第六章输入/输出方式与接口芯片
第一节输入/输出方式
第二节中断
第三节可编程定时/计数器8254及其应用
第四节可编程并行I/O接口芯片8255A及其应用第五节可编程中断控制器8259及其应用
第一节输入/输出方式
●教学目标
介绍I/O 接口的基本概念
介绍I/O端口的编址方式
介绍CPU与外设间的数据传送关系
●学习要求
掌握I/O接口的基本功能，了解接口的一般结构
熟悉I/O端口的编址方式，了解IN/OUT指令的执行过程掌握微机与外设的各种传送方式，了解DMA传送过程
一、I/O接口
1）I/O接口的基本概念
I/O接口是连接CPU与外设的逻辑控制部件，它主要在CPU与外设间起着传输状态与命令信息，实现数据的缓冲、数据格式转换等作用。它的主要功能有：选择外设
对外设进行控制和监视
进行数据寄存和缓冲
进行数据格式转换
进行信号电平转换
I/O接口的分类并行I/O接口和串行I/O接口
可编程接口和不可编程接口
专用接口和通用接口
2）I/O接口的基本结构
主要包含有数据端口、状态端口和控制端口
数据端口用于存放数据信息，包括数据输入寄存器和数据输出寄存器，主要作用是协调CPU和外设之间的数据传输速度。
控制端口用于存放控制信息，控制信息是CPU通过接口传送给外设的，其主要作用是控制外设工作，如控制输入输出装置的启/停等。
状态端口用于存放状态信息，即反映外设当前工作的状态信息，CPU可通过读取这些信息，了解外设当前的工作情况。
3）I/O端口的寻址方式
在一个微机系统中既有存储单元地址又有I/O端口地址，根据两
者地址的不同安排可分为以下两种寻址方式。
存储器统一编址
在这种方式中，把I/O端口作为存储器的一个单元来对待，即每个端口占用一个存储单元地址。此时，对I/O端口操作可以使用全部的存储器指令，而不必另设专门的I/O指令。由于该方式是将I/O地址映射到了存储器地址空间，所以也称为存储器映像方式。
I/O端口独立编址
在这种方式下，I/O端口与存储器各自独立编址，这样存储器地址和I/O端口地址可以重叠。此时，C P U利用专门的I/O指令来操作I/O端口以防混淆。
I N指令的执行过程
例1 一组开关状态的检测
MOV DX，210H 74LS244
+5V
┅
IN AL，DX D0
接数据总线
DB Y A K0 Y
EN
A K1 Y
EN
A K2 Y
EN
A K3 Y EN A K4 Y EN A
K5 Y
EN
A
K6 EN K7
D7 210H
IOR Y A
EN三态缓冲器
M/IO
W/R
IOR
D 0
D CLK Q LED 0 × R D Q CLK LED 1 × R D Q CLK D Q CLK LED 2 × R LED 3 × R D LED 4 × R Q CLK D LED 5 CLK Q × R D Q CLK LED 6 × D 7
D Q CLK
八D 锁存器
LED 7 ×
MOV R R DX ，212H M/IO MOV
AL ，00H IOW
W/R
OUT
DX ，AL
例2
利用微机控制发光二极管LED 的状态
74LS273
+5V
212H IOW
数 据 总 线
┋ Q 0 Q 1
┋ 数 据 总 线
例3 利用开关Ki 控制小灯LEDi 的状态
设开关Ki 闭合，小灯LEDi 亮
开关Ki 断开，小灯LEDi 灭
START ：IN AL ，90H
NOT AL OUT 91H ，AL JMP START
或：
+5V R K 0
K 1
┋
K 7
R
74LS244
D 0
┋ D 7
74LS273
90H
IOR
START ：MOV DX ，90H
IN AL ，DX
R ×
LED 0
R
×
L ED 1
NOT AL INC DX +5V
┋
┋
R
×
L ED 7
OUT DX ，AL JMP START
91H IOW
Y 0 Y 1 A 0 A 1 CLK
D 7
Q 7 D 0 D 1
┋ ┋
A 7 Y 7 EN
R ┅
4.DMA方式在主存与外设间建立直接数据通道，进行数据传送。
特点：传送过程不需CPU干预，速度快。
其传送过程受专用硬件DMAC控制。
无条件、查询、中断均属于程控式，而DMA方式是非程控方式。区别如下：
程控
CPU MOV
MOV
IN
M
直接通道DMAC 联络OUT 外设
5.I/O处理机传送方式
该方式中，IOP处理机用自己专门的指令和程序，负责输入输出。此时主CPU将只负责“数据处理”工作。
第二节中断
●教学目标
介绍中断的有关基本概念
●学习要求
了解什么是中断及中断类型
了解什么是中断向量，熟悉中断向量表的设置方式了解中断响应的条件及中断响应的过程
