《微機原理與接口技術》100問

1、 微機原理與接口技術100問1. 問：譯碼器是如何譯碼的？尋址空間是如何確定的？譯碼器與尋址空間是怎么聯(lián)系的？答：譯碼器實際上是由許多與門、或門、非門和它們的組合構成的。它有若干個輸入端和若干個輸出端（也可能只有一個輸出端）。對某一個輸出端來說，它的電平高低必然與輸入的某一種狀態(tài)相對應。例如，具有4個輸入端的與非門就是一個簡單的譯碼器，只有四個輸入端為1111時，它的輸出端才為0。如果將地址總線的A9、A8、A7、A6與它的四個輸入連接起來，并把它的輸出連到存儲器芯片或某個需要尋址的外設接口的片選端（假定低電平有效），那么，只有當A9、A8、A7、A6為1111時，存儲器芯片或外設才會被選中。

2、譯碼器的尋址空間取決于地址總線的哪幾根線接到譯碼器的輸入端，例如上例，地址總線的A9、A8、A7、A6與譯碼器的輸入連接，那么其尋址空間應該是11 1100 000011 1111 1111，即3C0H3F0H。注意，沒有參與譯碼的低位地址線必然要參與存儲器芯片或外設接口的內部譯碼。也就是說，內部譯碼地址范圍是0 - 2n - 1,例如上例為00 0000 - 11 0000。可以說，譯碼器的譯碼輸出決定了尋址空間的起始地址，內部譯碼決定了尋址空間的大小。1. 問：為什么在流水CPU中，將一條指令從取指到執(zhí)行結束的任務分割為一系列子任務，并使各子任務在流水線的各個過程段并發(fā)地執(zhí)行，從而使流水C

3、PU具有更強大的數(shù)據(jù)吞吐能力？答：這里可以使用時空圖法證明結論的正確性。假設指令周期包含四個子過程：取指令（IF）、指令譯碼（ID）、取操作數(shù)（EX）、進行運算（WB），每個子過程稱為過程段（Si），這樣，一個流水線由一系列串連的過程段組成。在統(tǒng)一時鐘信號控制下，數(shù)據(jù)從一個過程段流向相鄰的過程段。 圖B18.4 圖B18.4（B）表示非流水CPU的時空圖。由于上一條指令的四個子過程全部執(zhí)行完畢后才能開始下一條指令，因此每隔4個單位時間才有一個輸出結果，即一條指令執(zhí)行結束。圖B18.4（C）表示非流水CPU的時空圖。由于上一條指令與下一條指令的四個過程在時間上可以重疊執(zhí)行，因此，當流水線滿載時，

4、每一個單位時間就可以輸出一個結果，即執(zhí)行一條指令。 比較后發(fā)現(xiàn)：流水CPU在八個單位時間中執(zhí)行了5條指令，而非流水CPU僅執(zhí)行了2條指令，因此流水CPU具有更強大的數(shù)據(jù)吞吐能力。 2. 問：什么是外部中斷源？什么是中斷向量碼？什么是讀選通信號？答：外部中斷源就是在CPU外部能夠產(chǎn)生中斷請求的設備/器件；通俗地說，中斷向量碼就是中斷的編號，其值為0FFH；選通信號就是打開邏輯門的控制信號，或用來鎖存信息(類似D觸發(fā)器的CP或CLK)的控制信號。讀選通信號就是用來打開總線緩沖器，以便把的數(shù)據(jù)送到總線上的控制信號。3. 問：CPU處于單步執(zhí)行指令的工作方式（課本49頁），請問什么是單步執(zhí)行指令工作方

5、式？答：在這種方式下，CPU每執(zhí)行一條指令，就產(chǎn)生一次特殊的中斷，以便可以停下來檢查執(zhí)行的結果。主要用于各類程序的調試。4. 問：片選信號（CS）到底是起使數(shù)據(jù)有效或無效的作用還是起選擇芯片的作用?。咳羰乔罢?，干嗎叫片選？答：片選信號就是選擇芯片的信號。前者不叫片選信號，應該叫允許信號。5. 問：書本上講的是若是計算結果中1的個數(shù)為偶數(shù)時，則PF=1；但我又在另外的輔導書上看到的說如果計算結果的低8位中1的個數(shù)為偶數(shù)，PF=1.請問老師是否是低八位？答：對，PF只與結果的低8位有關。 6. 問：80386 CPU包含哪些寄存器?各有什么主要用途? 80386共有7類34個寄存器。它們分別是通用

6、寄存器、指令指針和標志寄存器、段寄存器、系統(tǒng)地址寄存器、控制寄存器、調試和測試寄存器。(1)通用寄存器(8個)EAX，EBX，ECX，EDX，ESI，EDI，EBP和ESP。每個32位寄存器的低16位可單獨使用，同時AX、BX、CX、DX寄存器的高、低8位也可分別當作8位寄存器使用。它們與80888086中相應的16位通用寄存器作用相同。(2)指令指針和標志寄存器。指令指針EIP是一個32位寄存器，存放下一條要執(zhí)行的指令的偏移地址。標志寄存器EFLAGS也是一個32位寄存器，存放指令的執(zhí)行狀態(tài)和一些控制位。(3)段寄存器(6個)CS，DS，SS，ES，F(xiàn)S和GS。在實方式下，它們存放內存段的段

7、地址。在保護方式下，它們被稱為段選擇符。其中存放的是某一個段的選擇符。當選擇符裝入段寄存器時，80386中的硬件章自動用段寄存器中的值作為索引從段描述符表中取出一個8個字節(jié)的描述符，裝入到與該段寄存器相應的64位描述符寄存器中。(4)控制寄存器(4個)CR0、CRl、CR2和CR3。它們的作用是保存全局性的機器狀態(tài)。(5)系統(tǒng)地址寄存器(4個)GDTR、IDTR、LDTR和TR。它們用來存儲操作系統(tǒng)需要的保護信息和地址轉換表信息、定義目前正在執(zhí)行任務的環(huán)境、地址空間和中斷向量空間。(6)調試寄存器(8個)DR0DR7。它們?yōu)檎{試提供硬件支持。(7)測試寄存器(8個)TR0TR7，其中TR0TR

