自考微机原理习题六到九.docx

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自考微机原理习题六到九

习题六输入输出接口与中断

1、为什么外围设备要经过接口才能与主机连接够成微机系统？

答CPU与外围之间在数据形式、数据的传递方式以及传递速率上均会存在很大的差异。

另外，电平也不一定匹配，因此在CPU与外围设备之间，需要一个使两者的动作条件相互配合的连接电路，它就是输入输出借口。

2、CPU与I/O设备交换数据的控制方式及不同方式的优缺点。

答CPU与外设通过接口交换信息的控制方式有程序控制方式、中断控制方式、直接存储器存取方式〔DMA〕和输入-输出处理机方式。

程序控制方式包括无条件传送和条件传送。

无条件传送是最简单的数据传送方式。

当并确信输入的数据已准备好或输出时外设已将上次送出数据取走，就可以采用这种方式，这种方式适用于数据变化缓慢、且操作时间为固定的外设。

当CPU与外设同步工作时采用无条件传送比拟方便。

假设两者不同步，在CPU执行输入输出时，很难确保外设的数据准备好或数据已空。

因此CPU与外设工作不同步时可采取条件传送。

又称查询传送，它是传诵数据前，CPU必须先查询一下外设的状态，当外设准备好，即可以输入或输出数据传送，假设未准备好，CPU要等待。

CPU假设采用中断控制方式与外设交换数据。

CPU启动外设工作后，就去做自己的工作，这外设和CPU是并行工作的。

当外设准备就绪，向CPU发来中断请求信号。

一旦CPU响应请求，就暂停原来正执行的程序，转去执行中断效劳程序。

在中断。

在中断效劳中，CPU与外设交换数据，待效劳完毕，CPU又返回原来被中断的程序继续执行。

DMA控制方式是完全由硬件完成输入-输出工作方式。

DMA从CPU接管系统总线控制权，使存储器与高速的外设之间直接进行数据交换，即外设数据可直接写入存储器，存储器中数据可读出后直接送给外设，CPU不需要干预，从而大大加快了数据传送的速度。

DMA外设向DMA控制器发出DMA请求；DMA控制想CPU发出总线请求信号；CPU执行完现行的总线周期后，向DMA控制器发出响应请求的答复信号；CPU将控制总线，地址总线及数据总线让出，由DMA控制器进行控制；DMA控制器向外设发出DMA请求的答复信号；进行DMA传送；数据传送完毕，DMA控制器撤除向CPU请求信号，CPU重新控制总线恢复正常运行。

3、设状态口地址为60H，数据端口地址61H，外部输入信息准备好标志为1，请用查询方式写出读入外部数据的程序段。

LPI：

INAL，60H

ANDAL，80H

JZLPI

INAL，61H

4、状态口地址86H，数据口85H，外设忙碌D7=1，请用查询方式写出CPU从存储器缓冲区BUFFER送出1KB的数据给外设程序段〔一次送一字节〕

答LEASI，BUFFER

MOVCX，400H

LPI：

INAL，86H

TESTAL，80H

JNZLPI

MOVAL，[SI]

OUT85H，AL

INCSI

5、某8086系统中使用8237A完成从存储器到外设端口的数据传送任务，假设知通道0的地址存放器、字节计数器、方式存放器的端口地址分别为0EEE0H、0EEE1H及0EEE8H，要求通过通道0将存储器中地址为01000H-010FFH的内容送到外设端口。

答MOVDX，0EEEDH

MOVDX，AL；发主去除

MOVDX，0EEE0H

MOVAL，0

OUTDX，AL；送根本地址和当前地址低8位

MOVAL，10H

OUTDX，AL；送根本地址和当前地址高8位

INCDX

MOVAL，0

OUTDX，AL

MOVAL,01

OUTDX,AL

MOVDX,0EEEBH

MOVAL,88H

DEGDX

MOVAL,0

OUTDX,AL

6、某8086系统中使用8237A完成从存储器到存储器的数据传送，源数据块首地址20000H，目标数据块地址22000H，数据块长度100字节，请编写初始化程序并画出硬件连接图。

