習題一

1.什么是接口？

接口就是微處理器CPL與外部世界的連接部件，是CPU與外界進行信息交換的中轉

站。

2.為什么要在CPU與外設之間設置接口？

在CPU與外設之間設置接口主要有4個原因：

（1）CPU與外設二者的信號不兼容，包括信號線的功能定義、邏輯定義和時序關系

（2）CPU與外設的速度不匹配，CPU的速度快，外設的速度慢

（3）假設不通過接口，而由CPU直接對外設的操作實施控制，會使CPU處于窮于

應付與外設打交道之中，大大降低CPU的效率

（4）假設外設直接由CPU控制，會使外設的硬件結構依賴于CPU,對外設本身的

開展不利。

3.微型計算機的接口一般應具備那些功能？

微機的接口一般有如下的幾個功能：

（1）執行CPU命令的功能：CPU將對外設的控制命令發到接口電路中的命令存放

器（命令口）中，在經分析去控制外設

（2）返回外設狀態的功能：通過狀態存放潛（狀態口）完成，包括正常工作狀態和

故障狀態

（3）數據緩沖的功能：接口電路中的數據存放器（數據口）對CPU于外設間傳送

的數據進行中轉

（4）設備尋址的功能：CPU某個時刻只能和一臺外設交換數據，CPU發出的地址信

號經過接口電路中的地址譯碼電路來選中I/O設備

（5）信號轉換的功能：當CPU與外設的信號功能定義、邏輯關系、電平上下及工

作時序不兼容時接口電路要完成信號的轉換功能

（6）數據寬度與數據格式轉換的功能：由于CPU處理的數據都是并行的，當外設

采用串行傳送方式時，接口電路就要完成串、并之間的轉換，并進行數據格式的轉

換。

4.接口技術在微機應用中起的作用？

隨著計算機技術的高速開展，計算機的應用越來越廣泛。然而，在微機系統中，微處

理器的強大功能必須通過外部設備才能實現，而外設與微處理器之間的信息交換和通信又

是靠接口來實現的，所以，接口技術成為了一門關鍵技術，它直接影響微機系統的功能和

微機的推廣應用。

5.接口電路的硬件一般由哪幾局部組成？

接口電路的硬件一般由以下幾局部組成：

（I）根本邏輯電路：包括命令存放器、狀態存放器和數據緩沖存放器，是接口電路

中的核心

（2）端口地址譯碼電路：實現設備的選擇功能

（3）供選電路：根據不同任務和功能要求而添加的功能模塊電路。

6.接口電路的軟件控制程序一般包括哪幾局部？

接口電路的軟件控制程序一般包括以下的程序段，各局部程序是相互滲透、融為一體

的：

（1）初始化程序段：對可編程接口芯片進行初始化編程

（2）傳送方式處理程序段：不同的傳送方式（查詢、中斷、DMA方式）程序段不

同

（3）主控程序段；完成接口任務的程序段

（4）程序終止與退出程序段：程序退出前對接口電路中硬件進行保護的程序段

（5）輔助程序段：人一機對話、菜單等

7.接口電路的結構有哪幾種形式？

接口電路的結構主要有四種：

（1）固定式結構：不可編程的接口電路，結構簡單、功能單一、固定

（2）半固定式結構：由PAL或GAL器件構成的接口電路，功能和工作方式可以通

過改寫內部的邏輯表達式來改變，但邏輯表達式一旦燒入芯片，其功能和工作方式

就固定下來了

（3）可編程結構：其功能和工作方式可由編程指定，使用靈活、適應而廣，且種類

繁多

（4）'智能型結構：芯片本身就是一個微處理器，外設的全部管理都山智能接口完成，

如I/O處理器10809或通用單片機

8.CPU與接口之間有哪幾種傳送數據的方式？它們各應用在什么場合？

CPU與接口之間的數據傳送方式主要有查詢方式、中斷方式和DMA方式：

（1）查詢方式：主要用于CPU不太忙且傳送速度不高的情況下。無條件傳送方式

作為查詢方式的一個特例，主要用于對簡單I/O設備的控制或CPU明確知道外設

所處狀態的情況下。

（2）中斷方式：主要用于CPU的任務比擬忙的情況下，尤其適合實時控制和緊急

事件的處理

（3）DMA方式（直接存儲器存取方式）：主要用丁高速外設進行大批量數據傳送的

場合。

9.分析和設計接口電路的根本方法是什么？

分析和設計接口電路通常采用兩側分析法和硬軟件結合法相結合：

（I）兩側分析法：CPU一側，主要是了解CPU的類型、它提供的數據線的寬度、

地址線的寬度、控制線的邏輯定義、時序關系的特點；外設一側，主要是了解被連

接外設的外部特性及被控外設的工作過程

（2）硬軟件結合法：硬件設計主要是合理選用外圍接口芯片、有針對性地設計附加

電路；軟件設計可以采用匯編語言（或高級語言）直接對低層硬件編程，也可以采

用DOS系統功能調用和BIOS調用編程。

10.外圍接口芯片在微機接口技術中的作用如何？你所知道的外圍接口芯片有那些？

略。

11.你認為學習接口技術的難點在哪幾個方面？應如何對付？

略。

習題二

12.什么是端口？

端口是接口電路中能被CPU直接訪問的存放器。

13.I/O端口的編址方式有幾種？各有何特點？

I/O端口的編址方式有兩種一一統一編址方式（存儲器映象方式）和獨立編址方式（I/O

映象方式、專用I/O指令方式）

（I）統一編址方式：從整個尋址空間中劃出一局部給I/O設備，其余的給存儲器，

通過地址碼區分操作對象是存儲器還是I/O,二者的地址碼不重疊。這種方式的優

點是①I/O端口的編址空間大，且易于擴展②I/O指令豐富、功能齊全；缺點是①存

儲器的地址空間減少，達不到系統最大的尋址空間②I/O指令比獨立編址方式的專

用I/O指令長，譯碼時間長，執行速度慢

（2）獨立編址方式：存儲單元與I/O端口分別編址，地址碼重疊，通過操作碼區分