8、5由Intel公司保留，用戶只能訪問TR6、TR7。它們用于控制對TLB中的RAM和CAM相連存儲器的測試。TR6是測試控制寄存器，TR7是測試狀態(tài)寄存器，保存測試結果的狀態(tài)。 7.問：PCI總線“橋”的功能是什么？答：PCI總線結構框圖如圖B18.5所示： PCI總線有三種橋，即HOST / PCI橋（簡稱HOST橋），PCI / PCI橋，PCI / LAGACY橋。在PCI總線體系結構中，橋起著重要作用：（1） 它連接兩條總線，使總線間相互通信。（2） 橋是一個總線轉換部件，可以把一條總線的地址空間映射到另一條總線的地址空間上，從而使系統(tǒng)中任意一個總線主設備都能看到同樣的一份地址表。（3

9、） 利用橋可以實現(xiàn)總線間的猝發(fā)式傳送。 8. 問：什么是實地址模式?什么是保護模式?它們的特點是什么?答：實地址模式是與80868088兼容的存儲管理模式。當80386加電或復位后，就進入實地址工作模式。物理地址形成與80888086一樣，是將段寄存器內容左移4位與有效偏移地址相加而得到，尋址空間為1MB。保護地址模式又稱為虛擬地址存儲管理方式。在保護模式下，80386提供了存儲管理和硬件輔助的保護機構，還增加了支持多任務操作系統(tǒng)的特別優(yōu)化的指令。保護模式采用多級地址映射的方法，把邏輯地址映射到物理存儲空間中。這個邏輯地址空間也稱為虛擬地址空間，80386的邏輯地址空間提供246的尋址能力。物

10、理存儲空間由內存和外存構成，它們在80386保護地址模式和操作系統(tǒng)的支持下為用戶提供了均勻一致的物理存儲能力。在保護模式下，用段寄存器的內容作為選擇符(段描述符表的索引)，選擇符的高13位為偏移量，CPU的GDTR中的內容作為基地址，從段描述符表中取出相應的段描述符(包括32位段基地址、段界限和訪問權等)。該描述符被存人描述符寄存器中。描述符中的段基地址(32位)與指令給出的32位偏移地址相加得到線性地址，再通過分頁機構進行變換，最后得到物理地址。1. 問：在邏輯運算一節(jié)，書上說“NOT”為求反操作，這里的求反操作是何意？在循環(huán)移位指令里，書上舉例：SAL 左移一位，相當于乘以二；SAR 右移

11、一位，相當于除以二；請問除SAL和SAR外的其它移位指令也有此功能嗎？答：求反操作就是將目的操作數(shù)的內容按位變反。例如，AL=01000110B,則執(zhí)行NOT AL指令后，AL=10111001B。除SAL、SAR指令外，SHL、SHR指令也有此功能。循環(huán)移位指令沒有此功能。2. 問：TEST指令到底是怎么回事？NZ和Z到底是怎么得到的？若是要檢查好幾位的話,要怎么檢查呢？答：AND指令屬于邏輯操作指令，它是對兩個操作數(shù)（源操作數(shù)和目的操作數(shù)）進行“與”操作，操作是按位進行的，即源操作數(shù)bit7和目的操作數(shù)bit7相與，源操作數(shù)bit6和目的操作數(shù)bit6相與，and so on。與操作的結果

12、最后被送到目的操作數(shù)中，也就是說，原來的目的操作數(shù)被破壞了。TEST指令與AND指令類似，也是對兩個操作數(shù)進行“與”操作。但TEST不把結果送到目的操作數(shù)，只是設置一下標志位（請復習一下：邏輯操作指令會影響哪些標志位？）。這就給我們帶來了一個好處：你如果想測試操作數(shù)某幾位的狀態(tài)，但又不想破壞操作數(shù)的內容，就可以用TEST指令。（AND/TEST這一對指令的關系與SUB/CMP這一對指令的關系一樣：操作相同，不同之處是結果送不送到目的操作數(shù)中。）一般來說，邏輯指令和算術運算指令都會根據(jù)運算結果設置標志位，所以你提出的“NZ和Z到底是怎么得到的?”這個問題應該這樣回答：NZ和Z是根據(jù)指令操作的結果

13、所得到的，或者說是由CPU根據(jù)指令的運算結果來設置各個標志位得到的。Z和NZ都是指ZF標志的狀態(tài)，ZF=1時稱為Z（即Zero的縮寫），ZF=0時稱為NZ（即Not Zero的縮寫）。其實Z和NZ這兩種狀態(tài)都只用于條件轉移指令中，如“JZ XXX”（意思是如果ZF標志等于1就轉移到標號為XXX的指令處執(zhí)行）或“JNZ XXX”（意思是如果ZF標志等于0就轉移到標號為XXX的指令處執(zhí)行）。注意，如果運算的結果為0，ZF會被設置成1，如果運算的結果不為0，ZF會被設置成0。所以ZF代表了運算結果是否為0：若ZF=1，運算結果肯定為0；反之，運算結果肯定不為0。若要檢查一個操作數(shù)中某幾位的狀態(tài)，可設

14、置另一個操作數(shù)中相應的位為1，其他位為0，然后進行TEST操作。如要檢查AL的bit7、bit6、bit5是否全是0，另一操作數(shù)應該是11100000B，測試指令為TEST AL，11100000B。3. 問：有一段代碼：AND AX，AXJZ STOP這個JZ是對哪一個標志位說的呢？答：JZ當然是對ZF標志說的，因為AND AX,AX會影響ZF標志位的。4. 問：MOV DI，1000HMOV CX，64HMOV AL，2AHAGAIN：MOV DI，ALINC DIDEC CXJNZ AGAINHLT程序中 INC DEC 如何影響標志位，MOV DI，AL中的DI可否用別的寄存器替代？答

15、：INC/DEC將影響ZF,OF,PF,AF,SF,但不影響CF。因為這里是MOV指令，DI寄存器當然就可以用其他3個能夠作為指針的寄存器代替，例如SI,BX,BP(BP要指定段超越前綴)。5. 問：以下這兩條指令哪里錯了？MOV DS,BPMOV DATASI,ES:AX答：第一條沒錯。第二條的寄存器前不應該有段超越前綴，因為寄存器不是內存單元，它沒有地址。6. 問：過程調用返回語句RET后加數(shù)字表示什么？比如RET 4。答：表示把棧頂內容彈出到指令指針后再扔掉棧頂?shù)膎個字節(jié)（n為偶數(shù)）。棧頂?shù)倪@n個字節(jié)是調用子程序前壓入堆棧的子程序入口參數(shù)。僅當用堆棧傳遞參數(shù)時才會使用這種指令。這種參數(shù)處