答初始化程序如下

MOVAX，20000H

MOVAL，AH

MOVCL，4

SHRAL，CL

OUT90H，AL；编程锁存器B

OUT0DH，AL；主去除

MOVAL，02H

OUT81H，AL

MOVAL，0

OUT00H，AL；送源基和当前地址低8位

OUT00H，AL；高8位

OUT02H，AL；送目的基和当前地址低8位

MOVAL，20H

OUT02H，AL

MOVAL，63H

OUT03H，AL

MOVAL，0

OUT03H，AL

MOVAL，88H

OUT0BH，AL；方式控制字

MOVAL，85H

OUT0BH，AL

MOVAL，3

OUT08H，AL

MOVAL，0EH

OUT0AH，AL

MOVAL，4

OUT09H，AL

A16/S3-A19/S6D4-D7A16-A19

A8-A15A8-A15

A0-A7

ALE

A0-A7D0-D7

HLDA

HOLD

A0

IO/MRDWR

MEMW

MEMR

IOW

5VIOR

8237AEN

7、解释题

1）I/O接口：

CPU与外设进行信息传送的部件

2）I/O端口：

接口中可由CPU进行读写的存储器称为I/O端口

3）缓冲器：

用于数据暂时存放，用于协调快速CPU和慢速的外设，实现数据传送的同步

4）锁存器：

输出端状态不会随输入端状态变化而变化，仅有锁存信号时输入状态才被保存到输出，直到下一个锁存信号到来时才改变。

5）数据收发器：

用于数据的双向传送、缓冲和驱动。

6）DMA外设和内存之间直接进行传送数据的方式，且不需要CPU干预

7）CPU停机方式：

当DMAC要进行DMA传送时，DMAC向CPU发请求信号，迫使CPU在现行的总线周期结束后，使其地址总线、数据总线和局部状态总线处于高阻态，从而让出对总线的控制圈，并给出DMA响应信号，这时CPU处于空闲状态，直到DMA传送结束后。

8）同步传送方式：

有称无条件传送，数据已准备完毕，随时接受或发送，外设必须在处理器限定时间内准备就绪，并完成数据的接受或发送。

9）异步传送方式：

有称查询传送方式。

10）中断：

CPU在处理某件时间时外部发生另一个紧急时间，要求CPU迅速处理，CPU就暂时中断当前工作，转去处理所发生事件，处理完后，再回到远来中断的地方继续原来的工作，这样的过程叫中断。

11）中断源：

引起中断过程的事件叫中断源

12）中断向量表：

所有中断向量集中存储在内存指定空间，这一个区域的称为中断向量表

13）中断嵌套：

CPU执行优先级较低的中断请求时，CPU首先响应中断高级的中断请求，而挂起正在处理的中断。

14）普通EOI方式：

当中断效劳程序结束之前向8259A发出EOI命令，将正在执行的中断效劳存放器ISR中所有已置位的优先级最高的位清零。

15）特殊EOI方式：

当前中断效劳程序结束之前向8259A发出结束命令，用来清楚正在执行的中断效劳存放器中相应位〔此时正在效劳的中断优先级不一定是最高级〕。

16）溢出中断：

如果上一指令使得溢出标志OF置1，那么执行溢出中断指令。

8、查询传送方式过程

答又称异步传送方式，当CPU同步工作不同步时，CPU必须先对外设进行状态检测。

完成一次传送过程步骤如下：

1）通过执行一条输入指令，读取所选外设的当前状态。

2）根据该设备的状态决定程序去向，如果外设正处于忙或未准备就绪，那么程序转回重复查测外设状态，如果外设处于“空〞或“准备就绪〞，那么发出一条输入/输出指令，进行一次数据传送。

9、中断传送方式工作过程

答在中断传送方式中，通常是在程序中安排好在某一时刻启动某一台外设，然后CPU继续执行其主程序，当外设完成数据传送的准备后，向CPU发出“中断请求〞信号，在CPU可以响应中断的条件下，现行主程序被“中断〞，转去执行“中断效劳程序〞，在“中断效劳程序〞中完成一次CPU与外设之间的传送，传送完成后仍返回被中断的主程序，从断点处继续执行。

