第6章作业 P230

2. 什么叫I/O端口？一般的接口电路中可以设置哪些端口？计算机对I/O端口寻址时可采用哪两种方法？在8086/8088CPU中一般采用那种编制方法？ 答：

（1）端口：在接口电路中，存放数据、状态和控制信息的寄存器及其控制逻辑统称为I/O端口。 （2）一般的接口电路中可以设置数据端口、状态端口和命令端口（控制端口）等。

（3）计算机对I/O端口寻址时可采用I/O 统一编址（存储器映像寻址）和I/O 端口独立编址两种方法。 （4）在8086/8088CPU中对I/O端口寻址采用独立编址方法。 3. CPU与外设间传送数据主要有哪几种方式？

CPU与外设之间传输数据的控制方式通常有三种：程序控制方式、中断方式和DMA方式。 （1）程序控制方式：指用输入/输出指令来控制信息传输的方式，是一种软件控制方式，根据程序控制的方法不同，又可以分为无条件传送方式和条件传送方式。

无条件传送方式：CPU认为接口始终是处于“准备好”状态，能随时接收或发送数据，适用于那些能随时读写的设备。特点是接口简单，要求输入有缓冲，输出有锁存。应用的局限性较大，一般只适用于诸如开关控制、七段数码管的显示控制等场合。

条件传送方式：通过程序查询相应设备的状态，若状态不符合，则CPU不能进行输入/输出操作，需要等待；只有当状态信号符合要求时，CPU才能进行相应的输入/输出操作。特点是接口电路简单，CPU利用率低（程序循环等待），接口需向CPU提供查询状态。适用于CPU不太忙，传送速度要求不高的场合。要求各种外设不能同时工作，外设处于被动状态。

（2）中断传送方式：当外设准备好时，由外设通过接口电路向CPU发出中断请求信号，CPU在允许的情况下，暂停执行当前正在执行的程序，响应外设中断，转入执行相应的中断服务子程序，与外设进行一次数据传送，数据传送结束后，CPU返回继续执行原来被中断的程序。特点是CPU的利用率高，外设具有申请CPU中断的主动权，CPU和外设之间处于并行工作状态。但中断服务需要保护断点和恢复断点（占用存储空间，降低速度），CPU和外设之间需要中断控制器。适用于CPU的任务较忙、传送速度要求不高的场合，尤其适合实时控制中的紧急事件处理。

（3）DMA方式：外设利用专用的接口（ DMA 控制器）直接与存储器、外设进行高速数据传送，并不经过CPU（ CPU 不参与数据传送工作），总线控制权不在CPU处，而由DMA 控制器控制。特点是接口电路复杂，硬件开销大。大批量数据传送速度极快。适用于存储器与存储器之间、存储器与外设之间的大批量、高速数据传送的场合。

DMA传送的基本过程：

① 外设准备就绪时，向DMA控制器（DMAC）发DMA请求，DMAC接到此信号后，向CPU发DMA请求，CPU的HOLD有效。

②CPU接到HOLD请求后，如果条件允许（一个总线操作结束），则发出HLDA信号作为响应，同时，释放对总线的控制权

③DMAC取得总线控制权后， DMAC成为主设备， DMAC控制存储器与外设端口之间的数据传送（往地址总线发送地址信号，每传送1个字节，就会自动修改地址寄存器的内容，以指向下一个要传送的字节；每传送一个字节，字节计数器的值减1，当减到0时，DMA过程结束）

④ 传送结束，DMAC向CPU发结束信号，将总线控制权交回CPU。 ⑤DMAC又回到从设备的状态。

6. 某一个微机系统中，有8块I/O接口芯片，每个接口芯片占8个端口地址，若起始地址为300H，8块接口芯片的地址连续分布，用74LS138作译码器，试画出端口译码电路，并说明每块芯片的端口地址范围。（CPU采用8088）