16、理方法也可用其它方法替代，如在主程序的調用指令后用幾個POP指令把調用之前壓入的參數(shù)扔掉1. 問：請問匯編中有無浮點數(shù)？有書上說，用DQ，DT等定義的實數(shù)如：-5.12E-1表示-0.512，應該沒錯吧，但這樣的數(shù)據(jù)在程序運算中是怎樣具體進行的？我曾經(jīng)試過，有提示警告說字長有問題。而且得不到有意義的結果。如：DATA DQ -5.12E-1MOV AX,120MUL DATA請問AX中的結果？懇請老師能詳細解答！答：匯編語言程序中可以使用浮點數(shù)，有兩個方法：1）自己編寫浮點運算子程序；2）使用CPU的浮點指令（486以上級別的CPU支持浮點操作）。DQ定義的數(shù)據(jù)類型是每個元素8個字節(jié)，你用16

17、位的乘法操作當然就不對了，因為AX是16位的寄存器，與DQ定義的數(shù)據(jù)類型不一致。如果一定要這樣做，應把最后一句改為 MUL WORD PTR DATA，這樣語法就正確了，但這樣得到的結果并不是所期望的。2. 問：Object filename 2.OBJ:Source listing NUL.LST: 2Cross-reference NUL.CRF:2.asm(25): error A2071: Forward needs override or FAR49922 + 416126 Bytes symbol space free0 Warning Errors1 Severe Errors請

18、老師指教!答：看見第4行的提示了嗎？意思是：在2.ASM程序文件中的第25行有一個錯誤。因為沒看見你的源程序，不好說具體是什么原因。估計是轉移指令中的轉移目的地址有問題，可能超出轉移范圍。最后一行“1 Severe Errors”是說有一個嚴重錯誤！通常這樣的錯誤是不可饒恕的，你應該重新修改程序。3. 問：請問： LEA BX,ARRAYLEA DI,RESULTMOV CL,4 AGAIN: MOV AL,BXTEST AL,80HJZ NEXTNEG ALMOV DI,ALINC BXINC DIDEC CL JNZ AGAIN 該指令是什么意思？完

19、成的功能是什么?答：首先，你程序段中的NEXT標號是在哪定義？我猜可能是在INC BX指令處吧。假定是這樣的話，這個程序段是找出ARRAY數(shù)組中的負數(shù)，然后求出它們的絕對值再送到RESULT數(shù)組中。程序段中的NEG AL指令為求補指令，可以看出，程序中只對負數(shù)求補。4. 問：從FIRST開始存放著100個字符的字符串，結束符為"$"，統(tǒng)計該字符串中字母"B"的個數(shù)。這道題該如何編程。答：請看下面：mov si,offset first ；指向FIRST數(shù)組 mov cx,100 ；循環(huán)次數(shù)mov dl,0 ；用于存放"B"的

20、個數(shù)kkk: lodsb ；取一個字符cmp al,"$" ；串結束？jz quit ；若結束，則退出cmp al,"B" ；否則判斷字符是否是"B" jnz qqq inc dl ；若是"B"，則"B"的個數(shù)加1qqq: loop kkk ；循環(huán)，直到整個串搜索完quit: hlt ；程序執(zhí)行完后，dl中有"B"的個數(shù)5. 問：請問什么時候用邏輯尺？具體怎么用??？能舉個例子嗎？謝謝！答：邏輯尺用于對一批數(shù)據(jù)進行處理，而處理的方法又無規(guī)律可言（即無法用循環(huán)

21、的方法處理）。例如，有16個數(shù)據(jù)(Ai)存于buffer開始的緩沖區(qū)中，要求對第2、4、5、6、9、11、12、14個數(shù)據(jù)進行F1(Ai)=2Ai的運算，對其余的數(shù)據(jù)進行F2(Ai)=Ai-3的運算。可以看出，對這些數(shù)據(jù)元素進行F1運算還是F2運算無法用它們的下標來確定。這時，用邏輯尺就非常合適。特別是當數(shù)據(jù)元素很多時，用邏輯尺方法比用其他方法具有更好的程序結構。6. 問：$的含義？答：$是指當前地址（即分配地址的地址計數(shù)器的內容，它是在匯編時的一個動態(tài)值）。例如上例中，最初地址計數(shù)器內容為0，匯編時分析出SHR1占據(jù)兩個字節(jié)，于是分配給數(shù)據(jù)段的0號單元和1號單元（即SHR1=0），接著地址計

22、數(shù)器增加到2；再匯編到SHR2時，分析出它占據(jù)16個字節(jié)，則順序分配給2號單元（即根據(jù)地址計數(shù)器的當前值進行分配）到17號單元（即SHR2=2），分配完后，地址計數(shù)器的內容增加為18，所以遇到$時，匯編程序就用18代替$符號，即18-0=18，也即CNT=18。 MOV CX,CNT自然就是MOV CX,18了。1. 問：我對教材所講的“部分地址譯碼方式”不是很理解。 比如：書上說A16和A18未參加譯碼，因此無論這兩根線上是什么值都不影響輸出。能不能理解成：既然輸出的值是一定的，那么就應該就像全地址譯碼那樣，高地址只對應一個片選地址，為什么能映射四個內存空間，是怎么工作的？還有少了兩根線和相

23、關的器件就能節(jié)約多少成本？何必那么麻煩，都選全地址譯碼不就得了。答：應該這樣理解：因為部分地址譯碼方式有部分高位地址線未參加譯碼，所以未參加譯碼的地址線上無論是什么值都不會影響譯碼輸出。而未參加譯碼的地址線上的值的集合對應了多個地址空間。例如，A19、A18不參加譯碼時，它們的值為00、01、10、11時均不會影響譯碼輸出，而00x.x、01x.x、10x.x、11x.x不正好對應了四個地址空間嗎？部分地址譯碼方式為電路設計提供了另外一種選擇，你可以靈活地選用，不必拘泥于某一種譯碼方式。總之，在滿足要求的情況下，電路越簡單越好。2. 問：關于內存芯片的標號（如6264）有什么規(guī)律呢？每位數(shù)字都