操作對象是存儲器還是I/Oo這種方式的優點是①I/O端口不占存儲器的編址空間，

使存儲器的容量可達系統的最大尋址能力②1/0指令短、執行速度快；指令清晰、

可讀性強：缺點是①DO端口地址范圍一旦確定，不易擴展②I/O指令種類有限，操

作單一

14.設計I/O設備接口卡時，為防止地址沖突，選用I/O端口地址的原則是什么？

為了防止端口地址發生沖突，在選擇I/O端口地址時一般要遵循以下的原則：

(1)但凡被系統配置所占用了的地址一律不能使用

(2)原則上講，未被占用的地址，用戶可以使用，但對計算機廠家申明保存的地

址，不要使用，否則會發生I/O端口地址重疊和沖突

(3)一般，用戶可使用300H?31FH地址，這是IBM—PC微機留作實驗卡的，用

戶可以使用。為了防止與其他用戶開發的插件板發生地址沖突，最好采用地址開關。

15.I/O端口地址譯碼電路在接口電路中的作用是什么？

I/O端口地址譯碼電路的作用就是把地址和控制信號進行邏輯組合，從而產生對接口芯

片的選擇信號。

16.走'l/o'M口地址譯碼電路中常常設置AEN=0,這有何意義？

AEN=1,表示正在進行DMA操作，在I/O端口地址譯碼電路中，常常令AEN=0時,

諳碼輸出才有效，這樣做的目的是為了防止在DMA操作周期中，由DMA控制器對這些以

非DMA方式傳送的I/O端口執行DMA方式的傳送。

17.假設要求I/O端口地址為374H,那么在圖2.1(b)中的輸入地址線要作哪些改動？

為了使I/O端口的地址為374H,圖2.1(b)中地址線A2、As后的非門去掉，而在地

址線A3、A7后面加上非門。即修改后地址線Ao、AHA3、A7后有非門，其余地址線后無

非門。如下圖：

18.圖2.2是PC機系統板的I/O端口地址譯碼電路，它有何特點？試根據圖中地址線的分

配，寫出DMAC、INTR、T/C以及PPI的地址范圍？

在圖2.2的譯碼電路中，不管芯片本身需要多少個端口地址，一律分配一個含有32個

地址的地址范圍。其中DMAC、INTR、T/C和PPI的地址范圍分別是：

DMAC：00H?1FH；INTR：20H?3FH；T/C：40H?5FH;PPI：60H?7FH

19.在圖2.4譯碼電路中，假設要改變I/O端口地址，使其地址范圍為300H?307H,那么

開關So?S9應如何設置？

由于AEN必須為0,所以S9一定是閉合的，假設使譯碼輸出地址范圍為300H?307H,

那么有如下的分析：

AnA10A9A8A7A6A5A4A3A2AiAo

000

001100000.......

111

S8S7S6S5s，S3S2SiSo

開開合合開開開開開

所以，So?S9中S5、S6和S9是閉合的，其余的開關全部斷開。

20.GAL器件有那些特點？采用GAL器件進行I/O地址譯碼有何優點？

略。

21.采用GAL器件設計開發一個地址譯碼電路的步驟和方法如何？

略。

22.通常所說的I/O操作是指CPU直接對I/O設備進行操作，這話對嗎？

這話不對，I/O操作是指I/O端口操作，即訪問與I/O設備相關的端口，而不是對I/O

設備直接操作。

23.在獨立編址方式下，CPU采用什么指令來訪問端口？

獨立編址方式下，采用專用的I/O指令一一輸入/輸出指令（如PC系列微機中的IN、

OUT）來訪問端口。

24.在I/O指令中端口地址的寬度及尋址方式有哪兩種？

PC系列微機中，I/O指令對端口的尋址方式有兩種：直接尋址和間接尋址（必須由DX

舊址）。

直接尋址方式中，端口地址的寬度為8位，即地址范圍是00H?FFH；

間接尋址方式中，端口地址的寬度為16位，即地址范圍是0000H?FFFFH。

25.CPU從端口讀數據或向端口寫數據是否涉及到一定要與存儲器打交道？

通常所說的CPU從端口讀數據或向端口寫數據，僅僅是指I/O端口與CPU的累加器

之間的數據傳送，并未涉及數據是否傳送到存儲器。由于累加器只能保存一個數據，所以

在實際中通常是I/O與存儲器交換數據。

26.I/O端口地址譯碼電路一般有哪幾種結構形式？

I/O端口地址譯碼電路一般有兩種結構形式：

固定式端口地址譯碼一一硬件電路不改動，譯碼輸出的地址或地址范圍不變

可選式端口地址譯碼一一電路中有假設干個DIP開關，硬件電路不改動，只改變開關

的狀態，就可以使譯碼輸出的地址或地址范圍發生變化。

27.I/O地址線用作端口尋址時，高位地址線和低位地址線各作何用途？如何決定低位地址

線的根數？

一般情況下，高位地址線與控制信號線進行邏輯組合，經譯碼電路產生I/O接口芯片的

片選信號一一實S3片間選擇；低位地址線不參與譯碼，直接與I/O接口芯片的地址線

相連——實現I/O接口芯片的片內端口選擇。

低位地址線的根數由I/O接口芯片內部的端口數量決定，如果I/O接口芯片內部有2n

個端口（其引腳上一定有n根地址線），那么，尋址端口時，低位地址線的根數就是n。

28.可選式I/O端口地址譯碼電路一般由哪幾局部組成？

可選式I/O端口地址譯碼電路一般由地址開關1DIP開關）、譯碼器、比擬器或異或門

組成。

29.采用GAL器件設計地址譯碼電路時，其核心是編寫GAL器件輸入源文件（即GAL

設計說明書）。現利用GAL16V8設計一個擴展系統的地址譯碼電路，要求該系統的I/O

端口地址范圍分別為300H?31FH和340H?35FH；存儲器地址范圍為D0000H?