10、DMA三种传送方式的区别。

答1〕单字传送：

每次DMA传送只传送一个字节数据，传送后释放总线由CPU控制总线一个完整的总线周期。

以后又测试DMA请求线DREQ，假设有效，再进入DMA周期。

在DMA响应信号DACK有效前，DREQ必须保持有效；假设DREQ在传送过程一直保持有效，在两次传送之间也必需释放总线。

2）成组传送方式，一个DMA请求一组信息，这一组信息的字节数由编程决定，只要在DACK有效之前DREQ保持有效即可。

一旦DACK有效，不管DREQ是否有效，DMAC一直不放弃总线控制权，直到整个数据传送完。

3）请求传送方式，该方式类似成组传送方式，但每传送一个字节后，DMAC就检测DREQ，假设无效那么挂起；假设有效，继续DMA传送，直到一组信息传送结束；外加信号强制DMAC终止操作。

11、DMAC的根本功能

1）能接受外设的DMA请求信号DREQ，并能向外设发出DMA响应信号DACK；

2）能向CPU发出总线请求信号，当CPU发出总线响应信号后能接管总线控制权，进入DMA方式；

3）能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址指针；

4）能发出读、写等控制信号，包括存储器访问信号和I/O访问信号；

5）能决定传送的字节数，并能判断DMA传送是否结束。

6）能发出DMA结束信号，释放总线，使CPU恢复正常工作。

12、ADC0809同微处理器直接相连，EOC引脚接微处理器的INTR脚，微处理器可以采取几种方式正确读取ADC0809的A/D转换结果?