24、有什么含義呢?答：一般最后幾位表示該芯片有多少位（bit）。如6264共有64K位（8K*8位），62256為256K位，等等。但新型芯片已不再用這種表示方法。有興趣的話可看一看微型計算機雜志2003年第23期的有關文章。 3. 問：用存儲器件組成內存時，為什么總是采用矩陣形式?答：采用矩陣形式存儲信息主要是為了節(jié)省地址譯碼電路，提高半導體器件的集成度。例如要組成1KB的內存，若不采用矩陣形式，就需要1024條譯碼線才能實現(xiàn)對1KB的尋址，但若采用32*32的矩陣來排列，則只要有32條行選線和32條列選線就可以了。存儲容量越大，矩陣形式的優(yōu)點就越明顯。 4. 問：CPU與存儲器連接時有哪些方面

25、要求?答：存儲器與CPU連接時有如下三方面要求：(1)信號線連接要求CPU是通過地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB及控制總線CB與外界交換信息的。因此，存儲器芯片與CPU的連接也就是與CPU三種總線的連接。數(shù)據(jù)線的連接：CPU的數(shù)據(jù)線與存儲器的數(shù)據(jù)線直接相連。地址線的連接：地址線高位部分用于選擇存儲器芯片，與存儲器片選信號相連；地址線低位部分用于選擇存儲器芯片內的某一存儲單元，與存儲器芯片的地址引腳相連?？刂凭€的連接：系統(tǒng)控制總線的讀屑控制與存儲器芯片的控制線相連。(2)地址分配要求內存分ROM和RAM兩部分。ROM用于存放固化程序及常數(shù)，RAM分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)。系統(tǒng)區(qū)用于存放監(jiān)控程序或操作系統(tǒng)的數(shù)

26、據(jù)；用戶區(qū)用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)。一般存儲器由多個芯片組成，地址進行分配時，需要知道哪些地址區(qū)域分配給ROM，哪些地址區(qū)域分配給RAM。對8086CPU而言，高地址區(qū)域分配給ROM區(qū)域，低地址區(qū)域分配給RAM。(3)驅動能力要求在CPU的設計中，一般輸出線的直流負載能力可以驅動一個TTL負載，而在連接中，CPU的一根地址線或數(shù)據(jù)線，可能連接多個存儲器芯片，但現(xiàn)在的存儲器芯片都為MOS電路，主要是電容負載，直流負載遠小于TTL負載。故小型系統(tǒng)中，CPU可與存儲器直接相連，在大型系統(tǒng)中就需要加緩沖器。 5. 問：何謂IDE接口?答：IDE接口就是智能驅動器電子接口，是PC機用來連接硬盤、光盤等設備

27、的標準接口。一般家用計算機和臺式計算機的硬盤和光盤接口都采用IDE接口。IDE接口由COMPAQ公司推出，將硬件控制器集成到硬盤驅動器中。這樣，其優(yōu)點是可以消除驅動器和控制器間的數(shù)據(jù)丟失問題，使數(shù)據(jù)傳輸可靠性提高了。IDE是針對AT機系統(tǒng)設計的，可支持超大容量高速硬盤。1個IDE接口可帶兩個硬盤驅動器。IDE接口的基本特征是：(1)最多接兩臺硬盤機；(2)數(shù)據(jù)傳輸速率最高為2MBS；(3)最大可支持528MB；(4)傳輸帶寬8位；(5)只能輪流操作，不能并行處理。IDE擴充后的規(guī)范是EIDE，其性能有很大提高：(1)可連接4臺硬盤機；(2)支持硬盤的最大容量為8.4GB；(3)數(shù)據(jù)傳輸速率為1

28、2MBS18MBS；(4)傳輸帶寬為16位，可擴展到32位；(5)讀/寫操作可并行處理。IDE接口的硬盤機與主機有兩種數(shù)據(jù)傳送方式：PIO方式和DMA方式。PlO方式是通過CPU執(zhí)行IO端口指令來進行數(shù)據(jù)讀/寫，常采用IO串操作指令，以達到高的數(shù)據(jù)傳輸速率。DMA方式是數(shù)據(jù)不經(jīng)過CPU，而直接在硬盤和內存之間傳送，可獲得很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。6. 問：何謂SCSI接口?答：SCSI接口是小型計算機接口的縮寫，它是美國Shugart公司開發(fā)的，主要用于光盤機、磁帶機、掃描儀和打印機等設備。大部分SCSI控制器是以接口卡形式連接到PC主機上的?？蛇B接ISA、EISA、VESA和PCI總線。個別高檔主

29、板在板上集成了SCSI控制器。SCSI有多個標準，從傳輸速率來分有如下6種：(1)Fast SCSI8位總成，數(shù)據(jù)傳輸率為10MBS。(2)Fast Wide SCSI16位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)傳輸率為20MBS。(3)Ultra SCSI8位總線，數(shù)據(jù)傳輸率為20MBS。(4)Wide Ultra SCSI16位總線，數(shù)據(jù)傳輸率為40MBS。(5)Ultra-2 SCSI8位總線，數(shù)據(jù)傳輸率為40MB/S。(6)Wide Ultra-2SCSI16位總線，數(shù)據(jù)傳輸率為80MBS。1. 問：I/O設備是如何進行管理的？答：一個計算機系統(tǒng)包含多個I/O設備，這些設備全由操作系統(tǒng)統(tǒng)一進行管理。DOS操作

30、系統(tǒng)對PC I/O設備的管理分為以下3個層次：（1）ROM BIOS驅動程序ROM BIOS為基本IO系統(tǒng)，存放在PC系統(tǒng)存儲空間的高端位置(0FE000H一0FFFFFH)，共有8KB容量。ROMBIOS是三個層次中的最底層，它直接和硬件接口，并向用戶開放。它包括3種功能：系統(tǒng)初始化、對主要IO設備的底層管理和系統(tǒng)服務。ROM BIOS為PC系列機上的各種操作系統(tǒng)所公用，用戶也可以直接使用它。這些IO設備的驅動程序以軟中斷的方式提供，匯編程序用INT 10HINT 1AH調用，調用時由寄存器AH表示其指定功能。INT 10H-顯示器驅動程序INT 11H-檢測系統(tǒng)配置程序INT 12H-檢測

