并行IO接口技术

2021年燕山大学计算机科学与技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷B（有答案）一、选择题1、某机器采用16位单字长指令，采用定长操作码，地址码为5位，现已定义60条地址指令，那么单地址指令最多有（）条。

A.4B.32C.128D.2562、假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H：地址1000H中的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是（）。

A.1000HB.2000HC.3000HD.4000H3、信息序列16位，若想构成能纠正一位错、发现两位错的海明码，至少需要加（）位校验位。

A.4B.5C.6D.74、加法器采用先行进位的根本目的是（）。

A.优化加法器的结构B.快速传递进位信号C.增强加法器的功能D.以上都不是5、float 型数据常用IEEE754单精度浮点格式表示。

假设两个float型变量x和y分别存放在32位寄存器fl和f2中，若（fl）=CC900000H，（f2）=BOC00000H，则x和y 之间的关系为（）。

A.x<y且符号相同B.x<y符号不同C.x>y且符号相同D.x>y且符号不同6、某容量为256MB的存储器由若干4M×8位的DRAM芯片构成，该DRAM芯片的地址引脚和数据引脚总数是（）。

A.19B.22C.30D.367、根据存储内容来进行存取的存储器称为（）。

A.双端口存储器B.相联存储器C.交叉存储器D.串行存储器8、在计算机系统中，表明系统运行状态的部件是（）。

A.程序计数器B.指令寄存器C.程序状态字D.累加寄存器9、假定编译器对高级语言的某条语句可以编译生成两种不同的指令序列，A、B和C三类指令的CPl和执行两种不同序列所含的三类指令条数见下表。

则以下结论错误的是（）。

I.序列一比序列二少l条指令Ⅱ.序列一比序列二的执行速度快Ⅲ.序列一的总时钟周期数比序列二多1个Ⅳ.序列一的CPI比序列二的CPI大A.I、llB.1、ⅢC. ll、1VD.Ⅱ10、总线的通信控制主要解决（）问题。

2021年海南工商职业学院计算机应用技术专业《计算机组成原理》科目期末试卷A（有答案）一、选择题1、某存储器容量为64KB，按字节编址，地址4000H~5FFFH为ROM区，其余为RAM 区。

若采用8K×4位的SRAM芯片进行设计，则需要该芯片的数量是（）。

A.7B.8C.14D.162、某计算机使用4体交叉编址存储器，假定在存储器总线上出现的主存地址（十进制）序列为8005，8006，8007，8008，8001，8002，8003，8004，8000，则可能发生访存冲突的地址对是（）。

A.8004和8008B.8002和8007C.8001和8008D.8000和80043、有如下C语言程序段：（）short si=-32767；unsigned short usi=si；执行上述两条语句后，usi的值为A.-32767B.32767C.32768D.327694、某字长为8位的计算机中，已知整型变量x、y的机器数分别为[x]补=11110100，[y] 补=l0110000。

若整型变量z=2x+y/2，则z的机器数为（）。

A.11000000B.00100100C.10101010D.溢出5、常用的（n，k）海明码中，冗余位的位数为（）。

A.n+kB.n-kC.nD.k6、下列关于多总线结构的叙述中，错误的是（）。

A.靠近CPU的总线速度较快B.存储器总线可支持突发传送方式C.总线之间需通过桥接器相连D.PCI-Expressx16采用并行传输方式7、总线宽度与下列（）有关。

A.控制线根数B.数据线根数C.地址线根数D.以上都不对8、程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P执行的指令数减少到原来的70%，而CPl增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。

A.8.4sB.11.7sC.14sD.16.8s9、将高级语言源程序转换为机器目标代码文件的程序是（）。

A.汇编程序B.链接程序C.编译程序D.解释程序10、在微程序控制器中，微程序的入口微地址是通过（）得到的。

单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（上）一、单片机基本原理单片机（Microcontroller）是由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。

单片机通过程序控制，能够完成各种控制任务和数据处理任务。

目前，单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。

单片机的基本原理是程序控制。

单片机执行的程序，是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成，存放在存储器中。

当单片机加电后，CPU按指令序列依次从存储器中取得指令，执行指令，并把执行结果存放到存储器中。

程序员通过编写的程序，可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。

单片机的CPU是整个系统的核心，它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。

CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。

其中，运算器主要用于执行算术和逻辑运算；控制器用于执行指令操作和控制系统的运行；指令译码器用于识别指令操作码，并将操作码转化为相应的操作信号；时序发生器用于产生各种时序信号，确保系统按指定的时间序列运行。

存储器是单片机的重要组成部分，用于存储程序和数据。

存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。

其中，ROM是只读存储器，用于存储程序代码；EPROM是可擦写可编程存储器，用于存储不经常改变的程序代码；FLASH是可擦写可编程存储器，用于存储经常改变的程序代码；RAM是随机存储器，用于存储数据。