EFFFFHo試編寫GAL16V8的編程輸入源文件。

略。

30.假設將圖2.3中DIP開關狀態設置為：S2和Si合上（ON）；S3和So斷開（OFF）,試

指出74LS138輸出端渤地址范圍，并與圖中在DIP開關原來的狀態下輸出端

所弄生的地址范圍進行比擬，有何變化？

如果S2和Si合上（ON）；S3和So斷開（OFF）,正有效時，各位地址線的狀態如下：

A9AsA7A6A5A4A3A2

10010101

S3S2SiSo

開合合開

所以，這種開關狀態下，用的地址范圍是254H?257H；而DIP開關在原來的開關狀

態下，的地址溝第是314H?317H。這兩個地址范圍A9?A6的狀態不同，因為A9~A6

的狀態是由開關的狀態決定的；而二者的As?A2是相同的，因為它們不受開關狀態的影響。

習題三

31.計數、定時與頻率、聲音以及音樂之間有什么關系？

定時和計數的本質是相同的，當計數的根本脈沖是標準的時間單元時，計數就變成了

定時。定時輸出脈沖的周期的倒數就是頻率。由定時輸出的脈沖可以產生聲音，脈沖的頻

率就決定了聲音的頻率。脈沖頻率局，聲音的音調IWJ（聽起來鋒利）；脈沖頻率低，聲音的

音調低（聽起來消沉）。而由頻率不同、持續時間不同的聲音就可以產生動聽的音樂。

32.微機系統的定時有哪兩類？何謂時序配合？

微機系統中的定時分為內部定時和外部定時兩類。

內部定時是指計算機本身運行的時間基準或時序關系，是用戶無法更改的。

外部定時是指外部設備實現某種功能時，本身所需要的一種時序關系，需要用戶根據

外設的要求進行安排。

時序配合是指用戶在考慮外設與CPU連接時，不能脫離計算機的定時要求，即以計算

機的時序關系為依據來設計外部定時機構，以滿足計算機的時序要求。

33.微機系統中的外部定時有哪兩種方法？其特點如何？

微機系統中的外部定時有軟件定時和硬件定時兩種方法。

軟件定時：利用CPU執行指令需要一定時間的特點產生延時。這種方法不需增加硬件

設備，只需編制延時程序即可；但是它降低了CPU的效率，浪費了CPU的資源，而且由

于同樣的延時程序在不同計算機上運行的時間會不同，所以通用性比擬差。

34.8253定時/計數器有那些特點？

8253是一個減,1的定時/計數器（逆計數器），它內部有3個相互獨立的16位減1計數

通道，每個通道有自己獨立的“數脈沖輸入信號（CLK）＞門控信號（GATE）和計數/定時

到的輸出信號（OUT）,每個通道有6種工作方式，1個通道最多可以計65536個脈沖。

35.8253初始化編程包括哪兩項內容？

在對8253進行始化編程時，首先向命令存放器中寫入方式字，選擇計數通道、工作方

式、計數初值的長度及寫入順序、計數碼制。然后按方式字的要求向選定的計數通道中寫

入計數初值。

36.8253有哪幾種工作方式？區分不同工作方式的特點表達在哪幾個方面？為什么3方式

使用最普遍？

8253有6種工作方式一一方式（）?方式5o區分不同工作方式的特點主要表達在以下

的4個方面：

（1）啟動計數器的觸發方式不同

（2）計數過程中門控信號GATE對計數操作的控制作用不同

（3）計數/定時到時輸出端OUT輸出的波形不同

（4）在計數過程中，寫入新的計數初值的處理方式不同

3方式由于具有自動重新裝載計數初值，能輸出重復波形，且輸出波形的上下電平比

為1:1或近似1:11方波或近似方波），所以在實際中應用最廣泛。

37.何謂日時鐘？

日時鐘是指對一天的時間進行統計，判斷一天（24小時）的時間是否己到。

38.利用8253進行日時鐘計時的計時單位是什么？CPU采用什么技術把這些計時單位進

行累加？

------65536-----jx54.9254/725

利用8253進行日時鐘「時的計時單位是L1931816x106

在系統中，設置了兩個對計時單位進行統計的字單元TIMER_HI（高字單元）和

TIMER.LO（低字單元），8253產生的周期為54.9254ms的方波申請中斷，CPU在中斷效

勞程序中通過對兩個字單元組成的雙字單元進行加1操作來實現對計時單位的統計。

39.8253通道0的定時中斷是硬中斷（8號中斷），它不能被用戶調用，當用戶對系統的時

間進行修改時，需采用軟中斷INTlAHo試問這兩種中斷有何關系？

8253通道0定時中斷的效勞程序中實現對雙字計時單元的加1操作，而軟中斷INT

1AH完成的功能是將這雙字單元的內容讀出，保存在兩個字存放器中，其中，T1MR_HI

單元的內容送入CX,TIMER_LO單元的內容送入DX中。

40.利用8253作為波特率發星器，當CLK=1.1931816MHz,波特因子為16時，要求產生

4800波特的傳輸速率，試計算8253的定時常數。

由于/收、發=波特率'波特因子，所以8253輸出的頻率應該是

=4800x16=76800Hz,由此可計算出8253的定時常數:

NfcLK1.1931816xl06

=15.5=16

four76800

習題四

41.采用DMA方式為什么能實現高速傳送？

DMA傳送方式能夠實現高速數據傳送主要有兩個原因：

（1）它為兩個存儲介質提供了直接傳輸通道，不象CPU控制的傳送那樣要通過內

部存放器中轉。

（2）用硬件取代了軟件，它直接發出對兩個介質的選中信號及其讀寫控制信號，而

不是通過執行指令來控制傳送

42.DMA方式傳送的一般過程如何？

DMA方式在傳送之前，要對DMA控制器進行初始化編程，設置諸如傳送方向、內存

首址、數據塊大小等信息，而傳送過程一般可分為4個階段：

（1）申請階段：外設向DMA控制器發出DREQ信號請求DMA效勞，DMA控制

器向CPU發出HRQ信號，請求占用總線

（2）響應階段：CPU向DMA控制器發出HLDA信號，將總線控制權讓給DMA控

制器，DMA控制器接管總線

（3）數據傳送階段：DMA控制潛發出DACK信號，選中I/O設備；發出內存地址,

選中存儲單元，并根據初始化時設定的傳送方向給I/O設備和存儲器發出讀寫控制

信號，數據由源介質直接傳送到目的介質

（4）傳送結束階段：傳送了指定長度的數據塊后，或收到外部強制結束的控制信號

（EOP）時，外設、DMA控制器相繼撤除DREQ、HRQ信號，CPU撤除HLDA

信號，總線控制權歸還CPU。

43.什么是DMA方式的操作類型和操作方式？DMA方式一般有哪幾種操作類型和操作方

式？

DMA方式的操作類型是指進行DMA操作的種類，一般有3種：

（1）數據傳送：將源介質中的數據傳送到目的介質中，包括DMA讀（M-I/O）和

DMA寫（I/O-M）

（2）數據校驗：對數據塊內部的每個字節進行某種校驗，而不進行數據傳送［不發

出讀寫控制信號〕

（3）數據檢索：也不進行數據傳送，而是在指定的內存區內查找某個關鍵字節或某

幾個關鍵數據位是否存在

DMA方式的操作方式是指在進行DMA操作時，每次所操作的字節數，不同的操作方

式釋放總線的條件不同。操作方式一般有以下3種：

（1）單字節方式（單一方式）：每次取得總線控制權只操作一個字節就釋放總線，

下個字節的操作要重新申請

（2）連續方式（塊字節方式）：只要DMA操作一開始，就一直占用總線，直到全部

操作完畢。在操作過程中，即使DMA請求信號無效，也只是暫停操作，將總線暫

時掛起，而不釋放，待DREQ有效后再繼續操作

（3）請求方式（詢問方式）；這種方式是否釋放總線取決于DREQ信號，假設DREQ

保持有效，那么占用總線，進行DMA操作；假設DREQ變為無效，就釋放總線

44.DMA控制器在微機系統中有哪兩種工作狀態？其工作特點如何？

DMA控制器在微機系統中有主開工作狀態和被開工作狀態。

主開工作狀態：在DMA操作期間，DMAC控制總線，控制數據在兩個存儲介質之間

直接傳送

被開工作狀態：非DMA操作期間，DMAC受CPU的控制，此時它主要有兩個工作，

一是檢測片選信號，看CPU是否對它進行讀寫控制；二是檢測DMA請求信號，看外設是

否有DMA操作請求。

45.DMA控制器的地址線和讀寫控制線與一般的接口控制芯片的相應信號線有什么不

同？

由于DMA可以作為系統的主控器，所以在地址線和讀寫控制線的設置上與一般的接

口控制芯片有所不同，主要表達在以下兒個方面：

（1）地址線中的端口選擇信號線是雙向的，被動態時接收CPU發出的低位地址，

實現片內端口選擇；主動態時發出內存地址的低位。如：8237A-5的Ao?A3

（2）除了端口選擇信號線，還有其他的地址線，輸出方向，用于主動態發出內存地

址。如:8237A-5的A4?A7（發出內存地址的A4~7）,DBo-7（送出內存地址的A，

15）

（3）讀寫控制信號中的而、I5W是雙向的，被動態時接收CPU的讀寫信號；

主動態時向I/O發出讀寫控制信號

（4）除了加和15而以外，讀寫控制信號還設置了MEMW和MEMR，輸出方向，

用于在主動態時向存儲器發出讀寫控制信號

46.可編程DMA控制器8237A-5的操作功能由它的存放器內容來表達，請指出它有哪些

存放器，其功能如何？

8237A-5的內部存放器有以下幾種：

（1）基地址存放器：16位，每個通道都有。存放內存首址，寫入后不變，自動預置

方式中用于為當前地址存放器重新裝入初值

（2）當前地址存放器：16位，提供當前操作的內存單元的地址，具有自動修改的功

能

（3）基字節計數器：16位，每個通道都有。存放操作數據塊的大小寫入后

不變，自動預置方式中用于為當前字節計數器重新裝入初值

（4）當前字節計數器：16位，指示當前還有多少字節沒有操作，具有自動減1的功

能

（5）命令存放器：用于設置該片8237A-5的工作條件及相關信息

（6）狀態存放器：存放各通道是否已完成DMA操作及是否有未處理的DMA請求

（7）請求存放器：用于軟件發出DMA請求

（8）屏蔽存放器：用于控制各通道是否允許DMA請求

（9）方式存放器：用于設置各通道具體的工作方式

（10）暫存存放器：在存儲器到存儲器的數據傳送方式中，用于暫存由源單元中讀出

的數據

47.什么叫軟命令？8237A?5有幾個軟命令？

所謂軟命令就是只要對特定的地址進行一次寫操作（即cs、15W及內部存放器地址

同時有效），命令就生效，與寫入的具體數據無關。

8237A-5有3條軟命令：清先/后觸發器軟命令、總去除軟命令、清屏蔽存放器軟命令。

48.什么是DMA頁面地址存放器？它的作用如何？

由于DMAC8237A-5只能提供內存地址的低16位，而實際中內存地址可能是20位、

24位或32位的，等等，這樣就要在DMA系統中配置存放器組，由這些存放器組提供存儲

器的高位地址，這些存放器組就是頁面地址存放器。它的作用是提供存儲單元的頁面地址，

即高位地址。

49.采用DMA方式在內存與I/O設備之間傳送數據時，DMA控制器8237A-5怎樣實現對

I/O設備的尋址？

DMA控制器8237A-5提供DACK信號給I/O設備,取代其地址選擇信號，使日請DMA

傳送并被允許的設備在DMA傳送過程中一直是有效設備。即：用DACK信號取代了芯片