答：

1〕查询方式，CPU检测到EOC发出请求信号后，进行数据传送

2〕中断传送方式，当CPU检测到EOC的请求信号后，响应请求，进入中断效劳程序，完成一次数据传送

3〕无条件传送方式，在微处理器指定的时间内，完成0809的转换结果发送

习题七

1、简述中断系统功能

答中断是一种使CPU挂起正在执行的程序而转去处理特殊事件的操作；

功能1）实现中断及返回

2）能实现优先权排队，从而确定优先处理的中断源

3）优先权高的中断源能中断优先权低的中断处理

2、微机的中断处理过程有哪几步？

中断过程和调用子程序过程有何异同

答1〕一个中断过程包含：

中断请求、中断排队、中断响应、中断效劳和中断返回

2）中断过程与子程序过程相同之处：

都是主程序中调用子程序，之后返回主程序。

不同的是，进入子程序的时间和方法不同。

调用子程序时，指令安排在主程序中，主程序主动，子程序入口地址通过计算得到。

而中断过程对于主程序是被动的，主程序中没有预先调用的指令，中断是随机的，中断处理子程序入口地址要由中断类型码〔N*4〕。

3、简述判别中断优先权的几种方法。

答一般有软件和硬件两种方法。

1）软件法是在CPU响应中断后，用软件查询确定哪个中断源申请中断，先被查询的先响应，所以最先被查询的中断源具有最高优先权

2）用硬件实现中断优先判别，常用的有中断优先权编码电路，链式优先权排队电路及专用硬件电路等。

中断优先权编码电路主要由硬件编码器和比拟器组成，编码器送出优先权最高的编码，由此编码获得相应的中断效劳地址入口。

比拟器判别只有比当前中断优先权高的中断请求才送至CPU引脚。

4、中断效劳程序一般有那些操作

1）保护现场2〕开中断，要实现中断嵌套，必须在中断效劳程序中开中断

3）中断处理

4）关中断，保证下一步恢复现场操作不被打断

5）恢复现场

6）中断返回

5、实现中断嵌套的条件是什么？

优先权高的请求一定能打断优先权低的程序吗？

答中断嵌套是正在中断效劳处理过程中，出现优先权更高的中断请求，那么再次响应新的中断请求，转去为优先权高的中断效劳，处理完后再回到原来的中断效劳中。

因此，实现中断嵌套其必要条件是新的中断请求的优先权更高。

但并不是优先权高的中断请求一定能打断优先权低的中断，如果CPU在中断的处理过程时处于禁止中断状态，它是不响应新的中断请求的。

6、8086/8088的中断分为哪几类？

简述其特点

答分为2大类：

内部中断和外部中断

内部中断由执行中断指令或特殊事件而引起，CPU不是通过外部中断请求而是通过内部逻辑进入中断，调用相应的中断效劳程序，这种CPU自启动的中断被称为内部中断。

内部中断主要用于解决程序运行中发生的一些以外情况、程序调试、用户定义的中断或调用系统中断。

内部中断种类：

除法出错中断类型0、单步中断、断点中断、溢出中断类型4、软件中断

外部中断那么由外围设备接口向CPU的中断请求线INTR和NMI发出中断请求信号而引起，外部中断分非屏蔽中断和可屏蔽中断。

7、8086/8088的可屏蔽中断和非屏蔽中断的区别

答：

非屏蔽中断由NMI引脚送入，它不能被屏蔽，即不受标志IF的影响，在当前指令执行完成后，CPU就响应。

非屏蔽中断类型码固定为2

可屏蔽中断请求由INTR引脚送入，CPU不响应，取决于标志存放器中的中断允许标志IF状态。

假设IF=0那么中断禁止，CPU不响应；假设IF=1，那么中断允许，CPU响应，从而进入中断响应总线周期，CPU发出中断响应信号INTA，并从数据总线获取中断类型码，进入中断效劳程序。