了解多中断源时的中断识别与管理方法
一、中断的基本概念
1.什么是中断在CPU正常运行程序时，由于内部或外部某个非预料事件
的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引
起中断事件的程序，然后再返回被中断了的程序，继续执
行。这个过程就是中断。
CPU执行流程
非预料事件1非预料事件2中断服务程序1中断服务程序2
2.中断源与中断向量表
1)中断源能够引发CPU中断的信息源,称为中断源。80X86微机系统中最多允许有256种中断源，其中中断源类型编号为0～255。
按中断源的性质可以把中断分为内中断和外中断两类。
内中断（软中断）
指CPU执行某些特殊操作或由INT指令引起的中断，通常分为以下三类：除数为零或OF=1时执行INTO指令引起
②使用调试程序中的单步或断点设置操作引起
③执行INTn 指令引起
外中断（硬中断）
指外部芯片通过CPU的INTR、NMI两条外部中断请求输入线向CPU申请中断请求而引起的中断。
非屏蔽中断它通过CPU NMI引脚产生，当NMI上有正跳变信号时，即产生一个内部引导的类型2中断。即NMI引脚上的中断请求不受IF标志的控制，IF不能屏蔽NMI引脚上的中断请求。
②可屏蔽中断它是通过CPU的INTR引脚产生，当INTR上有高电平信号且中断允许标志位IF置“1”时即产生中断。
CPU是否响应INTR引脚上的中断请求取决于IF标志：
IF=1，CPU响应INTR引脚上的中断请求
IF=0，CPU不响应INTR引脚上的中断请求
即当IF=0时，将INTR引脚上的中断申请屏蔽。
0: 0000 0: N ×4 0: N ×4+2
1000:150h : :
0200h 3000h
: :
MOV AX, 0 ADD AX, DX
MOV [DI],
AX 、
:
从中断子程返回断点处，靠的是执行中断子程最后的指令IRET ;
从堆栈中取出断点地址给CS:IP ，继 续执行被中断的程序。
故中断子程最后要安排 IRET 指令。
堆栈 执行 IRET 后 3000:200h
:
MOV BX,CX : :
SS:SP
(IP) (CS) (F) IRET
:
SS:SP
内存
0150 1000 (F)
3)中断向量表的设置当CPU响应中断时，将从中断向量表中读取中断向量送给CS和IP，转去执行中断服务程序。因此，用户必须将中断服务程序的入口地址填入系统的中断向量表中，填入的方法有两种。
用程序设置中断向量表
假设中断类型号为32H，中断服务程序入口处的标号为INTSUB。
┆
CLI
MOV AX，0
MOV ES，AX
MOV DI，4*32H
LEA AX，INTSUB
CLD
STOSW
MOV AX，SEG INTSUB STOSW
┆
INTH：┆
3.中断优先级与中断嵌套
1)中断优先级当有多个中断源同时产生中断申请时，CPU先响应优先权最高的中断源，再响应优先级较低的中断源。
一、填空题 1．PC机的标准输出设备为________，而PC机的标准列表设备为________。 2．外设通过系统总线与CPU连接，必须通过一个称之为________的硬件电路把二者连接起来。 3．微型计算机中有两种I/O接口的寻址方式，即____和________方式。 4. 8086微处理机在最小模式下，用____来控制输出地址是访问内存还是访问I/O。 5．在8086微机系统中，访问I/O接口的有效地址为____。 6. 8088/8086 CPU系统中装在系统板上的接口称为____，而装入扩展槽上的接口称 为____接口。 7. 8088/8086 CPU系统中，用于访问外设接口的输入指令助记符为____，而输出指 令的操作助记符为____。 8. 8088/8086系统中，分配在系统板上的接口的端口地址____个，其端口编址范围 为____。 9. 8088/8086系统中，分配在扩展槽上的接口有____个，其端口编址范围为 ________ 10.计算机中CPU与外设进行数据传递，广泛采用的控制方式有____ 和 ________ 11. 8088/8086系统中，CPU对I/O端寻址方式有两种，即____和____。 12.程序查询I/O方式主要运用在____相____系统中。 13.控制信息是由CPU发出的，用于控制外设接口工作方式以及外设____的信息。 14.信息在总线上可以有三种传送方式：串行传送、并行传送和____传送。 二、单项选择题 1．在8086/8088微机系统中，从I/O接口读人一个字节数据到AL寄存器中，使用指令是( )。 ①MOV AL，端口地址②IN AL，端口地址 ③OUT端口地址，AL④MOV端口地址，AL 2．在8086/8088微机系统中，将AL内容送到I/O接口中，使用的指令是( )。 ①IN AL，端口地址②MOV AL，端口地址 ③OUT AL，端口地址④OUT端口地址．AL 3.8086/8088 CPU对装在扩展槽上的接口进行读入操作，使用的指令是( )。 ①IN AL，端口地址②IN BL，端口地址 ③IN AL，[DX] ④IN AL,DX 注：DX中的内容为端口地址 4. 8086/8088 CPU对装在扩展槽上的接口进行写入操作，使用的指令是( )。 ①OUT[ DX] ,AL ②OUT端口地址，AL ③OUT DX，AL ④OUT端口地址，DL 注：DX中的内容为端口地址 5．程序查询I/O方式最主要的缺点是( )。 ①接口复杂②CPU效率不高 ③不能用在外设④不经济 6．下列I/O指令中，正确的指令是( )。 ①IN 68H，AH ②OUT DX,BX ③IN AL．23H ④OUT AL,21H
习题6 1.什么是接口？接口的功能是什么？ 答：位于主机与外设之间，用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路称为接口电路，接口电路对输入/输出过程起缓冲和联络作用。接口的功能是有，数据缓冲功能，联络功能，寻址功能，预处理功能，中断管理功能。 2.计算机对I/O端口编址时通常采用哪两种方法？在8086系统中，用哪种方法 进行编址？ 答：I/O端口和存储器统一编址；I/O端口单独编址。8086系统采用I/O端口单独编址方式。 3.CPU和输入/输出设备之间传送的信息有哪几类? 答: 数据信息，控制信息，与状态信息。 4.简述CPU与外设进行数据交换的几种常用方式. 答: 程序控制方式: 特点是依靠程序的控制来实现主机和外设的数据传送,可分为无条件传送方式和查询方式. 中断控制方式: 每次输入和输出一个数据，CPU都要检查外设的状态。 直接存储器存取控制方式：cpu不参加数据传送，而是由DMA控制器来实现内存与外设，外设与外设之间的直接传递。 通道方式：可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送。 外围处理机方式：由PPU独立于主机工作，减少了CPU控制外设的负担。 5．无条件传送方式适用哪些场合？查询方式原理怎样？主要用在什么场合？答：无条件传送适用于简单的输入/输出设备，CPU可以随时读取或接受状态。这些信号变化缓慢，当需要采集数据时，无需检查端口，就可以立即采集数据，直接用输入/输出指令完成。无条件传送方式主要用于控制CPU与低俗I/O接口之间的信息交换。
6.现有一输入设备，其数据端口的地址为FFE0H，并于端口FFE2H提供状态，当其D0位为1时表明输入数据准备好。请编写采用查询方式进行数据传送的程序段，要求从该设备读取100B并输入到1000H:2000H开始的内存中。 MOV DX, 0FFE2H L1：IN AL, DX 这是习题6的第6题的答案，TEST AL, 01H 这个程序写不出来，建议删这一问 JZ L1 MOV AX, 1000H MOV DS, AX MOV DX, 2000H MOV CX, 100 MOV DX, 0FFE0H L2: IN AL, DX MOV [DX], AL INC BX LOOPN L2 7．查询式传送方式有什么优缺点？中断方式为什么能弥补查询方式的缺点？答：查询传送方式CPU通过程序不断查询相应设备的状态，状态不符合要求，则CPU需要等待；只有当状态信号符合要求时，CPU才能进行相应的操作。中断方式提高了计算机系统中信息处理的并行和处理器效率，中断可以实现同步操作，实时处理等功能。 1.8088/8086中断向量表的作用是什么？ 答：中断向量表建立了不同的中断源与其相应的中断服务程序首地址之间的联系，它是CPU在响应中断时可以依据中断类型码自动转向中断服务程序。 2.什么叫中断向量？它放在哪里？对于1CH的中断向量在哪里？如果1CH的 中断程序从5110H开始：2030H开始，则中断向量应该怎样存放？ 答：中断向量即用来提供中断入口地址的一个指针。 3.8259中IRR, IMR, ISR三个寄存器的作用是什么？
