微机原理习题7参考答案
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习题7参考答案
7.1 什么是I/O接口?为什么在CPU和外部设备之间需要有I/O接口电路?
参考答案:
I/O接口是CPU与外设通信所需的电路,是CPU与外设的联系桥梁。
因为外部设备的功能各异且种类繁多,有的为输入设备,有的为输出设备,还有的既可以作为输入设备也可以作为输出设备;每种外部设备又具有不同的工作原理,使用不同的信息格式,有的是数字信息,有的是模拟信息,有并行信息,也有串行信息;同时,外部设备一般都是机械式或机电结合式的,它们的速度相对于高速的CPU来说要慢得多。因此,须通过I/O接口部件把外部设备与CPU连接起来,完成它们之间的信息格式转换、速度匹配及某些相关控制。
7.2 I/O接口电路的主要功能是什么?一般的I/O接口电路由哪些部分组成?
参考答案:
I/O接口电路主要功能:
(1)地址译码或设备选择功能
(2)数据缓冲功能
(3)输入/输出功能
(4)信息转换功能
(5)中断请求与管理功能
(6)可编程功能
其中前4种功能一般接口都需要
I/O接口电路组成部分:
I/O接口电路一般都由端口寄存器和控制逻辑两大部分组成。其中端口寄存器包括数据缓冲寄存器、控制寄存器和状态寄存器,它们是接口电路的核心;控制逻辑电路包括数据总线缓冲器、地址译码、内部控制逻辑、联络控制逻辑。
7.3 什么叫端口?通常有哪几类端口?
参考答案:
端口是指I/O接口电路中能被直接访问的寄存器或某些特定器件。端口通常有三类,分别为:数据端口、状态端口和命令端口。
7.4 I/O端口的编址方式有哪几种?各有什么优缺点?
I/O端口编址通常有两种方式,一种是I/O端口地址与存储器地址统一编址方式;另一种是I/O端口地址独立编址方式。
统一编址优点是无需专门的I/O指令,CPU可以像访问存储器那样访问I/O端口;缺点是端口占用了部分存储器地址空间,使存储器容量减少。
独立编址优点是端口所需的地址线少,地址译码器较简单;I/O指令执行所需时间少,指令长度短;I/O指令与存储器指令有明显增加区别,使程序编制与阅读较清晰。缺点是增加了I/O读/写控制信号。
7.5 8086系统采用什么样的编址方式,其寻址的具体指令形式是什么?
参考答案:
8086系统采用的是独立编址方式。具体指令为IN和OUT,指令只能在AL或AX寄存器与I/O端口之间进行。I/O端口的寻址方式有直接寻址与通过DX寄存器间接寻址两种,直接寻址的指令只能寻址256个端口(端口地址为0~255),间接寻址的指令可寻址64KB 个端口(端口地址为0~65535)
7.6 I/O地址译码方法的一般原则是什么?
参考答案:
I/O地址译码方法的一般原则是把地址分为两部分:一部分是高位地址线与CPU的控制信号组合,通过译码产生I/O接口芯片的片选信号,实现片间寻址;另一部分是低位地址线直接连到I/O接口芯片,实现片内寻址,即访问片内寄存器。
7.7 CPU与外部设备之间进行信息传送的方式有哪几种?各有什么特点?
参考答案:
CPU与外部设备之间的信息传送方式有四种。
(1)无条件传送方式。优点:程序简单,所需的硬件和软件都比较少、传送速度快,但必须在确信外设已准备好的情况下才能使用,否则就会出错。
(2)程序查询传送方式。优点:硬件线路简单,程序易于实现;缺点是CPU利用率低下,实时性差
(3)中断传送方式。特点:实现了CPU与外设并行工作,大大提高了CPU的效率,一般适合于传送数据量少的中低速外部设备。对于高速外部设备的大批量数据传送不适合
7.8 试述程序查询传送方式的工作原理。
参考答案:
查询传送方式在传送数据前先查询外设的状态,当外设准备好时,CPU执行I/O指令传送数据;若未准备好时,则CPU等待。优点:能较好地协调外设与CPU之间的定时关系,因而比无条件传送方式容易实现准确传送。缺点:该方式需要不断查询外设的状态,大量时间花在等待循环中,当主机与中、低速外设交换信息时,大大降低了CPU利用率。
7.9 与查询方式相比,中断传送方式有什么优点?
参考答案:
优点:提高了CPU的效率;CPU与外设、外设与外设之间能并行工作
7.10 什么是DMA传送?简述其工作过程。
参考答案:
DMA传送:不需CPU干予,由硬件实现存储器与外设之间交换数据。
工作过程:(1)由专用接口芯片DMA控制器(称DMAC) 控制传送过程;(2)当外设需传送数据时,通过 DMAC向CPU发出总线请求;(3)CPU发出总线响应信号,释放总线;(4)DMAC接管总线,控制外设、内存之间直接数据传送.
适合大批量数据传输.