8、什么是中断向量？

中断向量安排在内存什么区域？

最多多少个中断向量？

假设对应中断类码47H的中断效劳程序存放在2300H：

3460H开始区域中，那么中断向量应如何存放？

答中断向量即中断效劳程序的入口地址，用两个字表示低字为入口地址的偏移地址，高字为入口地址段地址。

中断向量表安排在内存空间中最低的1KB空间中，地址从00000H-003FF，最多256个中断向量。

中断类型码47H，对应地址47H*4=011CH〔算数左移2位〕，那么从0000：

011CH单元开始存放60H、34H、00、23H等数据。

9、试用两种方法将中断类型码58H的中断向量填入中断向量表。

中断效劳入口地址1000H：

4800H

答方法1，传送指令实现，中断效劳地址指针为58H*4=0160H

PUSHDS

XORAX，AX

MOVDS，AX

MOV[0160H]，4800H

MOV[0162H]，1000H

POPDS

方法2系统调用

PUSHDS

MOVAX，1000H

MOVDS，AX

MOVDX，4800H

MOVAL，58H

MOVAH，25H

INT21H

POPDS

10、8086/8088CPU如何获得中断向量

答8086/8088中断系统是根据中断类型码从中断向量表中获得中断源的中断向量的。

在中断响应时CPU把中断类型码乘以4，得到该中断源的中断向量地址指针，即中断向量存放单元，从该单元依次取出两个字分别送入IP和CS，即可转入中断效劳程序去执行。

11、简述8259A的功能

答8259A是一种可编程中断控制器，其主要功能如下

1）每片8259A能管理8级中断，在不增加任何硬件电路的情况下，采用9片芯片级联构成主从式中断管理系统，可扩展至64级中断

2）每级中断都可以被屏蔽或允许

3）在中断响应周期，可提供中断源的中断类型码供CPU查找获得响应的中断向量。

4）允许多级中断嵌套

5）设置多种优先权管理方式，屏蔽功能。

6）8259A为可编程芯片，用户可通过编程选择不同的工作方式，使用灵活、方便。

7）具有中断查询方式功能，供CPU以查询方式与各外设进行I/O操作。

12、8259A当前中断效劳存放器ISR的内容代表什么？

在中断嵌套和耽误中断中断情况下，ISR的内容有什么不同？

答：

中断效劳存放器ISR记录了正被CPU响应的中断，ISR是8位存放器，8个位分别对应8个中断源ISRi，中断源的中断请求被CPU响应，那么对应位置1。

单个中断被响应时，ISR只有一个位为1；中断嵌套时ISR中有两个以上的位为1，说明一个中断未处理结束，又转入更高优先权的中断处理中。

所以ISR说明有多少正在响应的中断存在。

13、8259A的初始化命令字顺序如何，写向哪个地址端口？

写入操作命令字顺序有无要求？

写向哪个地址端口？

对写入同一端口的命令字是如何区分的？

8259A的初始化命令字有4个：

ICW1-ICW4，其中ICW3在级联方式下才需要设置。

初始化命令字按ICW1—ICW2—ICW3—ICW4的顺序写入8259A，其中ICW1写入8259A的偶地址，其余写入奇地址。

8259A的操作命令有3个：

OCW1—OCW3。

写入操作字在顺序上没有要求，其中OCW1写入奇地址，OCW2、OCW3写入偶地址

14、8259A的优先权设置方式有哪几种？

如何设置

答有4种普通全嵌套、特殊全嵌套、优先权自动循环和特殊循环。

8259A初始化设置中可选择普通全嵌套或特殊全嵌套，由ICW4的D4位设置。

优先权自动循环方式和优先权特殊循环方式由操作命令字OCW2设置，

当OCW2的R=1，SL=0，EOI=0或R=1，SL=0，EOI=1都可以设置优先权自动循环；

当OCW2的R=1，SL=1、EOI=0或R=1，SL=1，EOI=1都可设置优先全特殊循环，且OCW2的L2，L1，L0位指定最低悠闲权。

15、8259A按中断结束方式有哪几种？

假设初始化时设置位非自动中断结束方式，那么在中断效劳程序末尾设置什么操作命令？

不设置将会对中断系统产生什么影响?

？

答中断结束方式有3种：

自动中断结束方式、普通中断结束方式、特殊中断结束方式。

初始化设置为非自动中断结束方式，那么在中断效劳程序末尾应设置中断结束命令即EOI命令，将ISR中对应的已置1的位清0，表示该中断源的中断处理结束了。

假设在中断效劳程序末尾没有执行EOI命令，那么ISR中对应的置1的位一直保持。

当对应的中断源的中断处理结束，而ISR中仍记录该中断正在处理，因此，将影响优先权判别器PR的正确判别，导致该中断优先权低的中断请求不能被响应。

16、设目前系统的最高优先权IR5，假设执行OCW2命令，且命令中EOI=0，R=1，SK=1，L2L1L0=011，请指出OCW2命令执行后，8259A的优先权顺序。

答因为OCW2命令中EOI=0，R=1，SL=1，因此该命令是设置优先权特殊循环，由L2L1L0=011确定最低优先权为IR3，该命令执行后，8259A的8个中断源的优先权从高至低次序为IR4、IR5、IR6、IR7、IR0、IR1、IR2、IR3。

17、编写8088系统中一片8259A的初始化程序，8259A地址为02C0H和02C1H

要求中断请求输入电平触发。

中断请求IR0的中断类型码为10H。

采用非缓冲方式。

普通中断结束方式

答MOVDX，02C0H

MOVAL，00011011H

OUTDX，AX

MOVDX，02C1H

MOVAL，10H

OUTDX，AL

MOVAL，01H

OUTDX，AL

18、存放器CS〕=2000H，SS〕=3000H，SP〕=2800H，IP=245AH，FR〕=0285H，内存单元〔00130H〕=00H，〔00131H〕=10H，00132H〕=50H，00133H=6BH系统中有一片8259A，初始化设置ICW2=48H。

假设当前CPU正在执行主程序的MOVAX，BX指令。

此时8259A的IR4有中断请求，并送至CPU，请说明

1）CPU响应该中断保护的断点

2）响应中断后，存放器CS、IP、SP、FR的内容

3）画出此时堆栈的内容变化

答1〕保护断点为CS：

IP即2000H：

245AH

2）由8259A初始化设置ICW2=48H，那么8259A的IR4中断类型码4CH，CPU响应此中断，将4CH*4=00130H作为中断向量指针在中断向量表中获得该中断源的中断向量。

