第7章IO接口與外圍設備.doc

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1、第7章I/O接口與外圍設備7.1主教材習題解析71CPU同外設交換的信息有三種類型：數(shù)據(jù)信息、狀態(tài)信息和控制信息，請說明CPU是如何通過其三總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）同外設交換這三類信息的？i解：外設接口同外設之間傳送的數(shù)據(jù)信息是CPU同外設進行輸入輸出的主要實體，CPU用OUT指令通過“數(shù)據(jù)總線”由接口中的“數(shù)據(jù)端口”向外設輸出“數(shù)據(jù)信息”，CPU用IN指令通過“數(shù)據(jù)總線”讀入從外設經(jīng)接口中的“數(shù)據(jù)端口”送來的“數(shù)據(jù)信息”。外設接口同外設之間傳送的“控制信息”是CPU用OUT指令通過“數(shù)據(jù)總線”寫入接口中的

2、“控制端口”向外設輸出的信息，用來控制外設的啟動和停止，以及把數(shù)據(jù)信息打入外設數(shù)據(jù)緩沖器的選通信號。外設接口同外設之間傳送的“狀態(tài)信息”是CPU用IN指令通過“數(shù)據(jù)總線”讀入從外設經(jīng)接口中的“狀態(tài)端口”輸入的信息，該信息反應了外設當前所處的工作狀態(tài)，用來實現(xiàn)CPU與外設之間信息傳輸?shù)摹巴健薄?.2.簡述查詢式數(shù)據(jù)傳送方式的工作過程。解：查詢式數(shù)據(jù)傳送又稱為“異步傳送方式”或“條件傳送方式”，其工作過程如下：在實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送前必須首先讀取外設的當前狀態(tài)，檢查外設是否已準備好進行數(shù)據(jù)傳送。如果外設尚未準備就緒，通常由狀態(tài)信

3、息“BUSY(忙)有效或“READY”(就緒)無效表示，則CPU繼續(xù)查詢外設狀態(tài)；如果外設已準備就緒，通常由狀態(tài)信息“BUSY”(忙)無效，或“READY”(就緒)有效表示，則CPU可通過數(shù)據(jù)端口進行輸入或輸出操作，以實現(xiàn)同外設的數(shù)據(jù)傳送。7.3.簡述中斷傳送方式的工作過程。解：采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)，在硬件方面，外設與CPU之前必須有一個具有中斷控制邏輯的接口電路，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的控制，也可以是一般的接口電路(無中斷控制邏輯)加上一個專用的中斷控制器(例如8259A可編程中斷控制器PIC)。在軟件方面，必須編制一段“

4、中斷服務程序”以完成CPU與外設之間的一次數(shù)據(jù)傳送。在中斷傳送方式中，通常在一個主程序中安排好在某一時刻啟動某一外設后，CPU繼續(xù)執(zhí)行主程序。此時，外設同時準備數(shù)據(jù)傳送的準備工作，當外設完成數(shù)據(jù)傳送的準備時，通過中斷控制邏輯向CPU發(fā)出中斷請求，在CPU可以響應中斷的條件下(CPU已開中斷——IF=1，并且在完成當前指令后)，現(xiàn)行主程序被“中斷”，通過中斷控制邏輯提供的“中斷類型碼”，從“中斷向量表”中讀入“中斷向量”轉(zhuǎn)去執(zhí)行“中斷服務程序”，在“中斷服務程序”中完成一次CPU與外設之間的數(shù)據(jù)傳送。傳送完成后返回被中斷

5、的主程序，從斷點處繼續(xù)執(zhí)行，并等待外設的下一次中斷請求。7.4簡述三種DMA傳送方式的區(qū)別。解：（1）單字節(jié)傳送方式每次DMA傳送只傳送一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，傳送后釋放總線由CPU控制總線至少一個完整的總線周期。以后又是測試DMA請求線DREQ，若有效，再進入DMA周期。在這種方式中要注意：在DMA響應信號DACK有效前，DREQ必須保持有效；即使DREQ在傳送過程中一直保持有效，在兩次傳送之間也必需釋放總線。（2）成組傳送方式一個DMA請求可以傳送一組信息，這一組信息的字節(jié)數(shù)由編程決定（在DMAC初始化時），只要在DACK

6、有效之前DREQ保持有效即可。一旦DACK有效，不管DREQ是否有效，DMAC一直不放棄總線控制權(quán)，直到整個數(shù)組傳送完。（3）請求傳送方式又稱查詢傳送方式。該方式的傳送類似于成組傳送方式，但每傳送一個字節(jié)后，DMAC就檢測DREQ，若無效，則掛起；若有效，繼續(xù)DMA傳送，直到（1）一組信息傳送結(jié)束；（2）外加信號強制DMAC中止操作。7.5簡述DMA控制器同一般接口芯片的區(qū)別。解：①能發(fā)出地址信息，對存儲器尋址，并修改地址指針。DMAC內(nèi)部必須有能自動加1/減1的地址寄存器；②能發(fā)出讀、寫控制信號，包括存儲器訪問信號和

7、I/O訪問信號。7.6畫出查詢傳送方式輸出數(shù)據(jù)的流程圖解：①能發(fā)出地址信息，對存儲器尋址，并修改地址指針。DMAC內(nèi)部必須有能自動加1/減1的地址寄存器；②能發(fā)出讀、寫控制信號，包括存儲器訪問信號和I/O訪問信號。7.7什么是計算機的輸入/輸出系統(tǒng)？解：計算機的輸入/輸出系統(tǒng)是實現(xiàn)計算機系統(tǒng)與人（或其它系統(tǒng)）之間進行數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)由外圍設備和接口電路組成，軟件系統(tǒng)主要是接口控制程序，兩者配合實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確傳輸。78習圖7.2為一個LED接口電路，寫出使8個LED管自上而下依次發(fā)亮2秒的

8、程序，并說明該接口屬于何種輸入輸出控制方式？為什么？l習圖7.-2解：控制程序為：MOVAL，7FHLOP：OUT20H，ALCALLDELAY2S；調(diào)用延時2秒子程序RORAL，1JMP內(nèi)部LOP該接口屬無條件傳送方式，CPU同LED之間無聯(lián)絡信號，且無中斷控制邏輯。LED總是已準備好，可以接收來自CPU的信息。7.9習圖7.-