第六章存储器系统 本章主要讨论内存储器系统，在介绍三类典型的半导体存储器芯片的结构原理与工作特性的基础上，着重讲述半导体存储器芯片与微处理器的接口技术。 6.1 重点与难点 本章的学习重点是8088的存储器组织；存储芯片的片选方法（全译码、部分译码、线选）；存储器的扩展方法（位扩展、字节容量扩展）。主要掌握的知识要点如下： 6.1.1 半导体存储器的基本知识 1.SRAM、DRAM、EPROM和ROM的区别 RAM的特点是存储器中信息能读能写，且对存储器中任一存储单元进行读写操作所需时间基本上是一样的，RAM中信息在关机后立即消失。根据是否采用刷新技术，又可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种。SRAM是利用半导体触发器的两个稳定状态表示“1”和“0”；DRAM是利用MOS管的栅极对其衬间的分布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”；ROM的特点是用户在使用时只能读出其中信息，不能修改和写入新的信息；EPROM可由用户自行写入程序和数据，写入后的内容可由紫外线照射擦除，然后再重新写入新的内容，EPROM可多次擦除，多次写入。一般工作条件下，EPROM 是只读的。 2.导体存储器芯片的主要性能指标 （1）存储容量：存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，以存储单元的总位数表示，通常也用存储器的地址寄存器的编址数与存储字位数的乘积来表示。 （2）存储速度：有关存储器的存储速度主要有两个时间参数：TA：访问时间（Access Time），从启动一次存储器操作，到完成该操作所经历的时间。TMC：存储周期（Memory Cycle），启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔。 （3）存储器的可靠性：用MTBF—平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures）来衡量。MTBF越长，可靠性越高。 （4）性能/价格比：是一个综合性指标，性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。 3.半导体存储器的基本结构 半导体存储器的基本结构如下图所示。
微机原理第六章练习题及解 一：单项选择题 ●输入接口需要（ B ）。 A：锁存器B：缓冲器C：计数器D：反相器 ●输出接口需要（A）。 A：锁存器B：缓冲器C：计数器D：反相器 ●常用接口芯片74LS245是（ B ）。 A：锁存器B：缓冲器C：计数器D：反相器 ●常用接口芯片74LS373是（ A ）。 A：锁存器B：缓冲器C：计数器D：反相器 ●8086 按I/O指令寻址方式得到的地址是（ D ）。 A：物理地址B：有效地址 C：段内偏移量D：I/O端口地址 ●8086 若要访问1024个字节端口，需使用（ C ）根地址线。 A：4 B：8 C：10 D：16 ●8086 若要访问1024个字端口，需使用（ D ）根地址线。 A：4 B：8 C：10 D：11 ●8086 对I/O端口使用（A）编址方法。 A：独立B：统一C：直接D：间接 ●I/O指令寻址方式寻址的是（ D ）。 A：物理地址B：有效地址C：偏移地址D：端口地址 ●8086有一个独立的I/O空间，该空间的范围是（ C ）。 A：1K B：10K C：64K D：1024K ●在8086的I/O指令中，间接端口寄存器是（ B ）。 A：BX B：DX C：SI D：DI ●在8086的I/O指令中，数据寄存器是（ A ）。 A：AX B：BX C：CX D：DX ●8086的I/O空间段寄存器使用的是（ D ）。 A：DS B：SS C：任选D：无必要
●CPU的I/O传送控制方式中，效率高、实时性强的方式是（ D ）。 A：同步传送B：查询传送C：无条件传送D：中断传送 ●CPU的I/O传送控制方式中，传送速度最快的方式为（ D ）。 A：同步传送B：查询传送C：中断传送D：DMA传送 ●CPU被动，处设主动的接口方式为（ C ）。 A：无条件程控方式B：查询控制方式 C：中断控制方式D：A、B、C都不对 ●CPU主动，处设被动的接口方式为（ B ）。 A：DMA方式B：查询控制方式 C：中断控制方式D：A、B、C都不对 ●占用CPU时间最多的数据传送方式是（ C ）。 A：DMA B：中断C：查询D：同步 ●中断控制方式的优点是（ A ）。 A：提高CPU的利用率B：能在线进行故障处理 C：无须CPU干预D：硬件连接简单 ●在微机系统中引入中断技术，可以（ C ）。 A：提高外设速度B：减轻主存负担 C：提高处理器的效率D：增加信息交换的精度 ●状态信息是通过（ A ）总线进行传送的。 A：数据B：地址C：控制D：外部 ●通常一个外设的状态信息在状态端口内占有（ A ）位。 