選擇和片內端口選擇信號。

50.DMA控制器8237A-5在系統中如何生成訪問內存的有效地址？

內存地址是通過地址線傳送的，如在PC機系統中，2（）位物理地址由兒局部構成：

AO-7：由8237A-5的Aov引腳直接發出

A8-15：由8237A-5的DBo-7引腳發出，然后由外部地址鎖存器鎖存后提供

AI6-19：由頁面地址存放器74LS670提供AA「

51.IBM-PC系列微機中DMA系統的配置情況有哪兩種？

在IBM-PC系列微機中DMA系統有單片DMAC和雙片DMAC兩種配置。

單片系統：支持4個通道的8位數據傳送。每個通道有64KB的計數能力，有一個能

提供4位地址的頁面地址存放器，所以尋址能力到達IMB

雙片系統：支持7個通道的數據傳送，其中3個通道支持8位傳送，4個通道支持16

位傳送。每個通道有64KB的計數能力，系統配置了一個能提供8位地址的頁面地址存放

器，所以尋址能力到達16MB。

52.用戶利用PC微機的DMA系統資源進行DMA傳送時，是否要求用戶對8237A-5的

16個存放器全部進行編程？為什么？一般需要對8237A-5的哪幾個存放器進行編程？

用戶利用PC微機的DMA系統資源進行DMA傳送時，并不需要也不能對16個存放

器全部進行編程。因為系統在ROM-BIOS的初始化測試階段已對8237A-5的命令存放器進

行了設置，不允許用戶進行修改。

用戶在使用時一般只要根據需要對方式存放器、基（當前1地址存放器、基（當前）

字節計數器、屏蔽存放器（單個通道）進行編程，并用軟命令去除先/后觸發器即可。

習題五

53.什么是中斷？

是指CPU在正常運行程序時，由于內部/外部事件或由程序預先安排的事件，引起CPU

暫時停止正在運行的程序，轉到為該內部/外部事件或預先安排的事件效勞的程序中去，效

勞完畢，再返回去繼續運行被暫時中斷的程序，這個過程稱為中斷。

54.可屏蔽中斷處理的一般過程是什么？

可屏蔽中斷的處理過程一般可分為4個階段：

（1）中斷申請：外設向CPU發出中斷申請信號，CPU檢測到有效的INTR,且無

DMA請求、IF=1,當前指令執行完畢就進入響應階段

（2）中斷響應：CPU通過總線控制器發出兩個連續的中斷響應信號（2個負

INTA

脈沖）組成中斷響應周期。在中斷響應周期中，CPU取得中斷類型號n,將程序狀

態字（PSW）及斷點的地址（CS和IP）依次入棧保護。再查中斷向量表，將（4*n）

fIP；（4*n+2）-CS,進入中斷效勞階段

（3）中斷效勞：CPU執行中斷效勞程序，為中斷源效勞

（4）中斷返回：當執行到中斷效勞程序中的IRET指令時，將堆棧棧頂的三個字單

元內容彈出，依次送給IP、CS、PSW,CPU返回到原來的程序去執行。

55.什么是中斷優先級？設置中斷優先級的目的是什么？

中斷優先級是指，中斷源被響應和處理的優先等級。設置優先級的目的是為了在有多

個中斷源同時發出中斷請求時，CPU能夠按照預定的順序（如：按事件的輕重緩急處理）

進行響應并處理。

56.什么是中斷嵌套？

是指CPU正在執行一個中斷效勞程序時，有另一個優先級更高的中斷提出中斷請求，

這時會暫時掛起當前正在執行的級別較低的中斷源的效勞程序，去處理級別更高的中斷源,

待處理完畢，再返回到被中斷了的中斷效勞程序繼續執行，這個過程就是中斷嵌套。

57.什么是中斷向量？它是如何裝入中斷向量表的？

中斷向量是中斷效勞程序的入口地址，一個中斷向量由4個字節組成，它包括中斷效

勞程序的段首址和偏移地址。

中斷向量并非常駐內存，而是由程序裝入中斷向量表中的。系統配置和使用的中斷所

對應的中斷向量由系統軟件負責裝入；系統假設未配置系統軟件（如單板機系統），或用戶

自定義的中斷向量，由用戶自行裝入。

58.什么是中斷類型號？它的作用是什么？

中斷類型號是系統為每一個中斷源分配的代號，它是8位的，與系統的中斷源一一對

應。

中斷類型號負責引導CPU找到中斷效勞程序的入口點。通過中斷類型號查中斷向量表

可得到中斷向量（中斷效勞程序入口地址），其中：物理地址為4~的單元是中斷效勞程序

入口點的偏移地址；物理地址為4*n+2的單元是中斷效勞程序的段首址。

59.不可屏蔽中斷和可屏蔽中斷各有何特點？其用途如何？

不可屏敝中斷（NMI）：CPU不能屏敝，即：無論IF的狀態如何，CPU收到有效的

NMI必須進行響應；NMI是上升沿有效；中斷類型號固定（為2）；它在被響應時無中斷響

應周期。不可屏蔽中斷通常用于故障處理（如：協處理器運算出錯、存儲器校驗出錯、I/O

通道校驗出錯等）

可屏蔽中斷（INTR）：CPU可以通過設置IF的狀態屏蔽它，假設IF=1,CPU響應，

IF=O,CPU不響應；INTR高電平有效；它需要中斷響應周期；中斷類型號由中斷控制器

在中斷響應周期中提供應CPUo可屏蔽中斷主要用于普通1/0設備請求與CPU進行數據交

換。

60.IBM?PC微機的中斷系統由哪幾局部構成？

IBM-PC微機的中斷系統由硬件中斷（外部中斷）和軟件中斷（內部中斷）組成。

硬件中斷乂分為可屏蔽中斷INTR和不可屏蔽中斷（NMI）；

軟件中斷有雙字節指令形式的中斷（ROM-BIOS口斷、DOS中斷和未定義自由中斷）

和幾種特殊類型的中斷（除法溢出中斷、單步中斷、斷點中斷、溢出中斷）。

61.所謂DOS系統功能調用是指哪一個軟中斷？試舉出一些常用的設備管理和文件管理

的DOS功能調用。

DOS系統功能調用是指中斷類型號為21H的軟中斷指令INT21Ho

例如：

功能號為01H,對鍵盤管理，輸入一個字符；

功能號為0AH,對鍵盤管理，輸入一個字符串；

功能號為02H,對顯示器管理，輸出一個字符：

功能號為09H,對顯示器管理，輸出一個字符串;

功能號為3CH,對文件管理，建立一個文件；

功能號為3DH,對文件管理，翻開一個文件；

功能號為3EH,對文件管理，關閉文件；

功能號為3FH,對文件管理，讀文件；

功能號為40H,對文件管理.，寫文件。

62.試比擬軟中斷和硬中斷不同的特點。

軟中斷和硬中斷的不同主要表達在以下幾個方面:

軟中斷硬中斷（INTR）

是否有隨機性、突發性否是

是否有中斷響應周期無有

中斷類型號的提供方法固定或由指令提供由中斷控制器提供

是否可屏蔽（受IF影響）不可屏蔽可屏蔽

硬中斷中的不可屏蔽中斷NMI除了具有隨機性和突發性之外，其余特點同軟中斷。

63.可編程中斷控制器8259A協助CPU處理哪些中斷事務？

8259A協助CPU完成的中斷事務主要有：

接收和擴充外設的中斷請求；進行中斷請求的屏蔽與開放控制；對中斷源進行優先級

排隊管理；中斷被響應時，提供該中斷源的中斷類型號。

64.8259A具有哪些工作方式和中斷操作功能？指出與這些功能相對應的命令字

（ICVV/OCW）的內容？

8259A的工作方式有以下幾種：

（1）引入中斷請求的方式：有邊沿觸發利電平觸發兩種；中斷效勞方式有向量式中

斷和查詢式中斷兩種；

（2）與系統總線的連接方式：緩沖方式和非緩沖方式兩種；

（3）屏蔽中斷的方式：通常屏蔽和特殊屏蔽兩種方式；

（4）優先級排隊的方式：固定優先級和循環優先級（優先級輪換）兩種，循環優先

級又分為指定輪換和自動輪換兩種；

（5）中斷結束的方式：自動結束方式和非自動結束方式兩種

8259A的中斷操作功能有以下幾個：

（1）設置中斷觸發方式、選擇8259A芯片的數目——由ICWi完成；

（2）設置中斷類型號的高五位一一由ICW2完成；

（3）設置級聯方式具體的連接情況（主片的哪些中斷申請端連有從片；從片與主片

的哪個中斷申請端相連）一一由ICW3完成；

（4）設置特定完全嵌套方式、緩沖方式和中斷結束方式一一ICW4完成；

（5）設置對各中斷源的屏蔽與開放狀態一一由OCWi完成；

（6）設置優先級輪換及發中斷結束命令一一由OCW2完成；

（7）設置特殊屏蔽方式、查詢式中斷的效勞方式、選擇要讀出的存放器一一由OCW3

完成；

65.在什么情況下，才要求用戶對8259A進行初始化？

一般在沒有配置完善的操作系統的單板微機系統中，才需要對8259A進行初始化。另

外，假設通過插件板擴展中斷系統，附加的8259A由于系統軟件并未對它進行初始化，所

以用戶要寫入它的初始化程序。

66.如何對8259A進行初始化編程（包括單片使用和雙片使用）？

在單片8259A系統中，初始化時按順序依次寫入ICWi、ICW2、和ICW4：

在雙片8259A系統中，初始化時要按順序依次寫入ICWi、ICW2、ICW3和ICW4。

67.什么是中斷響應周期？在中斷響應周期中CPU和8259A一般要完成哪些工作？

CPU收到有效的INTR信號，假設IF=1,且無DMA請求，當前指令執行完畢，就通

過總線控制器發出連續的兩個中斷響應信號（INTA）組成一個中斷響應周期。

在第1個而公負脈沖中，CPU發出有效的總線鎖定信號阮正，封鎖總線，防止其他

主控器占用總線；8259A經判優后將IRR的相應位清0,ISR的對應位置1。

在第2個而公負脈沖中，CPU撤除總線鎖定信號麻豆，ALE信號也變為無效，允許

數據線傳送數據；8259A將被響應中斷源的中斷彗號送給CPUo

假設8259A工作于自動結束方式，在第2個而公負脈沖的后沿，8259A還要去除ISR

中在第1個負脈沖里置1的位。

68.用戶利用PC微機的中斷系統資源進行中斷傳送時，要求用戶對8259A的哪些命令進

行編程使用？

用戶利用PC微機的中斷系統資源進行中斷傳送時，對8259A的編程主要是寫入OCWi

（開放或屏蔽某些中斷級）和OCW2（發中斷結束命令）。

69.何謂中斷向量修改？修改中斷向量的方法和步驟如何？

在實際應用中，用戶借用系統的中斷資源（中斷類型號）來運行自己的中斷效勞程序

時，需要將中斷向量表中原來的中斷向量修改為自己中斷效勞程序的入口地址，這就是中

斷向量的修改。

中斷向量的修改方法一般是利用DOS功能調用的35H號和25H號功能，其步驟可分

為以下3步：

（I）保存原中斷向量：用35H號功能讀取原來的中斷向量，保存于兩個字單元中；

（2）設置新的中斷向量：用25H號功能將新的中斷向量填入到中斷向量表的相應位

置（4*n?4*n+2單元中）;

（3）恢復原中斷向量：使用完，再利用25H號功能將保存于兩個字單元中的原來的

中斷向量重新填入到中斷向量表中。

70.中斷結束命令安排在程序的什么地方？在什么情況下要求發中斷結束命令？為什么？