解：8088CPU，地址连续分布，则8片I/O接口芯片的地址应为：

300----307 H、308----30FH、310----317 H、318----31FH、320----327 H、328----32FH、330----337 H、

338----33FH。

A11A10A9A8 A7A6A5 A4 A3A2A1A0十六进制地址

1#： 0011 0000 0000B 300H 0011 0000 0111B 307H

2#： 0011 0000 1000B 308H 0011 0000 1111B 30FH

3#： 0011 0001 0000B 310H 0001 0001 0111B 317H

4#： 0011 0001 1000B 318H 0011 0001 1111B 31FH

5#： 0011 0010 0000B 320H 0011 0010 0111B 327H

6#： 0011 0010 1000B 328H 0011 0010 1111B 32FH

7#： 0011 0011 0000B 330H 0011 0011 0111B 337H

8#： 0011 0011 1000B 338H 0011 0011 1111B 33FH

根据CPU外扩I/O接口的原理，从8片I/O接口的地址范围可以看出：A2～A0为每片I/O接口自己的范围，需要接CPU的低位地址线A2～A0；变化的地址为，用74LS138做译码器，则译码器输入为A5A4A3，A7A6=00（经或门后接74LS138译码器的G2A，本题中把未用的高位地址线或门后接74LS138译码器的，A9A8=11（经与门后接74LS138译码器的G），M/IO接74LS138译码器的G2B。1#～7#I/O接G2A）

口的片选接到74LS138译码器的输出Y0～Y7上。 电路原理图如下图所示。

各芯片地址范围如下： 1#芯片：300----307 H 2#芯片：308----30FH 3#芯片：310----317 H 4#芯片：318----31FH 5#芯片：320----327 H 6#芯片：328----32FH

7#芯片：330----337 H

8#芯片：338----33FH

注：8086系统要指出奇偶口地址（16个地址中）

1. CPU与外设交换数据时，为什么要通过I/O接口进行？I/O接口电路具有哪些主要功能？ 答：

（1）由于输入/输出设备（外设）比较复杂，性能的离散性比较大，不同的外设，其结构方式、输入/输出的信号类型、输入/输出信息的速率相差很大。而同一个外设与CPU之间所要传送的信息类型不同，方向不同，作用也不一样。因此，CPU与外部设备之间的信息交换技术比较复杂。所以需要一个中间处理电路——接口电路来分别协调、处理、传送这些不同的信息。

（2）I/O接口电路具有寻址、输入/输出、数据缓冲、联络、数据转换、中断管理、时序控制、可编程、电器特征匹配、错误检测等主要功能。

8.什么叫总线？总线分哪几类？在微型计算机中采用总线结构有什么好处？ 答：

（1）总线：总线是一组信号线的集合，是一种在各模块间传送信息的公共通路。 （2）总线的分类方法：

按相对于CPU与其他芯片的位置总线可分为：片内总线和片外总线； 按总线传送信息的类别，可把总线分为：地址总线、数据总线和控制总线； 按照总线传送信息的方向，可把总线分为：单向总线和双向总线；

按总线的层次结构总线可分为：片内总线、片级总线、系统总线和外部总线。

（3）在微机系统中，利用总线实现芯片内部、印刷电路板各部件之间、机箱内各插件板之间、主机与外部设备之间或系统与系统之间的连接与通信。总线是构成微型计算机应用系统的重要技术，总线设计好坏会直接影响整个微机系统的性能、可靠性、可扩展性和可升级性。

第7章作业 P281

6. 如果中断类型号n=4，它的中断服务子程序的入口地址为CS:IP=0485：0016H，它在中断向量表中如何存放？ 解：

中断类型号n=4，中断向量指针=中断类型号×4=n×4=10H

从内存中断向量指针00010H开始的单元开始存放中断向量， CS占高2个字节， IP占低2个字节。具体如下： 00010H 00011H 00012H 00013H 答：