A：1 B：2 C：8 D：16 ●8086在最小工作方模下，引脚IO M为低电平、WR为低电平时，访问（ B / A：存储器B：外设端口C：DMA控制器D：中断控制器 ●在计算机系统中，高速外设与内存储器进行批量数据传送时，应采用（ D ）。 A：无条件传送B：程序查询控制C：中断控制D：直接存储器存取 ●在进入DMA工作方式之前，DMA控制器被当作CPU总线上的一个（ C ）。 A：主处理器B：I/O设备C：I/O接口D：主控制器 ●可用作DMA控制器的接口芯片是（ D ）。 A：8255 B：8251 C：8288 D：8237A ●若CPU为存储器、I/O统一编址，用指令MOV实现对（ A ）的访问。
李伯成《微机原理》习题第六章 6.1若8253芯片可利用8088的外设接口地址为0D0D0H~0D0DFH，试画出电路，若加到8253上的时钟信号为2MH： （1）若利用计数器0，1，2 分别产生周期为10微秒的对称方波以及0.1秒和10秒产生一个负脉冲，试说明8253应如何连接并编写初始化在内的程序； （2）若希望利用8088程序通过接口控制GATE，从CPU使GATE有效开始，20微秒后在计数器0 的OUT 端产生一个正脉冲，试设计完成此要求的硬件和软件。 根据题意三个计数器都应该工作在方波发生器方式3，计数器0的输出信号周期为10微秒，因为时钟信号周期我0.5微秒，所以计数器0的计数值为20。用OUT0作为计数器1的时钟，计数器1的分频系数为1/10-4, 而假如又用OUT1作为计数器2的时钟，则计数器2的分频系数应为100。所以有以下初始化程序段： 计数器0 ：00 01 011 1 = 37H 计数器0 单字节方式3 十进制 计数器1 01 11 011 1 =57H 计数器1 双字节方式3 十进制 计数器2 10 01 011 1 =97H 计数器2 单字节方式3 十进制 MOV DX，0D0D3H；控制端口地址 MOV AL，37H OUT DX，AL MOV DX，0D0D0H；计数器0端口地址 MOV AL，20 OUT DX，AL MOV DX，0D0D3H MOV AL，57H OUT DX，AL MOV DX，0D0D1H；计数器1端口地址 MOV AL，00 OUT DX，AL MOV AL，100 OUT DX，AL MOV DX，0D0D3H； MOV AL，97H OUT DX，AL MOV DX，0D0D2H MOV AL，100 OUT DX，AL 6.2规定8255并行接口地址为FFE0~FFE3H,试将其连接到8088系统总线上。 （1）、若希望8255的三个端口的24根线均为输出，且输出幅度和频率为任意的方波，试编程序； （2）、若A/D变换器的引线及工作时序如图示，试将此A/D转换器与8255相连接，并编写包括初始化程序在内的、变换一次数据并将数据存放在DATA中的程序； 解：根据题目所给的接口地址，其电路连接如下：
第六章输入/输出方式与接口芯片 第一节输入/输出方式 第二节中断 第三节可编程定时/计数器8254及其应用 第四节可编程并行I/O接口芯片8255A及其应用第五节可编程中断控制器8259及其应用
第一节输入/输出方式 ●教学目标 介绍I/O 接口的基本概念 介绍I/O端口的编址方式 介绍CPU与外设间的数据传送关系 ●学习要求 掌握I/O接口的基本功能，了解接口的一般结构 熟悉I/O端口的编址方式，了解IN/OUT指令的执行过程掌握微机与外设的各种传送方式，了解DMA传送过程
一、I/O接口 1）I/O接口的基本概念 I/O接口是连接CPU与外设的逻辑控制部件，它主要在CPU与外设间起着传输状态与命令信息，实现数据的缓冲、数据格式转换等作用。它的主要功能有：选择外设 对外设进行控制和监视 进行数据寄存和缓冲 进行数据格式转换 进行信号电平转换 I/O接口的分类并行I/O接口和串行I/O接口 可编程接口和不可编程接口 专用接口和通用接口
2）I/O接口的基本结构 主要包含有数据端口、状态端口和控制端口 数据端口用于存放数据信息，包括数据输入寄存器和数据输出寄存器，主要作用是协调CPU和外设之间的数据传输速度。 控制端口用于存放控制信息，控制信息是CPU通过接口传送给外设的，其主要作用是控制外设工作，如控制输入输出装置的启/停等。 状态端口用于存放状态信息，即反映外设当前工作的状态信息，CPU可通过读取这些信息，了解外设当前的工作情况。 3）I/O端口的寻址方式 在一个微机系统中既有存储单元地址又有I/O端口地址，根据两 者地址的不同安排可分为以下两种寻址方式。