中斷結束命令一般安排在中斷效勞程序中，在中斷效勞完成，中斷返回指令（IRET）

之前。

在8259A工作于非自動結束方式時，要送中斷結束命令。因為這種方式，即使中斷已

經效勞完畢，ISR中的對應位也不會自動清（），這樣就使得低優先級的中斷和同級中斷得不

到應有的響應。通過發中斷結束命令，將效勞完的中斷級在ISR中的對應位清0,以便開

放同級和低級中斷。

習題六

71.半導體存儲器通常可分為哪些類型？分類的依據是什么？

半導體存儲器按制造工藝分，可分為雙極型和MOS型兩大類；按存取方式分，又可分

為隨機存取存儲器RAM和只讀存儲器ROM兩大類；RAM根據存儲電路的性質不同，又

可分為靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）,ROM按其性能不同，又可分為掩模

式ROM、熔煉式可編程PROM、可用紫外線擦除、可編程的EPROM和可用電擦除、可編

程的E2PROMO

72.半導體存儲器有哪些主要特點？有哪幾項主要性能指標？

半導體存儲器具有體積小、速度快、耗電少、價格低的優點。

半導體存儲器主要有以下幾個主要性能指標：

（1）存儲容量：存儲器所能存儲二進制數碼的數量，即所含存儲元的總數

（2）存取時間（讀寫周期）：從啟動一次存儲器操作到完成該操作所經歷的時間

（3）功耗：每個存儲元消耗功率的大小

（4）可靠性；對電磁場及溫度變化等的抗干擾能力。

73.試比擬動態RAM與靜態RAM的優缺點？

動態RAM集成度高、功耗低、價格低；但由于它是以電容上的電荷存儲信息，必須

定時刷新，所以接口電路比擬復雜；

靜態RAM速度快，但由于是用雙穩電路存儲信息，集成度較低、功耗較大、本錢較

高

74.設計存儲器接口應考慮哪些主要問題？

在設計存儲器接口時除了要考慮存儲器的地址空間外，還要考慮

存儲器與CPU的時序配合問題：慢速存儲器要能夠向CPU申請延長總線傳輸周期；

CPU總線的負載能力：大系統中，考慮到總線驅動能力不夠，需要在接口中參加驅動

器/緩沖器；

存儲芯片的選擇：選擇芯片類型時根據存儲信息類型的不同決定選擇RAM或ROM；

選擇芯片具體型號時，在滿足容量要求的情況下，盡量選擇容量大、集成度高的芯片。

75.當CPU與低速存儲器接口時，通常采用什么方法進行速度匹配？舉例說明。

當CPU與低速存儲器接M時，通常由低速存儲器向CPU發出“等待申請〃信號，使

CPU在正常的讀/寫周期之外再插入一個或幾個等待周期，這樣就使指令的時鐘周期數增加

了。

例如，在8086CPU的引腳上提供了一根READY信號，CPU在每個總線周期的T3時

鐘周期和插入的等待周期Tw中檢測READY,假設READY=0,就在T3或當前的Tw之后

插入一個等待周期，在等待周期中繼續檢測READY信號。所以慢速存儲器在與CPU接口

時，只要能在T3中(CPU檢測前)使READY=0,就可以讓CPU延長總線傳輸周期。通

過控制READY維持為低電平的時間長短可以控制插入等待周期的個數。

76.存儲芯片的選擇與接口電路有何關系？挑選時應注意哪些問題？

存儲芯片的選用和存儲器接口設計直接相關：不同類型、不同型號的芯片構成的存儲

器，其接口方法和復雜程度都不同。

在選擇時一般要根據存儲器的存放對象、總體性能、芯片類型和特征等方面綜合考慮。

77.片選控制譯碼有哪幾種常用方法？其中哪幾種方法存在地址重疊問題？

片選控制譯碼有線選法、全譯碼法、局部譯碼法和混合譯碼法。其中線選法、局部譯

碼法和混合譯碼法都存在地址重疊的問題。

78.用1024X1位的RAM芯片組成16Kx8位的存儲器，需要多少個芯片？分為多少組？

共需多少根地址線？地址線如何分配？試畫出與CPU的連接框圖。

用1024X1位的RAM芯片構成16Kx8位的存儲器，共需要16X8=128片；8片為

一組，共分為16組；共需要14根地址線；其中低1()根作低位地址，實現片內單元的選擇,

高4位進行譯碼，產生片選信號，從16組中選中一組作為當前讀寫操作的對象。

首先進行芯片擴展，由8片1024X1位的芯片組成一個1024X8位的芯片組，除數據

線之外，將一組中8個芯片的同名引腳連在一起(包括：低位地址Ao-9、讀寫控制信號、

片選信號)，如下圖：

WWE

1KX1

W砂…(8)心D7

KXI

iKXI

(2)CS

(1)