31、存儲器容量程序INT 13H-磁盤驅動程序INT 14H-串行口驅動程序INT 15H-設備管理驅動程序INT 16H-鍵盤驅動程序INT 17H-打印機驅動程序INT 18H-啟動ROMBASIC程序INT 19H-引導程序INT 1AH一實時時鐘驅動程序在接口設計中，常會調用這些IO驅動程序，以方便接口編程。有了BIOS，人們不再需要詳細了解硬件設備，就可方便地使用它們。（2）DOS可安裝的和駐留的驅動程序可安裝的驅動程序是在增加新的外設時，通過磁盤進行安裝，再修改CONFIG.SYS文件，并重新啟動系統(tǒng)后，新的外設便處于DOS管理之下了，用戶可通過系統(tǒng)調用去使用它。駐留的驅動程序在IBM

32、BIOS.COM文件中，系統(tǒng)引導時讀人RAM。可安裝的驅動程序和駐留的驅動程序形式基本一樣，由3部分組成：設備驅動程序頭、策略過程和中斷過程。驅動程序為每一個設備定義一個邏輯名，例如打印機叫PRN，串行接口叫AUX，時鐘設備叫CLOCK等等。為每一個設備的邏輯驅動器定義一個邏輯標志，并為每一個外設定義了統(tǒng)一的17個命令或功能。有了驅動程序，對上層而言，所有外設便具有了統(tǒng)一的界面。（3）DOS系統(tǒng)調用DOS系統(tǒng)調用是DOS操作系統(tǒng)和用戶之間的界面，功能包括內存管理、文件和記錄的管理、字符設備的輸入輸出管理、“假脫機”和實時時鐘管理等。它也是以中斷方式提供的，匯編程序用INT 20HINT 2FH

33、調用，調用時由寄存器表示其指定功能。 2. 問：如何設計接口電路?答：(1)分析了解外設或被控設備與CPU之間信息交換的要求用什么做聯(lián)絡信號；I/O的數(shù)據(jù)格式；I0線數(shù)量；最短響應時間和服務時間估算；確定I0控制方式(2)硬、軟件間功能分配綜合考慮速度、成本、特性、設計難易程度等因素。(3)進行I0端口的數(shù)量統(tǒng)計、數(shù)據(jù)流向安排和端口地址號分配(4)I0接口硬件電路的擴展設計擴展方案選擇；地址譯碼器擴展；負載能力擴展。(5)I0接口軟件設計(6)聯(lián)調進行接口硬件、軟件聯(lián)調，直至滿足快速、可靠、方便地實現(xiàn)CPU和各外設之間的信息交換要求為止。 3. 問：I/O接口擴展的方法有哪些？IO接口擴展方案

34、有兩種：（1）購置廠家生產(chǎn)的現(xiàn)成的多功能I0接口板為適應系統(tǒng)I0擴展的需要，每一種微機系統(tǒng)都設計有配套的I0接口板，將I0接口板插到系統(tǒng)外引總線槽上，只要適當選擇板上的有關選擇開關(選址開關、工作方式選擇開關等)，就可與系統(tǒng)配套使用。如按STD總線標準設計的模塊式工作控制計算機，采用小板結構、每種模板功能單一，有CPU模板、內儲模板、鍵盤顯示模板、串行接口模板、AD轉換模板、DA轉換模板等等，按擴展要求可選用其中幾塊模板，構成實用的工業(yè)控制機，非常靈活方便、可靠。如果控制系統(tǒng)對I0無特殊要求，經(jīng)費也許可的話，選用此種方案是最簡單、快速的。(2)自己設計、安裝I0接口電路采用通用的大規(guī)模集成電路

35、接口芯片擴展IO接口電路，如8255A、8251A等。由于通用的I/O接口芯片電路是標準化的，提供了方便地與CPU和外設相連接的信號線，可方便地對I/O接口進行擴展。采用普通的緩沖器/鎖存器和譯碼器等集成電路擴展I/O接口。4. 問：為什么微機系統(tǒng)中有時要采用DMA傳送方式?答：外設與計算機內存之間的信息交換，可通過程序查詢方式和中斷方式進行。這兩種方式都是在CPU的控制下，通過CPU執(zhí)行指令來完成的。數(shù)據(jù)傳送方向為外設一CPU內存。這兩種方式每傳送一個字節(jié)都需要耗用較長時間。在程序查詢方式時，CPU要反復測試外設狀態(tài)，在外設未準備好時，CPU就處于等待狀態(tài)，直到外設準備好，才進行數(shù)據(jù)傳送。在

36、中斷方式下，每實現(xiàn)一次數(shù)據(jù)傳送，CPU都要進行轉入中斷服務子程序、保護斷點、保護現(xiàn)場、恢復現(xiàn)場、返回主程序等操作。顯然對于高速的IO設備以及大量數(shù)據(jù)交換的場合(如軟、硬磁盤等)，這兩種傳送方式就不能滿足速度的要求了。對于這些高速外設，如果傳送速度太慢，不僅降低傳送效率，還會造成數(shù)據(jù)丟失，導致傳送出錯。為此，提出了DMA(直接存儲器存取)傳輸方式。這種傳送方式是不經(jīng)過CPU干預，直接在外設與內存儲器之間進行數(shù)據(jù)傳送的方式。實現(xiàn)DMA傳送，需要一個專用硬件DMA控制器(DMAC)，在DMA傳送期間，CPU要讓出對系統(tǒng)總線的控制權，交給DMA控制?？偩€在DMA的控制下，數(shù)據(jù)直接在存儲器和外設之間傳送

37、，而不經(jīng)過CPU干預，其傳送速度大大提高，可接近于存儲器的最快存取速度。這種傳送方式適用于圖像顯示、磁盤存取、磁盤間數(shù)據(jù)傳送和高速的數(shù)據(jù)采集等系統(tǒng)。 5. 問：DMA控制器占用總線控制權的方法有哪幾種?答：DMA控制器占有總線控制權又稱DMA操作的基本方法共有四種：(1)使CPU與系統(tǒng)總線處于高阻狀態(tài)的方式此種方式又稱停機方式，在這種方式下，當DMAC要進行DMA傳送時，DMAC向CPU發(fā)出DMA請求信號，迫使CPU在現(xiàn)行的總線周期(機器周期)結束后，使其地址總線、數(shù)據(jù)總線和部分控制總線處于高阻態(tài)，從而讓出對總線的控制權，并給出DMA響應信號。DMAC接到該響應信號后，就可以控制總線，進行數(shù)據(jù)

