么叫总线和总线操作？为什么各种微型计算机系统中普遍采用总线结构？
答：总线是模块与模块之间传送信息的一组公用信号线；而模块间信息传送时与总线有关的操作统称为总线操作；模块间完成一次完整信息交换的时间称为一个总线操作周期。

总线标准的建立使得各种符合标准的模块可以很方便地挂在总线上，使系统扩展和升级变得高效、简单、易行。

因此微型计算机系统中普遍采用总线结构。

2．微机总线有哪些种类？其数据传输的主要过程是什么？
答：微机中目前普遍采用的总线标准包括系统内总线标准和系统外总线标准两类：系统内总线标准一般指微机主板插槽（系统扩展板）遵循的各种标准，如PC/XT总线标准、ISA 总线标准（PC/AT总线标准）、VL总线标准（VESA具备总线标准）、PCI局部总线标准等；系统外总线标准指系统互连时遵循的各种标准，多表现为微机对外的标准接口插头，有时也称为接口标准，如EIA RS-232异步串行接口标准、USB通用串行接口标准、IEEE-488通用并行接口标准等。

一个总线操作周期一般分为四个阶段，即：总线请求及仲裁阶段、寻址阶段、传数阶段和结束阶段。

在含有多个主控制器的微机系统中，这四个阶段都是必不可少的；而在仅含一个主控制器的单处理器系统中，则只需要寻址和传数两个阶段。

3．计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为系统外总线（通信总线）；用于连接微型机系统内各插件板的总线称为系统内总线（板级总线）；CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为片内总线。

4．一次总线的信息传送过程大致可以分为4个阶段，依次为总线请求及仲裁阶段、寻址阶段、传数阶段和结束阶段。

8．同步总线有哪些优点和缺点？主要用在什么场合？
答：同步并行总线时序是指总线上所有信号均以同步时钟为基准，所有接在总线上的设备的信息传输也严格与同步时钟同步。

同步并行总线的优点是简单、易实现；缺点是无法兼容总线上各种不同响应速度的设备，因为同步时钟的速度必须以最慢的响应设备为准，这样总线上的高速设备将无法发挥其高速性能。

同步并行总线一般用于总线上所有设备的响应速度相近的场合。

9．通过联络信号，优点：收发双方不需要同步。

缺点：电路比较复杂，
10．半同步通过同步时钟，实现，并且适当插入等待周期以满足异步访问的要求。

没有等待周期的访问即是零等待。

14．下列陈述中不正确的是（）。

A．总线结构传送方式可以提高数据的传输速度
B．与独立请求方式相比，菊花链式查询方式对电路的故障更敏感
C．PCI总线采用同步时序协议和集中式仲裁策略
D．总线的带宽即总线本身所能达到的最高传输速率
答：A。

15. 下列各项中，不是同步总线协定特点的是（）。

A．不需要应答信号B．各部件的存取时间比较接近
C．总线长度较短D．总线周期长度可变
答：D。

17．什么叫总线周期、时钟周期、指令周期？它们之间一般有什么关系？
答：时钟周期是系统工作的最小时间单位，它由计算机主频决定；总线周期指总线上两个设备进行一次信息传输所需要的时间（如CPU对存储器或I/O端口进行一次读/写操作所需的时间）；指令周期指CPU执行一条指令所需要的时间。

三者之间的关系是：时钟周期是基本动作单位；一个总线周期通常由n个时钟周期组成；而一个指令周期中可能包含有一个或几个总线周期，也可能一个总线周期都没有，这取决于该指令的功能。

18．某系统总线的一个存取周期最快为3个总线时钟周期，在一个总线周期中可以存取32位数据。

若总线的时钟频率为8.33MHz，则总线的带宽为多少MB/s？
答：总线的带宽＝数据宽度×总线周期的最高频率
＝（32/8）Byte×（8.33/3）M/s
＝11.1 MB/s
21．在三线菊花链总线判决系统中，如总线时钟周期为l00ns，每个主控模块的平均传输延时为30ns，试问总线上最多能连几个主控模块？
答：主控模块数目＝100ns/30ns＋1＝4。

注：第一级主控模块无延时。

22．如上题总线系统中实际连了12个平均传输延时为25ns的主控模块，那么总线操作频率最高能允许多少？
答：最高总线操作频率＝1/（25ns×11）＝3.64KHz。

24. 总线握手的作用是什么？常见的握手协定有哪几种？它们各有什么优缺点？
答：总线握手是指控制总线的主模块和其它模块之间遵照各种协定进行高速而可靠的寻址和数据传输；其作用是控制每个总线周期中数据传送的开始和结束，以实现主、从模块间的协调和配合，保证数据传输的可靠性。

常见的握手协定及其特点如下所述：
a)同步总线协议：系统中采用同一时钟信号作为唯一的开始和结束的控制信号。

采用该协
议的总线其控制简单，便于电路设计且适合高速运行；缺点是如果系统中设备的工作速度相差较远的话，该系统只能按最慢的设备决定总线周期，降低了系统的整体性能。

b)异步总线协议：系统中的主从设备通过问答的方式控制工作过程的开始和结束。

采用该
协议的总线其传输速率可按需要调节，系统适应能力很强；缺点是由于主、从两组联络信号必须在总线上经历两个来回的传送，因此导致的传输延迟是同步总线的两倍。

异步总线本质上要比同步总线速度慢、频带宽、周期长。

c)半同步总线协议：综合考虑了同步、异步总线协定的优劣而产生的混合方式，它兼备同
步总线的高速和异步总线的可靠性与适应性。

对快速外设就好像同步总线一样，仅由时钟控制总线周期的起始；对慢速设备则像是异步总线，利用W AIT信号改变总线周期的长度。

d)周期分裂式总线协议：总线写操作仍由单个子周期一次完成，而总线读周期被分解为两
个独立的传输子周期（第一个子周期由主控设备发命令和地址并加以确认，第二个子周期主控设备从总线上读数据），两个子周期之间的空闲时间（受控设备准备数据的时间）可以出让给系统中其他主控器使用。

当系统中有多个主控器时，采用该协议可以充分发挥多主控器并行运行的优势，既能适应慢速外设，又能保持快速传输；缺点是增加了主、从模块的复杂性。

31．在ISA总线上进行16位数据传送需要哪些控制信号？
答：除地址信号（SA0～SA19、LA17～LA23）和数据信号（SD0~SD15）外可能还需
要以下控制信号：
●与存储器操作有关的控制信号：(/SMEMR)/(/SMEMW)或(/MEMR)/(/MEMW)、
/MEM CS16
●与I/O操作有关的控制信号：(/IOR)/ (/IOW)、/IO CS16
●地址锁存信号BALE、数据高字节有效信号SBHE、用于插入等待周期的I/O CH RDY，
以及DMA地址允许信号。

在这些控制信号中，/MEM CS16、/IO CS16以及SBHE信号
是8位数据传送时不需要的。