第二章：PL/0编译程序 问答第1题PL/0语言允许过程嵌套定义和递归调用，试问它的编译程序如何解决运行时的存储管理。答: PL/0语言允许过程嵌套定义和递归调用，它的编译程序在运行时采用了栈式动态存储管理。（数组CODE存放的只读目标程序，它在运行时不改变。）运行时的数据区S是由解释程序定义的一维整型数组，解释执行时对数据空间S的管理遵循后进先出规则，当每个过程(包括主程序)被调用时，才分配数据空间，退出过程时，则所分配的数据空间被释放。应用动态链和静态链的方式分别解决递归调用和非局部变量的引用问题。 问答第2题若PL/0编译程序运行时的存储分配策略采用栈式动态分配，并用动态链和静态链的方式分别解决递归调用和非局部变量的引用问题，试写出下列程序执行到赋值语句b∶=10时运行栈的布局示意图。 var x,y; procedure p; var a; procedure q; var b; begin (q) b∶=10; end (q); procedure s; var c,d; procedure r; var e,f; begin (r) call q; end (r); begin (s) call r; end (s); begin (p) call s; end (p); begin (main) call p; end (main). 答：程序执行到赋值语句b∶=10时运行栈的布局示意图为： 问答第3题 写出题2中当程序编译到r的过程体时的名字表table的内容。 答题2中当程序编译到r的过程体时的名字表table的内容为：
注意：q和s是并列的过程，所以q定义的变量b被覆盖。 问答第4题 指出栈顶指针T，最新活动记录基地址指针B，动态链指针DL，静态链指针SL与返回地址RA的用途。答：栈顶指针T，最新活动记录基地址指针B，动态链指针DL，静态链指针SL与返回地址RA的用途说明如下： T：栈顶寄存器T指出了当前栈中最新分配的单元(T也是数组S的下标)。 B：基址寄存器，指向每个过程被调用时，在数据区S中给它分配的数据段起始地址，也称基地址。 SL：静态链，指向定义该过程的直接外过程（或主程序）运行时最新数据段的基地址，用以引用非局部（包围它的过程）变量时，寻找该变量的地址。 DL：动态链，指向调用该过程前正在运行过程的数据段基地址，用以过程执行结束释放数据空间时，恢复调用该过程前运行栈的状态。 RA：返回地址，记录调用该过程时目标程序的断点，即调用过程指令的下一条指令的地址，用以过程执行结束后返回调用过程时的下一条指令继续执行。 在每个过程被调用时在栈顶分配3个联系单元，用以存放SL，DL， RA。 问答第5题 PL/0编译程序所产生的目标代码是一种假想栈式计算机的汇编语言，请说明该汇编语言中下列指令各自的功能和所完成的操作。 · INT 0 A · OPR 0 0 · CAL L A 答：PL/0编译程序所产生的目标代码中有3条非常重要的特殊指令，这3条指令在code中的位置和功能以及所完成的操作说明如下： INT 0 A 在过程目标程序的入口处，开辟A个单元的数据段。A为局部变量的个数+3。 OPR 0 0 在过程目标程序的出口处，释放数据段（退栈），恢复调用该过程前正在运行的过程的数据段基址寄存器B和栈顶寄存器T的值，并将返回地址送到指令地址寄存器P中，以使调用前的程序从断点开始继续执行。 CAL L A 调用过程，完成填写静态链、动态链、返回地址，给出被调用过程的基地址值，送入基址寄存器B中，目标程序的入口地址A的值送指令地址寄存器P中，使指令从A开始执行。 问答第6题 给出对PL/0语言作如下功能扩充时的语法图和EBNF的语法描述。 (1) 扩充条件语句的功能使其为：
习题 一、选择题 1.I/O单独编址方式下,从端口读入数据可使用_____。 A. MOV B.OUT C.IN D.XCHG 答案：C 2.可用作简单输入接口电路的是______。 A.译码器 B.锁存器 C.方向器 D.三态缓冲器 答案：D 3.CPU与I/O设备之间传送的信号有______。 A.控制信息 B.状态信息 C.数据信息 D.以上三种都有 答案：D 4.从硬件角度而言，采用硬件最少的数据传送方式是______。 A.DMA控制 B.无条件传送 C.查询传送 D.中断传送 答案：B 5.从输入设备向内存输入数据时，若数据不需经过CPU，其I/O数据传送方式是____。 A.程序查询方式 B.中断方式 C.DMA方式 D.直接传送方式 答案：C 6.主机与外设信息传送的方式分别为查询方式、中断方式、DMA方式。相比之下，中断方式的主要优点是_______。 A.接口电路简单、经济，只需少量的硬件 B.数据传输的速度最快 C.CPU的时间利用率高 D.