38、傳送的控制工作，直到DMA操作完成，CPU再恢復對總線的控制權，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序。這種方式比較簡單，只需要一對聯(lián)絡信號作為請求占用總線和對請求的響應，而不需要附加的邏輯電路。(2)暫停CPU的時鐘脈沖方式CPU的正常操作得以進行是靠系統(tǒng)的時鐘脈沖來定時推動的。因此，在進入DMA操作時，把CPU的時鐘暫停，就能達到停止CPU操作的目的。此時CPU的地址總線輸出為高電平，控制信號輸出為高阻狀態(tài)，數(shù)據(jù)總線也成為高阻狀態(tài)。(3)周期挪用方式周期挪用方式又稱為利用CPU不訪問總線的間隔方式。上述兩種方式進行DMA時，均使CPU暫停常規(guī)的操作。優(yōu)點是操作簡便，但浪費CPU資源。為充分利用CPU資源，可

39、采用只當CPU不使用總線時，才進行DMA傳送。這種DMA操作僅是在CPU執(zhí)行內部操作時，如指令譯碼或CPU內部進行算術運算或邏輯運算時，CPU不使用總線，這時DMA接管總線。這種方法的關鍵是如何識別合適的可挪用周期。有的CPU能產(chǎn)生一個表示存儲器是否正在被使用的信息(如M6800的VMA)，有的CPU則規(guī)定在特定條件下(如Intel8080的T4、T5狀態(tài))不訪問存儲器。此方法不減慢CPU的操作，但需復雜的時序電路，而且數(shù)據(jù)傳送也是不連續(xù)和不規(guī)則的。(4)周期擴展方式使用專門的時鐘發(fā)生器/驅動器電路，當需要進行DMA操作時，由DMAC發(fā)出請求信號給時鐘電路，時鐘電路把供給CPU的時鐘周期加寬，

40、而提供給存儲器和DMAC的時鐘不變。這樣，CPU在加寬時鐘周期內操作不往下進行，而這加寬的時鐘周期相當于若干個正常的時鐘周期，可用來進行DMA操作。加寬的時鐘結束后，CPU仍按正常的時鐘繼續(xù)操作。這種方法會使CPU的處理速度減慢，而且CPU時鐘周期的加寬是有限制的。因此用這種方法進行DMA傳送，一次只能傳送一個字節(jié)。 6. 問：中斷方式比查詢方式有何優(yōu)點?和DMA相比又有什么不足之處?答：(1)中斷方式與查詢方式相比其優(yōu)點是：提高了CPU的工作效率把CPU從查詢方式時漫長的等待時間中解放出來，使CPU和外設以及外設和外設之間能并行工作：實時響應能力強在具有多個中斷源的系統(tǒng)中，查詢方式要輪流對多

41、個中斷源進行查詢，所需時間較長，很難滿足外設的實時要求，而采用中斷方式便可滿足外設的實時性要求。(2)中斷方式與DMA方式相比不足之處是：中斷方式傳送數(shù)據(jù)的速度比DMA慢，不適于高速外設的要求。 7. 問：中斷方式和DMA方式傳送數(shù)據(jù)，哪個的CPU效率高？答：當然DMA方式效率高。DMA方式中，CPU只需要進行初始化工作和掃尾工作，數(shù)據(jù)傳輸完全不需要CPU介入，而是由DMAC控制。這樣CPU空出來可以作其他事情。8. 問：要自己編一個中斷程序，如何指定它的中斷號呢？答：一般來說，硬件中斷對應的中斷號不能隨便指定，操作系統(tǒng)基本已固定。而軟件中斷的號也有一部分不能隨便使用，一般中斷號在60H以前的

42、都不要用。具體哪個可以用，每個機器不定相同，可用DEBUG查看中斷向量表（0:0到0:3FFH）的內容，凡是中斷向量為0的均是系統(tǒng)沒有使用的，用戶可以使用。要在自己的程序中使用中斷，應設置中斷向量，有兩個辦法：1）將中斷向量強行寫入中斷向量表。例如，要把自己的中斷服務程序指定為61H號中斷，則把中斷服務程序的首地址（即中斷向量）寫入61H*4開始的兩個字單元即可，偏移寫入低字，段寫入高字。設置好后，即可用INT 61H調用自己的中斷服務程序。2）用DOS功能25H也能設置：把中斷向量的段放在DS中，偏移放在DX中，中斷號放在AL寄存器中，然后下面的指令：MOV AH,25HINT 21H即可設

43、置好中斷向量。 9. 問：CPU響應中斷的條件是什么?答：(1)設置中斷請求觸發(fā)器每個中斷源向CPU發(fā)出中斷請求信號是隨機的，而大多數(shù)CPU都是在現(xiàn)行周期結束時，才檢測有無中斷請求信號發(fā)出。故必須把隨機輸入的中斷信號鎖存起來，并保持到CPU響應這個中斷請求后，才可以清除中斷請求。因此要求每一個中斷源有一個中斷請求觸發(fā)器。(2)設置中斷屏蔽觸發(fā)器在多個中斷源的情況下，要求設置一個中斷屏蔽觸發(fā)器，只有當此觸發(fā)為“1”時，外設的中斷請求才能被送到CPU。(3)設置中斷允許觸發(fā)器的狀態(tài)在CPU內部有一個中斷允許觸發(fā)器，只有當其為“1”時，CPU才能響應中斷?？捎迷试S中斷和禁止中斷指令來設置中斷允許觸發(fā)

