《微机接口与通讯技术》课后习题参考答案
所谓软命令就是只要对特定的地址进行一次写操作（即 、 及内部寄存器地址同时有效），命令就生效，与写入的具体数据无关。 8237A-5有3条软命令：清先/后触发器软命令、总清除软命令、清屏蔽寄存器软命令。
48. 什么是DMA页面地址寄存器？它的作用如何？
由于DMAC8237A-5只能提供内存地址的低16位，而实际中内存地址可能是20位、24位或32位的，等等，这样就要在DMA系统中配置寄
存器组，由这些寄存器组提供存储器的高位地址，这些寄存器组就是页面地址寄存器。它的作用是提供存储单元的页面地址，即高位地址。 49.
采用DMA方式在内存与I/O设备之间传送数据时，DMA控制器8237A-5怎样实现对I/O设备的寻址？
DMA控制器8237A-5提供DACK信号给I/O设备，取代其地址选择信号，使申请DMA传送并被允许的设备在DMA传送过程中一直是有效设备。即：用DACK信号取代了芯片选择和片内端口选择信号。 50.
DMA控制器8237A-5在系统中如何生成访问内存的有效地址？
内存地址是通过地址线传送的，如在PC机系统中，20位物理地址由几部分构成： A0～7：由8237A-5的A0～7引脚直接发出
A8～15：由8237A-5的DB0～7引脚发出，然后由外部地址锁存器锁存后提供 A16～19：由页面地址寄存器74LS670提供A4～7 51.
IBM-PC系列微机中DMA系统的配置情况有哪两种？
在IBM-PC系列微机中DMA系统有单片DMAC和双片DMAC两种配置。
单片系统：支持4个通道的8位数据传送。每个通道有64KB的计数能力，有一个能提供4位地址的页面地址寄存器，所以寻址能力达到1MB 双片系统：支持7个通道的数据传送，其中3个通道支持8位传送，4个通道支持16位传送。每个通道有64KB的计数能力，系统配置了一个能提供8位地址的页面地址寄存器，所以寻址能力达到16MB。 52.
用户利用PC微机的DMA系统资源进行DMA传送时，是否要求用户对8237A-5的16个寄存器全部进行编程？为什么？一般需要对8237A-5的哪几个寄存器进行编程？
用户利用PC微机的DMA系统资源进行DMA传送时，并不需要也不能对16个寄存器全部进行编程。因为系统在ROM-BIOS的初始化测试阶段已对8237A-5的命令寄存器进行了设置，不允许用户进行修改。
用户在使用时一般只要根据需要对方式寄存器、基（当前）地址寄存器、基（当前）字节计数器、屏蔽寄存器（单个通道）进行编程，并用软命令清除先/后触发器即可。
习题五
53.
什么是中断？
是指CPU在正常运行程序时，由于内部/外部事件或由程序预先安排的事件，引起CPU暂时停止正在运行的程序，转到为该内部/外部事件或预先安排的事件服务的程序中去，服务完毕，再返回去继续运行被暂时中断的程序，这个过程称为中断。 54.
可屏蔽中断处理的一般过程是什么？ 可屏蔽中断的处理过程一般可分为4个阶段：
（1） 中断申请：外设向CPU发出中断申请信号，CPU检测到有效的INTR，且无DMA请求、IF＝1，当前指令执行完毕就进入响应阶段 （2） 中断响应：CPU通过总线控制器发出两个连续的中断响应信号（2个 负脉冲）组成中断响应周期。在中断响应周期中，CPU取
得中断类型号（4*n+2）?CS，INTA n，将程序状态字（PSW）及断点的地址（CS和IP）依次入栈保护。再查中断向量表，将（4*n）?IP；进入中断服务阶段
（3） 中断服务：CPU执行中断服务程序，为中断源服务
（4） 中断返回：当执行到中断服务程序中的IRET指令时，将堆栈栈顶的三个字单元内容弹出，依次送给IP、CS、PSW，CPU返回到原来
的程序去执行。
55.
什么是中断优先级？设置中断优先级的目的是什么？
中断优先级是指，中断源被响应和处理的优先等级。设置优先级的目的是为了在有多个中断源同时发出中断请求时，CPU能够按照预定的顺序（如：按事件的轻重缓急处理）进行响应并处理。 56.