能实时响应I/O设备的设备的输入输出请求 答案：D 7.在微机系统中，为了提高CPU系统数据总线的驱动能力，可采用_____。 A.译码器 B.多路转换器 C.双向三态缓冲器 D.采样保持器 答案：C 8.执行“IN AL, DX”指令后，进入AL寄存器的数据来自_____。 A.立即数 B.存储器 C.寄存器 D.外设端口 答案：D 二、问答题 1.CPU与外设进行数据传送时，为什么需要I/O接口电路？I/O接口电路的功能有哪些？ 答案：CPU与外部设备进行信息交换，是在控制信号的作用下通过数据总线来完成的。外部设备的种类不同，对信息传送的要求也不同，这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下一些问题： （1）速度不匹配：CPU速度高，外设的速度低。不同的外设速度差异大，如硬盘速度高，每秒能传送兆位数量级，串行打印机每秒钟只能打印百位字符，而键盘的速度则更慢。 （2）信号不匹配：CPU的信号为数字信号，数据采集输入的是模拟信号，需要对外部信号进行模/数转换，才能被计算机处理；同样，计算机输出的是数字信号，需要输出模拟信号时，必须要通过数/模转换。
第6章习题参考答案 1．CPU与外部设备通信为什么要使用接口？ 答： CPU要与外部设备直接通信会存在以下两个方面的问题：首先是速度问题，CPU的运行速度要比外设的处理速度高得多，通常仅使用简单的一条输入/输出指令是无法完成CPU与外设之间的信息交换的；其次，外设的数据和控制线也不可能与CPU直接相连，如一台打印机不能将其数据线与CPU的管脚相连，键盘或者其他外设也是如此，同时外设的数据格式千差万别，也不可能直接与CPU 连接。所以，要完成CPU与外部各通信设备的信息交换，就需要接口电路以解决以上问题。 2. I/O接口有什么用途？ 答： 主要由以下几个方面的用途： a完成地址译码或设备选择，使CPU能与某一指定的外部设备通信。 b状态信息的应答，以协调数据传输之前的准备工作。 c进行中断管理，提供中断信号。 d进行数据格式转换，如正负逻辑转换、串行与并行数据转换。 e进行电平转换，如TTL电平与MOS电平间的转换。 f协调速度，如采用锁存、缓冲、驱动等。 h时序控制，提供实时时钟信号。 3.I/O端口有哪两种寻址方式？各有何优缺点？ 答： I/O端口的寻址方式有存储器映像I/O和I/O映像I/O两种寻址方式。存储器映像I/O 方式是将系统中存储单元和I/O端口的地址统一编址，这样一个I/O端口
地址就是一个存储单元地址，在硬件上没有区别，对
I/O端口的访问与存储器的访问相同。其缺点是占用了储存器的地址空间，同时由于存储器地址和I/O端口在指令形式上没有区别，增加了程序设计的难度。其优点是不需要专门为I/O端口设计电路，可与存储器地址访问硬件混合设计。另一个优点是，由于I/O端口和存储器地址是相同的形式，就可以直接使用与存储器相同的指令，这将会丰富对I/O端口的操作指令。 与存储器映像I/O相反，I/O映像I/O就必须为I/O端口设计专门的硬件电路，其端口地址也是独立于存储器，也有专门的输入/输出指令等其优缺点与存储器映像I/O正好相反。 4.在8086微机系统中有个外设，使用存储器映像的I/O寻址方式该外设地址为01000H。试画出其译码器的连接电路，使其译码器输出满足上述地址要求，译码器使用74LS138芯片。 答： 见图6-1
课程编号：05014005 课程名称：微机原理B/principle of microcomputer B 学分:2.5 学时：40 （课内实验(践)：2 上机：4 课外实践：0 ） 适用专业：机械设计制造及其自动化专业（方向必修课） 建议修读学期：5 开课单位：机械设计制造及其自动化系 先修课程：控制工程基础，电工学，计算机文化基础。 考核方式与成绩评定标准：笔试（闭卷）；总评成绩=平时成绩30%+考试成绩70%。 教材与主要参考书目： 1)郑学坚、朱定华主编.《微型计算机原理及应用（第四版）》.清华大学出版社,2013.1。 2)殷国富主编.《微型计算机原理与应用》.清华大学出版社，2011.9。 3)周明德主编.《微型计算机系统原理及应用（第五版）》.清华大学出版社，2007.1。 4)蒋本珊主编.《计算机组成原理》. 清华大学出版社，2013.9。 5)（美）努尔，（美）劳伯主编.《计算机组成与体系结构》.机械工业出版社，2006.8。内容概述：本课程是机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。本课程主要包含了计算机基本组成结构、X86指令系统和汇编程序编制三部分内容。