因此CPU响应该中断后，存放器CS〕=6B50H，IP〕=1000H

CPU响应中断，将当前断点入堆栈，且自动保护FR存放器，那么SP指针做—6变化，那么SP〕=27FAH。

CPU响应中断，去除中断允许标志和陷阱标志，即IF=0，TF=0那么标志存放器FR〕=0085H

3〕CPU响应中断，先将标志存放器FR入堆栈，再自动保护断点，因此，其堆栈内容如下

327F9H

327FAHSP

327FBH

327FCH

327FDH

327FEH

327FFH

32800H

19、在多个中断源、单个中断请求线的流程图，为什么参加屏蔽本级和低级中断、开中断和关中断这三个工作框

答1〕防止本级或低级中断的干扰，允许比它中断级高的中断

2〕开中断：

在中断效劳之前，防止对高级中断的请求和响应的阻碍

3〕中断效劳过程中，防止其他中断的干扰。

习题八

1、8255A有哪些工作方式？

各种方式的特点和根本功能

答8255A有3种工作方式

方式0

不使用中断，没有规定联络信号，3个端口的24条引脚均可作为I/O线，

由程序设定各端口为输入端口或输出端口，完成并行输入-输出操作

方式1

端口A或端口B仍做为数据端口，同时规定了端口C的某些作为控制或状态信息位，数据的输入-输出操作在联络信号的应答控制下完成。

因而可使用中断也可使用查询完成并行输入-输出操作。

方式2

双向传送方式，只能用于A口。

A口的8位数据线上，即能发送数据，也能接收数据，发送、接收分时使用数据线，在响应的控制线配合下，

用中断方式或程序查询方式输入-输出数据。

2、8255A的哪种工作方式具有中断请求功能？

该中断请求能否屏蔽？

如何设置？

8255A的方式1、方式2具有中断请求的功能，该中断请求可屏蔽。

A口工作于方式1输入时，对PC4置位/复位操作可设置A口允许/禁止中断。

A口工作方式1输出时，对PC6置位/复位PC4可设置A口允许/禁止中断。

B口工作于方式1时，对PC2置为/复位操作可设置B口允许/禁止中断。

只有A口可工作于方式2，A口方式2是将方式1输入和方式1输出组合起来。

因此，对PC4置位/复位操作可设置A口允许/禁止中断，对PC6置位/复位操作可设置A口输出允许/禁止中断。

3、以下图6-29为一个LED接口电路，写出使8个LED管自左向右依次法亮2S的程序，并说明接口属于何种输入输出控制方式，为什么？

M/IO

WR

20H

+5V

答设8255缓冲器端口地址60H-63H，程序控制传送方式为无条件传送，处理时间是固定的〔2S〕而且依次的数据是的，符合无条件传送

MOVAL,01111111B;低电平，自左向右亮

L2：

MOVCX，8；循环8次

L1：

OUT20H，AL

CALLDELAY2S

RORAL，1；0位右移动

LOOPL1

JMPL2

4、解释题

1）可编程接口芯片：

接口芯片的组态可由计算机指令控制的芯片，叫可编程接口芯片

2）IBF：

输入缓冲器满，高电平有效，有效时表示数据送入锁存器

3）

OBF：

输出缓冲器满，低电平有效，有效时表示CPU已将数据送到端口

4）编码键盘：

能够自动提供被按键的编码信息，并同时产生一个选通信号通知CPU，还具有处理抖动和多键串联的保护电路

5）串行通信：

数据一位一位的顺序传送

6）异步通信：

一种常用的通信方式，相对于同步通信，异步通信在发送字符时，字符之间间隙可以是任意的，每个字符包括起始位、数据位和终止位

7）串行通信的奇偶错：

UART检查接受到的每一个字符的1的个数，假设不符合要求，置位这个状态，发出奇偶校验出错信息。

8）帧出错：

假设接受的字符格式不符合规定，那么置位出错标志，发出帧出错信息。

9）溢出错误：

在接受第二个字符到存放器时CPU还未将第一个字符取走，这就置位溢出错