什么是中断嵌套？
是指CPU正在执行一个中断服务程序时，有另一个优先级更高的中断提出中断请求，这时会暂时挂起当前正在执行的级别较低的中断源的服务程序，去处理级别更高的中断源，待处理完毕，再返回到被中断了的中断服务程序继续执行，这个过程就是中断嵌套。 57.
什么是中断向量？它是如何装入中断向量表的？
中断向量是中断服务程序的入口地址，一个中断向量由4个字节组成，它包括中断服务程序的段首址和偏移地址。
中断向量并非常驻内存，而是由程序装入中断向量表中的。系统配置和使用的中断所对应的中断向量由系统软件负责装入；系统若未配置系统软件（如单板机系统），或用户自定义的中断向量，由用户自行装入。 58.
什么是中断类型号？它的作用是什么？
中断类型号是系统为每一个中断源分配的代号，它是8位的，与系统的中断源一一对应。
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中断类型号负责引导CPU找到中断服务程序的入口点。通过中断类型号查中断向量表可得到中断向量（中断服务程序入口地址），其中：物理
地址为4*n的单元是中断服务程序入口点的偏移地址；物理地址为4*n+2的单元是中断服务程序的段首址。 59.
不可屏蔽中断和可屏蔽中断各有何特点？其用途如何？
不可屏蔽中断（NMI）：CPU不能屏蔽，即：无论IF的状态如何，CPU收到有效的NMI必须进行响应；NMI是上升沿有效；中断类型号固定（为2）；它在被响应时无中断响应周期。不可屏蔽中断通常用于故障处理（如：协处理器运算出错、存储器校验出错、I/O通道校验出错等）
可屏蔽中断（INTR）：CPU可以通过设置IF的状态屏蔽它，若IF＝1，CPU响应，IF＝0，CPU不响应；INTR高电平有效；它需要中断响应周期；中断类型号由中断控制器在中断响应周期中提供给CPU。可屏蔽中断主要用于普通I/O设备请求与CPU进行数据交换。 60.
IBM-PC微机的中断系统由哪几部分构成？
IBM-PC微机的中断系统由硬件中断（外部中断）和软件中断（内部中断）组成。 硬件中断又分为可屏蔽中断INTR和不可屏蔽中断（NMI）；
软件中断有双字节指令形式的中断（ROM-BIOS中断、DOS中断和未定义自由中断）和几种特殊类型的中断（除法溢出中断、单步中断、断点中断、溢出中断）。 61.
所谓DOS系统功能调用是指哪一个软中断？试举出一些常用的设备管理和文件管理的DOS功能调用。 DOS系统功能调用是指中断类型号为21H的软中断指令INT 21H。 例如：
功能号为01H，对键盘管理，输入一个字符； 功能号为0AH，对键盘管理，输入一个字符串； 功能号为02H，对显示器管理，输出一个字符； 功能号为09H，对显示器管理，输出一个字符串； 功能号为3CH，对文件管理，建立一个文件； 功能号为3DH，对文件管理，打开一个文件； 功能号为3EH，对文件管理，关闭文件； 功能号为3FH，对文件管理，读文件； 功能号为40H，对文件管理，写文件。 62.
试比较软中断和硬中断不同的特点。
软中断和硬中断的不同主要体现在以下几个方面：
是否有随机性、突发性 是否有中断响应周期 中断类型号的提供方法 是否可屏蔽（受IF影响） 否 无 固定或由指令提供 不可屏蔽 软中断 是 有 由中断控制器提供 可屏蔽 硬中断（INTR） 硬中断中的不可屏蔽中断NMI除了具有随机性和突发性之外，其余特点同软中断。 63.
可编程中断控制器8259A协助CPU处理哪些中断事务？ 8259A协助CPU完成的中断事务主要有：
接收和扩充外设的中断请求；进行中断请求的屏蔽与开放控制；对中断源进行优先级排队管理；中断被响应时，提供该中断源的中断类型号。 64.