*Dl

CS

CS

T

(a)芯片擴展

(b)CPU與芯片組的接口

然后將CPU的存儲器讀寫控制信號與芯片組的讀寫控制相連；低位地址Ao-9與芯片

組的低位地址Ao?9相連；再設計譯碼電路，產生16個譯碼輸出信號，分別與16組的片選

信號相連，如圖(b)所示

79.DRAM接口電路與SRAM接口電路的主要區別是什么？

DRAM和SRAM相比，由于存儲原理和芯片結構上的區別，使之在與CPU接口時有

兩個特殊的問題要考慮：一是由于DRAM芯片中的存儲元是靠柵極電容上的電荷存儲信息

的，時間一長，信息就會喪失，所以必須定時刷新；二是由于DRAM芯片集成度高，存儲

容量大，使得引腳數量不夠用，所以地址輸入一般采用兩路復用鎖存方式。

80.DRAM控制器一般由哪幾個主要局部組成？各自功能是什么？

DRAM控制器的組成，及各局部的主要功能如下：

(1)地址多路開關：把來自CPU的地址轉換成行地址和列地址分兩次送出；

(2)刷新定時器：定時提出刷新請求；

(3)刷新地址計數器：提供刷新地址，每刷新一行，計數器自動加1,全部行刷新

一遍后自動回零；

(4)仲裁電路：當來自CPU的訪問存儲器請求和來自刷新定時器的刷新請求同時

產生時，對二者的優先權進行裁定；

(5)時序發空：提供行地址選通信號3忑、列地址選通信號日忑和寫允許信

號。WE

81.當構成存儲器的存儲芯片容量不一致時，如何進行地址譯碼電路設計？舉例說明。

當構成存儲器的存儲芯片容量不一致時，有兩種方法可共選擇。一是用各自的譯碼電

路分別譯碼產生各自的片選信號；二是分兩次譯碼來實現。實際中采用第2種方法居多，

這種方法首先按芯片容量大的進行一次譯碼，將一局部輸出作為大容量芯片的片選信號；

另外一局部輸出那么與其他相關地址一起進行二次譯碼，產生小容量芯片的片選信號。

例如：用2KB的ROM和1KB的RAM構成4KB的ROM(OOOOH?OFFFH)和4KB的

RAM(2000H?2FFFH),設系統有16根地址線，那么芯片選擇信號的產生如下圖：

74LS138

4

片

RA的\

片

選

82.Cache結構中，地址索引機構的作用是什么？一般用什么構成？

地址索引機構中存放著與高速緩沖存儲器中內容相關的高位地址，當訪問Cache命中

時，用來和地址總線上的低位地址一起形成訪問Cache的地址。

為了保證Cache機構訪問的快速性，地址索引機構一般采用按內容存取的相聯存儲器

（CAM）,它是一種TTL器件，本身讀寫的時間延遲極小，且全部比擬一次完成。

習題七

83.可編程并行接口芯片8255A面向I/O設備一側的端口有幾個？其中C口的使用有哪些

特點？

8255A面向I/O設備一側有3個8位的端口：A口、B口和C口，或者說有2個8位

的端口（A口、B口）和2個4位的端口（C上、C下）。

其中，C口比擬特殊，它的特點主要有：作為數據口，可分為兩個獨立的4位口（C上、

C下）使用；1方式和2方式時，C口的局部引腳作為A、B口的固定聯絡信號線；1方式

和2方式時，C口作為狀態口使用；C口的引腳可以用按位置/復位命令字進行按位控制。

84.可編程并行接口芯片8255A的編程命令有哪兩個？試分別說明它們的作用及其命令格

式中每位的含義是什么？

8255A有兩個編程命令；方式命令字和C口按位置/復位命令字。

方式命令字：用于對8255A進行初始化編程，設定A、B、C口的工作方式及傳送方

向，其命令格式及各位含義如下：

1網1DSD4Dia

特征位A口方式A口PCiB口B口PCr

方氏方向|方向

1方向金向

00I方式0心方式0傳同方向

01；萬式1h方式15輸出

m封2（麗），Lij一入.|

C口按位置/復位命令字：用于對8255A進行動態控制，在應用過程中，需要對C口的

某個引腳進行按位操作時使用，對已設定好的工作方式無影響，其命令字格式及各位含義

如下：

85.“由于按位置/復位命令字是對C口進行操作，所以可以寫到C口〃，這句話對嗎？

為什么？

這句話不對，因為“按位置/復位命令字〃是命令字的格式，必須寫入到控制口，如果

寫入到C口就作為一個普通的數據，完成的功能完全不同。

86.如何對8255A進行初始化編程？

對8255A進行初始化編程主要是寫入方式字，設置所使用的每個數據口的工作方式及

傳送方向。另外，如果有必要，在初始化時還要寫入將PC某個引腳置1或清。的命令字

（C口按位置/復位命令字）。

87.可編程并行接口芯片8255A有哪幾種工作方式？各自的特點何在？

8255A有3種工作方式，其中A口可工作于方式0、方式1和方式2；B口只能工作于

方式0和方式I0

方式。的特點：①是根本輸入/輸出力式，輸出有鎖存功能，輸入有緩沖功能，采用無

條件方式或查詢方式與CPU交換信息；②2個8位口和2個4位口，24根I/O信號線全部

由用戶控制；③無專用聯絡信號線；無固定時序；無確定的狀態字；④單向I/O

方式1的特點：①是選通（應答）輸入/輸出方式，輸入、輸出都具有鎖存功能，采用

查詢方式或中斷