44、器的狀態(tài)。當CPU復位時，中斷允許觸發(fā)也復位為“0”，即關中斷。當中斷響應后，CPU就自動關閉中斷，以禁止接受另一個新的中斷(否則要處理多重中斷)，因而通常在中斷服務程序結束時，必須有兩條指令，即允許中斷指令和返回指令。(4)CPU在現(xiàn)行指令結束后響應中斷。 10. 問：ISA總線的硬中斷擴充到11級（IRQ3-IRQ7,IRQ9,IRQ10-IRQ12,IRQ14-IRQ15），DMA通道擴充到7個(DERQ1-DERQ3,DERQ0,DERQ5-DERQ7)其中的下標是來自8259嗎？答：硬中斷是由第2個8259擴充的，DMA不是來自8259。 11. 問：8259A的緩沖方式和非緩沖方式

45、有什么區(qū)別？答：緩沖方式是指在8259的數(shù)據(jù)線與8086CPU之間加入一個三態(tài)緩沖器，緩沖器的控制信號由8259來提供，而不是由CPU提供。非緩沖方式當然就是不加緩沖器了。1. 問：接口硬件是如何組成的?答：接口硬件通常做在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上，常稱為接口芯片。接口硬件一般包括如下七部分：(1)數(shù)據(jù)緩沖寄存器緩沖寄存器又稱緩沖器，它分輸入緩沖器和輸出緩沖器兩種。前者的作用是將外設送來的數(shù)據(jù)暫時存放，以便處理器將它取走；后者的作用是用來暫時存放處理器送往外設的數(shù)據(jù)。有了數(shù)控緩沖器，就可以使高速工作的CPU與慢速工作的外設起協(xié)調和緩沖作用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的同步。由于緩沖器接在數(shù)據(jù)總線上，故必須

46、具有三態(tài)輸出功能。(2)控制寄存器控制寄存器用于存放處理器發(fā)來的控制命令和其它信息，以確定接口電路的工作方式和功能。控制寄存器是寫寄存器，其內容只能由處理器寫入，而不能讀出。(3)狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器用于保存外設現(xiàn)行各種狀態(tài)信息。它的內容可以被處理器讀出，根據(jù)外設狀態(tài)，可使處理器安全可靠地與接口完成交換數(shù)據(jù)的各種操作。處理器通過查詢外設的忙與閑、良好與故障，就緒與不就緒等狀態(tài)，才能正確的交換信息。(4)數(shù)據(jù)總線和地址總線緩沖器數(shù)據(jù)總線和地址總線緩沖器用于實現(xiàn)接口芯片內部總線和處理器外部總線的連接。如接口的數(shù)據(jù)，溫線可直接和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連接，接口的端口選擇端根據(jù)IO尋址方式的要求與地址總線恰當

47、地連接。(5)端口譯碼器端口譯碼器用于正確選擇接口電路內部各端口寄存器的地址，保證一個端口寄存器惟一地對應一個端口地址碼，以便處理器正確無誤地與指定外設交換信息，完成規(guī)定的輸人輸出操作。(6)內部控制邏輯內部控制邏輯用于產(chǎn)生一些接口電路內部的控制信號，實現(xiàn)系統(tǒng)控制總線與內部控制信號之間的變換。(7)對外聯(lián)絡控制邏輯對外聯(lián)絡控制邏輯用于產(chǎn)生與接收CPU和外設之間數(shù)據(jù)傳送的同步信號。這些握手聯(lián)絡信號包括微處理器一邊的中斷請求和響應、總線請求和響應以及外設一邊的準備就緒和選通等控制與應答信號。當然，并非所有接口都必須具備全部組成部分。但一般情況，數(shù)據(jù)緩沖寄存器、端口地址譯碼器和輸入輸出操作控制邏輯是

48、接口的核心部件，任何接口都不可少。其它部分視需要而定。 2. 問：接口軟件包括哪些內容?答：接口軟件又稱設備驅動程序，一般來說它包括如下程序段。(1)初始化程序段對可編程接口芯片，都需要通過方式命令或初始化命令來設置工作方式及初始條件，這是驅動程序中的基本部分。(2)傳送方式處理程序段只要有數(shù)據(jù)傳送，就有傳送方式的處理。針對CPU與IO設備不同的數(shù)據(jù)傳送方式，就有不同的處理程序段。如查詢方式有檢測外設或接口狀態(tài)的程序段；中斷方式有中斷向量修改、對中斷源的屏蔽研放以及中斷結束等的處理程序段；DMA方式有相關的DMA傳送操作，如通道的開放屏蔽等處理程序段。(3)主控程序段這是完成接口任務的程序段。

49、如數(shù)據(jù)采集的程序段，包括發(fā)轉換啟動信號、查詢轉換結束信號、讀數(shù)據(jù)以及存數(shù)據(jù)等內容。(4)程序終止與退出程序段包括程序結束退出前對接口電路中硬件的保護程序段，如對一些芯片的引腳設置為高電平或低電平，或將其設置為輸入輸出狀態(tài)等。(5)輔助程序段該程序段包括人-機對話菜單設計等內容。以上這些程序段是相互依存統(tǒng)為一體的，只是為了分析一個完整的設備接口程序而劃分成幾部分。3. 問：微機的接口卡和主板之間的插槽中各根地址線、數(shù)據(jù)線和控制線都是如何安排的？另外，可不可以在用戶的接口電路中使用8237dma控制器？如果可以，如何避免同系統(tǒng)的dma控制器的優(yōu)先級的沖突？答：總線的信號線安排可參考相關資料，例如I

50、SA總線規(guī)范、PCI總線規(guī)范等國際標準。因為標準文本太厚，這里無法列出。用戶接口電路中一般無法使用自己的8237DMA控制器，至少我是這么認為的。但系統(tǒng)提供的DMA通道還給用戶保留了好幾個，如果要用DMA傳輸?shù)脑挘墒褂梦幢幌到y(tǒng)占用的那幾個DMA通道。 4. 問：接口電路的實現(xiàn)方法有哪些?答：接口電路實現(xiàn)方法有三種：（1）用中、小規(guī)模集成電路芯片設計接口電路這種設計方法僅適用于簡單接口電路。（2）用可編程集成電路芯片設計接口電路可編程集成電路芯片是品種繁多、功能各異的大規(guī)模集成電路接口芯片，通過CPU的編程選擇各種接口功能，使用靈活方便。因此只需掌握如何選擇和使用這些芯片來設計接口，完成與外設