8259A具有哪些工作方式和中断操作功能？指出与这些功能相对应的命令字（ICW/OCW）的内容？ 8259A的工作方式有以下几种：
（1） 引入中断请求的方式：有边沿触发和电平触发两种；中断服务方式有向量式中断和查询式中断两种； （2） 与系统总线的连接方式：缓冲方式和非缓冲方式两种； （3） 屏蔽中断的方式：通常屏蔽和特殊屏蔽两种方式；
（4） 优先级排队的方式：固定优先级和循环优先级（优先级轮换）两种，循环优先级又分为指定轮换和自动轮换两种； （5） 中断结束的方式：自动结束方式和非自动结束方式两种 8259A的中断操作功能有以下几个：
（1） 设置中断触发方式、选择8259A芯片的数目——由ICW1完成； （2） 设置中断类型号的高五位——由ICW2完成；
（3） 设置级联方式具体的连接情况（主片的哪些中断申请端连有从片；从片与主片的哪个中断申请端相连）——由ICW3完成； （4） 设置特定完全嵌套方式、缓冲方式和中断结束方式——ICW4完成； （5） 设置对各中断源的屏蔽与开放状态——由OCW1完成； （6） 设置优先级轮换及发中断结束命令——由OCW2完成；
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（7） 设置特殊屏蔽方式、查询式中断的服务方式、选择要读出的寄存器——由OCW3完成；
65. 在什么情况下，才要求用户对8259A进行初始化？
一般在没有配置完善的操作系统的单板微机系统中，才需要对8259A进行初始化。另外，若通过插件板扩展中断系统，附加的8259A由于系
统软件并未对它进行初始化，所以用户要写入它的初始化程序。 66.
如何对8259A进行初始化编程（包括单片使用和双片使用）？
在单片8259A系统中，初始化时按顺序依次写入ICW1、ICW2、和ICW4； 在双片8259A系统中，初始化时要按顺序依次写入ICW1、ICW2、ICW3和ICW4。 67.
什么是中断响应周期？在中断响应周期中CPU和8259A一般要完成哪些工作？
CPU收到有效的INTR信号，若IF＝1，且无DMA请求，当前指令执行完毕，就通过总线控制器发出连续的两个中断响应信号（ ）组成一个中断响应周期。
INTA
LOCK
LOCK
在第1个 负脉冲中，CPU发出有效的总线锁定信号 ，封锁总线，防止其他主控器占用总线；8259A经判优后将IRR的相应位清0，ISR的对应位置1。
INTA INTA
在第2个 负脉冲中，CPU撤除总线锁定信号 ，ALE信号也变为无效，允许数据线传送数据；8259A将被响应中断源的中断类型号送给CPU。
若8259A工作于自动结束方式，在第2个 负脉冲的后沿，8259A还要清除ISR中在第1个负脉冲里置1的位。 INTA 68.
用户利用PC微机的中断系统资源进行中断传送时，要求用户对8259A的哪些命令进行编程使用？
用户利用PC微机的中断系统资源进行中断传送时，对8259A的编程主要是写入OCW（和OCW（。 1开放或屏蔽某些中断级）2发中断结束命令）69.
何谓中断向量修改？修改中断向量的方法和步骤如何？
在实际应用中，用户借用系统的中断资源（中断类型号）来运行自己的中断服务程序时，需要将中断向量表中原来的中断向量修改为自己中断服务程序的入口地址，这就是中断向量的修改。
中断向量的修改方法一般是利用DOS功能调用的35H号和25H号功能，其步骤可分为以下3步： （1） 保存原中断向量：用35H号功能读取原来的中断向量，保存于两个字单元中；
（2） 设置新的中断向量：用25H号功能将新的中断向量填入到中断向量表的相应位置（4*n～4*n+2单元中）；
（3） 恢复原中断向量：使用完，再利用25H号功能将保存于两个字单元中的原来的中断向量重新填入到中断向量表中。 70.
中断结束命令安排在程序的什么地方？在什么情况下要求发中断结束命令？为什么？ 中断结束命令一般安排在中断服务程序中，在中断服务完成，中断返回指令（IRET）之前。
在8259A工作于非自动结束方式时，要送中断结束命令。因为这种方式，即使中断已经服务完毕，ISR中的对应位也不会自动清0，这样就使得低优先级的中断和同级中断得不到应有的响应。通过发中断结束命令，将服务完的中断级在ISR中的对应位清0，以便开放同级和低级中断。
习题六
71.