主要介绍微型计算机的基本组成电路、基本工作原理、86系列微型计算机的指令系统、汇编程序设计方法和步骤等。 通过本课程各个教学环节的学习，使学生掌握微型计算机的基本理论和基本结构、X86指令系统，具备运用X86指令系统进行初步汇编程序的编制能力，为进一步深造和从事机电控制方面的工程实践打下必要的基础。 This curriculum is one of the basic courses for mechanical design-manufacture and automation specialty (including the major of mechatronics, hydraulic transmission and control, machinery manufacturing). The basic circuit and the work principle of the computer, the X86 instruction system, the design method and the concrete steps of the assembler language programming are introduced. It is necessary for the students to master the basic theories and the construction of the microcomputer. In addition, the X86 instruction system is required to be grasped by students. The students also would have the preliminary ability of assembler language programming by using the X86 instruction system, and which lay the necessary foundation for further studies of e l e c t r o m e c h a n i c a l c o n t r o l e n g i n e e r i n g p r a c t i c e.
《微机原理》课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称：微机原理 英文名称：Principle of Microcomputer 二、课程编码及性质 课程编码：0800305 课程性质：专业核心课，必修课 三、学时与学分 总学时：32 学分：2.0 四、先修课程 电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言及其编程 五、授课对象 本课程面向材料成型及控制工程专业学生与电子封装技术专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业选修。 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 《微机原理》是材料加工工程专业学生必修专业课程之一，其教学的主要目的包括： 1、通过一门理论性、实践性和实用性很强的职业技能课程，增强学生的分析问题能力、编写程序能力与动手能力。 2、深入了解单片微型计算机的原理与结构，为今后成型设备开发打下牢固的理论基础。 3、系统掌握单片机的指令系统、接口技术和一般应用开发方法，为今后设计实际的单片机应用系统打下牢固的理论基础。 4、了解微型计算机技术的发展前沿，掌握其发展特点与动向，具备研发单片机的基础与能力。
七、教学重点与难点： 教学重点： 1）当今计算机技术飞速发展，本课程以介绍单片微型计算机中最典型的8051为主体、以讲述单片机结构与应用为重点； 2）在全面了解与掌握单片微型计算机种类及结构特点的基础上，重点学习汇编语言开发单片微型计算机技术； 3）课程将重点或详细介绍新颖的流行的微型控制器及其开发方法，为同学提供更多的实践机会； 4）重点学习的章节内容包括：第2章“单片机的结构和原理”（4学时）、第3章“单片机的指令系统”（4学时）、第4章“汇编语言程序设计基础”（8 学时）、第6章“单片机的定时/计数器”（8学时）。 教学难点： 1）单片机原理与接口技术课程是实践性极强的课程之一，本课程将密切结合学生的生产实习、课程设置、实验课等实践环节，培养学生对单片微型计算机的认识及设计能力，提高授课质量与效果。 2）通过本课程学习，要求掌握单片微型计算机中的工作原理、结构特点、