（1）CPU响应中断的条件为：外设提出中断申请，CPU允许中断（本中断位未被屏蔽，本中断位优先级别最高），当前指令执行完。

（2）CPU在INTR引脚上接到一个中断请求信号，如果此时IF＝1，本中断位未被屏蔽，CPU就会在当前指令执行完以后开始响应外部的中断请求，这时，CPU在INTA引脚连续发两个负脉冲，第一个负脉冲用来通知外设，CPU准备响应中断，外设在接到第二个负脉冲以后，在数据线上发送中断类型码，接到这个中断类型码后，CPU做如下动作：

① 将中断类型码放入暂存器保存； ② 将标志寄存器内容压入堆栈；

16H 00H 85H 04H 11. 8086中断响应和处理有哪些主要步骤？

③ 将IF和TF标志清0； ④ 保护断点；

⑤ 根据取到的中断类型码，计算中断向量指针，在中断向量表中找出相应的中断向量，将其装入IP和CS，即自动转向中断服务子程序；

⑥ 中断返回。 第8章 作业 P253

1. 8253芯片有几个计数通道？每个计数通道可工作于哪几种工作方式？这些操作方式的主要特点是什么？ 答：

（1）8253芯片有3个计数通道。

（2）每个计数通道均可工作于6种工作方式。方式1—可重复触发的单稳态触发器，方式2—自动重装初值的N分频器，方式 3 —方波发生器，方式4—软件触发的选通信号发生器，方式5—硬件触发的选通信号发生器。

输出波形：0、1 单稳输出，2、4、5 为单次负脉冲，3 为方波。2、3 为连续波形，其余为不连续波形；1、5 可硬件重复触发。

初始电平：写入控制字，只有0为低电平，其余均为高电平；写入初值，在GATE有效的情况下（计数期间），0、1为低电平，2、3、4、5均为高电平。

触发方式：

0、4为电平触发，上升沿继续。0是GATE=0停止计数， GATE再次为1，从中止处继续。4是GATE=0停止， GATE再次为1，从原装初值开始计数。

1、5为边沿触发，计数过程中再次出现GATE上升沿，计数器按原装初值开始计数。

2、3为电平触发，上升沿有效，GATE=0停止计数，计数过程中再次出现GATE上升沿，计数器按原装初值开始计数。

计数过程重新写入初值：

0、4----在GATE=1时，立即按新初值开始计数。

1、5----不影响目前的计数，只有在GATE再次出现上升沿时，按新初值开始计数。

2、3----不影响本次输出，本次计数结束后，若GATE=1，（重装新初值）按新初值开始计数。 自动重装能力：2、3 具有自动重装能力（其余没有），可输出连续的波形。 可重复触发能力：1、5具有可重复触发能力（其余没有）。 2. 8253的最高工作频率是多少？8254与8253的主要区别是什么？

解：8253的最高工作频率是2MHz。8254是8253的增强型产品，引脚兼容，功能几乎完全相同，其主要区别在于：

（1）8253的最高工作频率是2MHz，而8254的最高工作频率是10MHz；

（2）8254具有读回功能，可以同时锁存1----3个计数器的计数值及状态值，供CPU读取，而8253每次只能锁存和读取一个通道的计数器，且不能读取状态值。

4. 设8253的通道0----2和控制口的地址分别为300H、302H、304H、306H，设系统的时钟脉冲频率为2MHz。要求：

（1）通道0输出1KHz的方波；

（2）通道1输出频率为500Hz的序列负脉冲； （3）通道3输出单脉冲，宽度为400μs。 试画出硬件电路图，编写各通道的初始化程序。

解：8253的口的地址分别为300H、302H、304H、306H，连续的偶地址，说明CPU为8086.

（1）通道0输出1KHz的方波，应工作在方式3。2MHz/1KHz=2000，则可得通道0的定时初值为2000。 （2）通道1输出频率为500Hz的序列负脉冲，应工作在方式2。2MHz/500Hz=4000， 通道1的定时初值