微机原理第6章习题参考答案

第6章习题参考答案

1．CPU与外部设备通信为什么要使用接口

答：

CPU要与外部设备直接通信会存在以下两个方面的问题：首先是速度问题，CPU的运行速度要比外设的处理速度高得多，通常仅使用简单的一条输入/输出指令是无法完成CPU与外设之间的信息交换的；其次，外设的数据和控制线也不可能与CPU直接相连，如一台打印机不能将其数据线与CPU的管脚相连，键盘或者其他外设也是如此，同时外设的数据格式千差万别，也不可能直接与CPU 连接。所以，要完成CPU与外部各通信设备的信息交换，就需要接口电路以解决以上问题。

2. I/O接口有什么用途

答：

主要由以下几个方面的用途：

a完成地址译码或设备选择，使CPU能与某一指定的外部设备通信。

b状态信息的应答，以协调数据传输之前的准备工作。

c进行中断管理，提供中断信号。

d进行数据格式转换，如正负逻辑转换、串行与并行数据转换。

e进行电平转换，如TTL电平与MOS电平间的转换。

f协调速度，如采用锁存、缓冲、驱动等。

h时序控制，提供实时时钟信号。

O端口有哪两种寻址方式各有何优缺点

答：

I/O端口的寻址方式有存储器映像I/O和I/O映像I/O两种寻址方式。存储器映像I/O

方式是将系统中存储单元和I/O端口的地址统一编址，这样一个I/O端口

地址就是一个存储单元地址，在硬件上没有区别，对I/O端口的访问与存储器的访问相同。其缺点是占用了储存器的地址空间，同时由于存储器地址和I/O 端口在指令形式上没有区别，增加了程序设计的难度。其优点是不需要专门为I/O端口设计电路，可与存储器地址访问硬件混合设计。另一个优点是，由于I/O端口和存储器地址是相同的形式，就可以直接使用与存储器相同的指令，这将会丰富对I/O端口的操作指令。

与存储器映像I/O相反，I/O映像I/O就必须为I/O端口设计专门的硬件电路，其端口地址也是独立于存储器，也有专门的输入/输出指令等其优缺点与存储器映像I/O正好相反。

4.在8086微机系统中有个外设，使用存储器映像的I/O寻址方式该外设地址为01000H。试画出其译码器的连接电路，使其译码器输出满足上述地址要求，译码器使用74LS138芯片。

答：

见图6-1

5.微机系统的输入/输出指什么输入和输出有什么不同

答：

微机系统的输入/输出是指计算机从外部获得信息和从外部设备输出信息。当然，输入是微机系统从外部获得信息，典型的设备如键盘、鼠标等，输出是微机系统将信息送出，典型的设备如显示器、打印机等。

6.在输入/输出电路中为什么常常要用锁存器和缓冲器

答：

输入/输出按方式分为程序控制和DMA两类，程序控制方式又分为同步方式、异步方式和中断方式。

在程序控制方式中，同步方式的软件编程和硬件实现都十分简单，当需要时，就可以直接在需要输入/输出的地方写输入/输出指令。异步方式由于需要根据状态信息进行输入/输出操作，就需要增加必要的“握手”信号电路，程序设计也要包括对状态信息的判断，根据状态信息再决定是继续等待还是将信息读入或输出。中断方式在程序控制输入/输出方式中比较复杂，需要有中断控制器等硬件电路和接口芯片，程序也包括了中断处理程序来完成计算机输入、输出。

DMA是另一类输入/输出方式，在进行输入/输出时，不需要CPU直接参加操作，而仅是将总线空出给DMA控制器使用。当然，DMA方式要求的硬件电路更加复杂。其优点是响应速度快，缺点是需要增加硬件电路。

7、在输入/输出的电路中，为什么常常要用到锁存器和缓冲器答：

一般来说，I/O设备速度比CPU执行速度慢，故输入设备的数据线锁存在端口的锁存器中，CPU从端口中读入数据；输出时CPU将数据“打入”缓冲器后就可以退出，外设从缓冲器取数据。

8、采用异步查询方式时，输入查询和输出查询有什么不同 答：

异步查询方式是根据外设的状态决定下一步操作。输入查询方式是在取数之前通过查询外设的状态判断是否把数据已经准备好，而输出方式是判断上次输出的数据是否已经取走，才决定是否再输出下一个数据。这两种方式的不同是判断缓冲区数据是否存在；对于输入，缓冲区数据已存在时从数据端口读取数据；对于输出，缓冲区为空时才向数据端口输出数据。

9、8086CPU 在执行输入/输出指令时，CPU 的那些控制管脚起作用，什么样的电平有效

答：

8086CPU 的M/IO 管脚是区分输入/输出指令和存储器访问指令的，党委低电平时，是执行输入/输出指令。当然，8086CPU 的读写信号和BHE 信号都在输入/输出指令时起作用。

10、8086CPU 分配的端口地址有何限制为什么

答：

8086CPU 用15~0A A 或7~0A A 形成端口地址，在指令中寻址方式不同。

由于输入/输出常采用的是8位数据传输方式，其数据只可能从低八位或高八位数据线“走”，同时一般对一个外设的访问需要许多地址，这样其端口地址就会不连续。