半导体存储器通常可分为哪些类型？分类的依据是什么？
半导体存储器按制造工艺分，可分为双极型和MOS型两大类；按存取方式分，又可分为随机存取存储器RAM和只读存储器ROM两大类；RAM根据存储电路的性质不同，又可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM），ROM按其性能不同，又可分为掩模式ROM、熔炼式可编程PROM、可用紫外线擦除、可编程的EPROM和可用电擦除、可编程的E2PROM。 72.
半导体存储器有哪些主要特点？有哪几项主要性能指标？ 半导体存储器具有体积小、速度快、耗电少、价格低的优点。 半导体存储器主要有以下几个主要性能指标：
（1） 存储容量：存储器所能存储二进制数码的数量，即所含存储元的总数 （2） 存取时间（读写周期）：从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间 （3） 功耗：每个存储元消耗功率的大小
（4） 可靠性；对电磁场及温度变化等的抗干扰能力。 73.
试比较动态RAM与静态RAM的优缺点？
动态RAM集成度高、功耗低、价格低；但由于它是以电容上的电荷存储信息，必须定时刷新，所以接口电路比较复杂； 静态RAM速度快，但由于是用双稳电路存储信息，集成度较低、功耗较大、成本较高。 74.
设计存储器接口应考虑哪些主要问题？
在设计存储器接口时除了要考虑存储器的地址空间外，还要考虑
存储器与CPU的时序配合问题：慢速存储器要能够向CPU申请延长总线传输周期；
CPU总线的负载能力：大系统中，考虑到总线驱动能力不够，需要在接口中加入驱动器/缓冲器；
存储芯片的选择：选择芯片类型时根据存储信息类型的不同决定选择RAM或ROM；选择芯片具体型号时，在满足容量要求的情况下，尽量选择容量大、集成度高的芯片。
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75.
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当CPU与低速存储器接口时，通常采用什么方法进行速度匹配？举例说明。
当CPU与低速存储器接口时，通常由低速存储器向CPU发出“等待申请”信号，使CPU在正常的读/写周期之外再插入一个或几个等待周期，
这样就使指令的时钟周期数增加了。
例如，在8086CPU的引脚上提供了一根READY信号，CPU在每个总线周期的T3时钟周期和插入的等待周期TW中检测READY，若READY＝0，就在T3或当前的TW之后插入一个等待周期，在等待周期中继续检测READY信号。所以慢速存储器在与CPU接口时，只要能在T3中（CPU检测前）使READY＝0，就可以让CPU延长总线传输周期。通过控制READY维持为低电平的时间长短可以控制插入等待周期的个数。 76.
存储芯片的选择与接口电路有何关系？挑选时应注意哪些问题？
存储芯片的选用和存储器接口设计直接相关：不同类型、不同型号的芯片构成的存储器，其接口方法和复杂程度都不同。 在选择时一般要根据存储器的存放对象、总体性能、芯片类型和特征等方面综合考虑。 77.
片选控制译码有哪几种常用方法？其中哪几种方法存在地址重叠问题？
片选控制译码有线选法、全译码法、部分译码法和混合译码法。其中线选法、部分译码法和混合译码法都存在地址重叠的问题。 78.
用1024×1位的RAM芯片组成16K×8位的存储器，需要多少个芯片？分为多少组？共需多少根地址线？地址线如何分配？试画出与CPU的连接框图。
用1024×1位的RAM芯片构成16K×8位的存储器，共需要16×8＝128片；8片为一组，共分为16组；共需要14根地址线；其中低10根作低位地址，实现片内单元的选择，高4位进行译码，产生片选信号，从16组中选中一组作为当前读写操作的对象。
首先进行芯片扩展，由8片1024×1位的芯片组成一个1024×8位的芯片组，除数据线之外，将一组中8个芯片的同名引脚连在一起（包括：低位地址A0～9、读写控制信号、片选信号），如图所示：
WE 1K×1WE ? （8） D D7 WE 1K×11K×1? （2） CS （1） D1 D CS CS D0 D （a）芯片扩展 A0～9 D0～7 4-16 译码器 D Y0 C Y1 B ? A Y15 MEMW A0～9 A0～9 A0～9 D0～7 D0～7 D0～7 1K×81K×81K×8CS CS 芯片组 芯片组 ? CS 芯片组 WE （1） WE （2） WE （16） ? A13 A12 A11 A10 （b）CPU与芯片组的接口 然后将CPU的存储器读写控制信号与芯片组的读写控制相连；低位地址A0～9与芯片组的低位地址A0～9相连；再设计译码电路，产生16个译码输出信号，分别与16组的片选信号相连，如图（b）所示 79.