51、的連接，以達到預期目的?？删幊探涌谛酒奶攸c是：集成度高、功能全、靈活性好；芯片需CPU編程設置(如初始化等)；有多個I0端口地址，設計時要合理分配，防止地址沖突。通用可編程芯片可分為三類：通用I0接口芯片，如Intel公司產(chǎn)品有：8255并行接口芯片8251，8250串行接口芯片8253，8254定時器卅數(shù)器8237DMA控制器8279鍵盤顯示控制器專用IO功能控制芯片，如8272磁盤控制器8275CRT控制器系統(tǒng)功能控制芯片，如8259中斷控制器存儲器管理部件：W4006AF DRAM控制器8288總線控制器8089智能IO接口芯片8087、80287、80387數(shù)值處理器8292、829

52、3、82911EEE-486智能儀表控制接口（3）用I/O接口控制卡（I/O適配器）連接外設將常用通用接口電路制成專用的接口控制卡（也稱適配器），由若干集成電路芯片按一定的邏輯構成，并組裝成一個部件。這些部件制成一個標準的插件板，可直接插入CPU的主機板的擴展槽上，以完成與系統(tǒng)的連接。常用的I/O接口控制卡有：顯示卡/聲卡/網(wǎng)卡等。 5. 問：什么是接口中的聯(lián)絡信號？答：CPU通過接口同外設交換信息時，接口常常需要和外設間有一定的“聯(lián)絡”信號，一保證信息的正常傳送。通常采用兩個“聯(lián)絡”信號：STB#（選通信號）和RDY(就緒信號)。（1）輸入操作RDY=“H”表示接口芯片中輸入寄存器已準備就緒

53、，可接外設信息，以實現(xiàn)外設與接口的輸入操作，該信號是由接口向外設發(fā)出的。STB#=“L”表示接口選通，是外設向接口發(fā)出的，外設把數(shù)據(jù)送至接口芯片端口后，用STB信號有效送人接口芯片輸入寄存器。在STB#的后沿，把RDY信號拉為“L”，表明輸人寄存器已有數(shù)據(jù)。RDY=“L”正是接口與外設的通信標志，外設接收RDY=“L”后，暫不送新數(shù)。CPU發(fā)出讀數(shù)指令，讀人該數(shù)據(jù)，并使RDY置“H”。然后，又開始新一輪的輸入操作。在輸入操作中，RDY信號有時用IBF(輸入緩沖器滿)表示。（2）輸出操作RDY=“H”，表示接口寄存器已有數(shù)據(jù)，通知外設來取數(shù)，該信號是由接口發(fā)給外設的。STB=“L”，表示端口數(shù)據(jù)

54、已為外設接收，且已處理，CPU可送新數(shù)據(jù)到接口寄存器，STB#的后沿使RDY變?yōu)椤癓”。在輸出接口中，RDY信號有時用OBF#(輸出緩沖器滿)表示，STB#信號有時用ACK#(響應)表示。 6. 問：8253的6種工作方式在計數(shù)到0之后計數(shù)器處于何種狀態(tài)?答：8253中的各個計數(shù)器減1使計數(shù)值變成0之后，計數(shù)器的狀態(tài)不是處于停止不動的狀態(tài)。在方式0、1、4和方式5時，計數(shù)器減1計數(shù)到0后，都從最大的計數(shù)值，即FFFFH或BCD碼9999繼續(xù)減1計數(shù)；方式2和方式3是周期性工作的，每當計數(shù)到0時，計數(shù)的初值重新送人計數(shù)執(zhí)行部件，從初值開始繼續(xù)計數(shù)。 7. 問：8253在PC系列微機系統(tǒng)中是如何得

55、到應用的?答：8253在PC系列微機系統(tǒng)中，在如下三個方面得到了應用：(1)計數(shù)器0作為系統(tǒng)計時器用計數(shù)器0產(chǎn)生時鐘信號的系統(tǒng)計時器。系統(tǒng)主要利用它完成日時鐘計數(shù)。計數(shù)器0的CLKo輸人為11931816MHz方波，工作于方式3，計數(shù)初值為0(即65536)，輸出信號OUTo接到中斷控制器8259A的IRQo作為中斷請求輸入線，OUT0輸出的方波脈沖序列頻率為Fout0=1.1931816MHz65536=18.2Hz即計數(shù)器0中斷頻率為每秒182次，計滿1h需要中斷65520次(18.2*60*60=65520)。24h需中斷1573040次(001800BOH)。每次中斷總是對低位字加1，

56、當?shù)臀蛔钟嫕M為0時高位字加1。當高位字計到0018H，低位字計到00BOH時，表示計滿24h，雙字復位清0。(2)計數(shù)器1作為動態(tài)存儲器定時刷新控制計數(shù)器1的CLK1接1.1931816MHz的方波脈沖，工作于方式2，計數(shù)初值為18(0012H)，OUTl輸出的負脈沖脈寬為1÷1.1931816MHz=838ns，其周期為18÷1.1931816MHz= 15.08 us，即每隔15.08us產(chǎn)生一個正脈沖，作為DMAC8237A的0通道的請求信號DREQ0，定時地對系統(tǒng)的動態(tài)存儲器芯片進行一次刷新操作。(3)計數(shù)器2作為揚聲器音頻發(fā)生器計數(shù)器2用于為系統(tǒng)機箱內的揚聲器發(fā)聲

57、提供音頻信號。系統(tǒng)利用揚聲器發(fā)聲進行提示和故障報警。另外，還可對計數(shù)器2重新進行初始化，用于樂曲演奏等。 8. 問：8255A的三種工作方式，各用于哪種傳送方式？答：方式0是基本輸入/輸出方式，A、B、C三個口中任何一個口都可提供簡單的輸入和輸出操作，不需要應答聯(lián)絡信號，即可用于無條件傳送的場合，也可以用作查詢方式傳送。當采用查詢方式傳送時，原則上可用A、B和C三個口的任一位充當查詢信號，但通常都是選用C口充當查詢信號，這和C口的編程有關。通常把C口的4位(高4位或低4位)規(guī)定為輸出口，用以輸出一些控制信號，把C口的另4位規(guī)定為輸人口，用以輸入外設的狀態(tài)。方式1是一種選通輸人偷出方式，A口和B口均可工作在這種方式。方式1可作為查詢式傳送方式，此時握手聯(lián)絡信號，C口要用6位(