现代微型计算机原理与接口技术习题解答(接口部分)

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1、习题五1．接口电路与外部设备之间传送的信号有哪几种？传输方向怎样？数据信号：对于输入设备，数据信号从外设通过接口送往总线，对于输出设备，数据信号从总线通过接口发往外部设备。状态信号：状态信号表明外部设备当前的工作状态，用来协调CPU与外部设备之间的操作。状态信号总是从外部设备通过接口发往总线。控制信号：控制信号是CPU向外设发出的命令，它指定设备的工作方式，启动或停止设备。控制信号从CPU通过接口发往外部设备。2．接口电路有哪些功能？哪些功能是必需的？接口电路可以具备：设备选择功能、信息传输功能、数

2、据格式转换功能、联络功能、中断管理功能、复位功能、可编程功能和错误检测等功能。其中设备选择功能和信息传输功能是每一个接口电路所必备的。其他的功能是否需要则由设备的特点和工作方式决定。3．I/O端口的编址有哪几种方法？各有什么利弊？80X86系列CPU采用哪种方法？I/O端口的编址有两种不同的方式。I/O端口与内存统一编址：把内存的一部分地址分配给I/O端口，一个8位端口占用一个内存单元地址。已经用于I/O端口的地址，存储器不能再使用。I/O端口与内存统一编址后，访问内存储器单元和I/O端口使用相同的

3、指令，这有助于降低CPU电路的复杂性，并给使用者提供方便。但是，I/O端口占用内存地址，相对减少了内存可用范围。而且，由于难以区分访问内存和I/O的指令，降低了程序的可读性和可维护性。I/O端口与内存独立编址：这种编址方法中，内存储器和I/O端口各自有自己独立的地址空间。访问I/O端口需要专门的I/O指令。80x86CPU采用I/O端口独立编址方式。4．按照传输信号的种类，I/O端口有几种？它们信号的传输方向怎样？按照传输信号的种类，I/O端口有三种：数据端口：数据信息从端口输入CPU（输入设备接口

4、），或者从CPU写入端口（输出设备接口）;状态端口：外设状态信息从端口输入CPU；控制端口：命令信息从CPU写入端口。5．I/O端口译码电路的作用是什么？在最小模式和最大模式下分别有哪些输入信号？I/O端口译码电路用于产生端口的读写选择信号。在最小模式下，译码电路接受来自总线的地址信号（16位），（=0），或者信号。最大模式下，译码电路接受地址信号（16位），或者信号。1．外部设备数据传送有哪几种控制方式？从外部设备的角度，比较不同方式对外部设备的响应速度。外部设备数据传送有以下四种控制方式。直接传

5、送方式（也称为无条件传送方式、同步传送方式）：这种情况下，外部端口完全被动地等待CPU的访问，没有确定的响应速度，响应时间取决于CPU忙碌的程度以及程序对外部设备控制采取的策略。查询方式：如果CPU在某一时刻只对一个外设采用查询方式进行数据传输，CPU的响应延迟约为3~10个指令周期。响应速度快于中断方式，慢于DMA方式。中断方式：CPU的响应延迟平均为几十个指令周期，慢于查询方式，但是这种方式可以同时管理多个外部设备。DMA方式：外部端口的传输请求由DMA控制器响应，由于DMAC是一个专用于传输控

6、制的电路，任务单一，不发生DMA传输竞争时，响应延迟仅为1~2个DMAC使用的时钟周期，远快于中断方式和查询方式。2．叙述一次查询式输出过程中，接口内各电路、信号的状态变化过程。一个数据的查询式输出过程由二个阶段组成：CPU从接口反复读取状态字：由地址译码电路产生状态端口选择信号，该信号不影响接口内部的状态。外部设备输出完成后，返回“确认”信号，该信号将状态寄存器相关位（READY）置位。如状态字表明外设已处于“就绪”状态，则向数据端口传送数据。由地址译码电路产生的数据端口选通信号一方面将数据总线上

7、的数据写入数据寄存器，同时清除状态寄存器中的相关位（READY），向输出设备发出输出启动信号。有的输出接口设有控制端口，输出启动信号通过写控制端口产生。3．比较程序中断方式和查询方式的区别，根据比较，指出中断工作方式的优缺点。中断方式：外部设备工作完成后，通过“中断请求”信号“主动”向CPU“报告”。查询方式：外部设备工作完成后，状态信号储存在接口电路内，被动地等待CPU来读取。根据上述比较，可以得到中断工作方式的如下特点：优点：1）CPU能够及时了解外部设备的状态，从而对外部设备IO请求进行及时处

8、理。2）由于CPU“被动”地等待外部设备的“中断请求”，外部设备进行输入/输出操作时，CPU可以同时执行其他的程序，CPU和外部设备“并行”工作。3）由于同样的原因，在中断方式下，CPU可以同时管理多台外部设备，CPU的效率得到提高。缺点：1）用中断方式需要CPU增加相应的管理逻辑，增加了CPU电路的复杂性。2）由于CPU“被动”地接收“中断请求”信号，CPU必须通过与外部的一个联络过程才能知道是那一个设备在申请中断，这增加了响应时间。为了从当前任务转移到中断服务，C