DRAM接口电路与SRAM接口电路的主要区别是什么？
DRAM和SRAM相比，由于存储原理和芯片结构上的区别，使之在与CPU接口时有两个特殊的问题要考虑：一是由于DRAM芯片中的存储元是靠栅极电容上的电荷存储信息的，时间一长，信息就会丢失，所以必须定时刷新；二是由于DRAM芯片集成度高，存储容量大，使得引脚数量不够用，所以地址输入一般采用两路复用锁存方式。 80.
DRAM控制器一般由哪几个主要部分组成？各自功能是什么？ DRAM控制器的组成，及各部分的主要功能如下：
（1） 地址多路开关：把来自CPU的地址转换成行地址和列地址分两次送出； （2） 刷新定时器：定时提出刷新请求；
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《微机接口与通讯技术》课后习题参考答案
（3） 刷新地址计数器：提供刷新地址，每刷新一行，计数器自动加1，全部行刷新一遍后自动回零；
（4） 仲裁电路：当来自CPU的访问存储器请求和来自刷新定时器的刷新请求同时产生时，对二者的优先权进行裁定； （5） 时序发生器：提供行地址选通信号 、列地址选通信号 和写允许信号 。
81.
当构成存储器的存储芯片容量不一致时，如何进行地址译码电路设计？举例说明。 RAS WE
CAS
当构成存储器的存储芯片容量不一致时，有两种方法可共选择。一是用各自的译码电路分别译码产生各自的片选信号；二是分两次译码来实现。实际中采用第2种方法居多，这种方法首先按芯片容量大的进行一次译码，将一部分输出作为大容量芯片的片选信号；另外一部分输出则与其他相关地址一起进行二次译码，产生小容量芯片的片选信号。
例如：用2KB的ROM和1KB的RAM构成4KB的ROM(0000H～0FFFH)和4KB的RAM(2000H～2FFFH)，设系统有16根地址线，则芯片选择信号的产生如图所示：
A13A12A11A15A14+5VA1074LS138CY0BY1AG2AY4G2BG1Y5?1?1(2片ROM的片选)?1?14 片RAM的片选 82.
Cache结构中，地址索引机构的作用是什么？一般用什么构成？
地址索引机构中存放着与高速缓冲存储器中内容相关的高位地址，当访问Cache命中时，用来和地址总线上的低位地址一起形成访问Cache的地址。
为了保证Cache机构访问的快速性，地址索引机构一般采用按内容存取的相联存储器（CAM），它是一种TTL器件，本身读写的时间延迟极小，且全部比较一次完成。
习题七
83.
可编程并行接口芯片8255A面向I/O设备一侧的端口有几个？其中C口的使用有哪些特点？
8255A面向I/O设备一侧有3个8位的端口：A口、B口和C口，或者说有2个8位的端口（A口、B口）和2个4位的端口（C上、C下）。 其中，C口比较特殊，它的特点主要有：作为数据口，可分为两个独立的4位口（C上、C下）使用；1方式和2方式时，C口的部分引脚作为A、B口的固定联络信号线；1方式和2方式时，C口作为状态口使用；C口的引脚可以用按位置/复位命令字进行按位控制。 84.
可编程并行接口芯片8255A的编程命令有哪两个？试分别说明它们的作用及其命令格式中每位的含义是什么？ 8255A有两个编程命令：方式命令字和C口按位置/复位命令字。
方式命令字：用于对8255A进行初始化编程，设定A、B、C口的工作方式及传送方向，其命令格式及各位含义如下： 1 特征位 D6 D5 D4 A口方向 D3 PC上方向 D2 B口方式 D1 B口方向 D0 PC下方向 A口方式 00：方式0 01：方式1 10：方式2（双向） 0：方式0 传输方向1：方式1 0：输出 1：输入 C口按位置/复位命令字：用于对8255A进行动态控制，在应用过程中，需要对C口的某个引脚进行按位操作时使用，对已设定好的工作方式无影响，其命令字格式及各位含义如下：
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