输入/输出接口（I/O）用于与外部设备进行数据交换和通信。

单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。

并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等，用于与外部设备进行高速数据传输。

串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现，用于与外部设备进行低速数据传输。

定时/计数器是单片机中的重要组成部分，它可以产生各种时间、周期和脉冲信号，用于实现各种定时和计数操作。

教案用纸课题；MCS-51系列单片机并行I\O口的使用教学目标（知识、能力、情感）；知识目标：1、掌握P0 、P1、P2、P3口的使用2、掌握P0 、P1、P2、P3口的结构特点能力目标：培养学生的学习单片机的基本能力情感目标：通过本次课培养学生的基本能力，团队协作能力，激发学生的学习兴趣，教学重点与难点；教学重点：P0 、P1、P2、P3口的使用。

教学难点：P0 、P1、P2、P3口的结构原理。

教学方法（教具）；讲授法、演示法，举例法，任务驱动法课型；1、理实一体；2、新授课课时；2课时教学步骤与内容（板书计划）；组织教学：（5分钟）1、检查学生人数，强调课堂纪律和要求。

2、上节课内容回顾。

课程讲授：（70分钟）内容回顾：1、单片机复位电路与时钟电路2、单片机最小系统电路的设计课程导入：从单片机LED控制实例引出本次教学内容（举例法，讨论法）一、并行I / O端口四个端口、双向、每个口包含一个锁存器、一个输出驱动器和二个输入缓冲器。

1．P0口（1）、结构（P0口电路图）（2）、通用I / O 口1）读（端口外数据 内部寄存器）方式1（读锁存器）Q G2 D 内部总线，适于“读—修改—写” 方式2（读引脚）：P0·x G1 D 内部总线。

作为通用I / O 使用， 是一个准双向口：“在输入数据时应先把口置1，使两个FET 都截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗输入” 2）写（片内数据 端口）数据 锁存 MUX P0·x 3）地址/数据总线口 控制MUX写：地址/数据为1，P0·x ——高 地址/数据为0，P0·x ——低 读：经缓冲器G1读入 4）负载能力可带8个TTL 输入，驱动NMOS 时，接上拉电阻。

总结特点：（1）P0口可作通用I / O 口使用，又可作地址/数据总线口； （2）P0既可按字节寻址，又可按位寻址； （3）P0作为输入口使用时：是准双向口； （4）作通用I / O 口输出时：是开漏输出；（5）作地址/数据总线口时，P0是一真正双向口，而作通用I / O 口时，只是一个准双向口 二、P1口1、结构只能作I / O 口用，且是一个准双向口。

《微机原理及应用技术》课程实验报告实验五可编程并行I/O接口8255【预习内容】1．怎样选中可编程I/O接口？怎样实现I/O端口的寻址？8255的CS/接地址译码/CS0，则命令字地址为8003H，PA口地址为8000H，PB口地址为8001H，PC口地址为8002H。

通过地址/数据总线，按照指定地址进行读写操作直接选中8255。

并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。

CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位或32位等。

8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片。

CPU与外设交换的数据是以字节为单位进行的。

因此一个外设的数据端口含有8位。

而状态口和命令口可以只包含一位或几位信息，所以不同外设的状态口允许共用一个端口，命令口也可共用。

数据信息、状态信息和控制信息的含义各不相同，按理这些信息应分别传送。

但在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换数据时，只有输入（IN）和输出（OUT）两种指令，所以只能把状态信息和命令信息也都当作数据信息来传送，且将状态信息作为输入数据，控制信息作为输出数据，于是三种信息都可以通过数据总线传送了。

但要注意，这三种信息被送入三种不同端口的寄存器，因而能实施不同的功能。

CPU对外设的访问实质上是对I/O接口电路中相应的端口进行访问，也需要由译码电路来形成I/O端口地址。

I/O端口的编址方式有两种·存储器映象寻址方式·I/O指令寻址方式2．8255A接口芯片内含几个I/O端口？它们的名称分别是？这些I/O口地址有何特点？三个数据端口，三种工作方式A口可工作于方式0、方式1和方式2中的任一种B口可工作于方式0和方式1，但不能工作于方式2C口只能工作于方式08位数据端口：A口、B口、C口A口：PA7~PA0B口：PB7~PB0C口：PC7~PC0连接外部设备A口与B口为一个8位的输入口或输出口C口单独作为一个8位的输入口或输出口配合A口和B口使用，作为控制信号和状态信号3．8255A有几个控制字？怎样设置？它有两个控制字，一个是方式选择控制字，一个是对C口进行置位或复位控制字。

单片机原理及接口技术(本科)单片机（microcontroller）是一种集成了处理器、内存、IO端口和外设控制器等功能的微型计算机。

它通常用来控制各种电子设备和系统，运行嵌入式软件程序。

单片机的原理包括以下几个方面：1.处理器核心：单片机内部集成了一个处理器核心，常见的有基于CISC架构的8051、PIC等，以及基于RISC架构的ARM Cortex-M系列。

2.存储器：单片机内置了存储器，包括程序存储器（一般为闪存）和数据存储器（一般为RAM），用于存储程序指令和数据。

3.时钟和计时器：单片机需要一个时钟信号作为时间基准，常见的有晶振和陶瓷谐振器。

单片机还通常集成有计时器/计数器模块，用来计时、计数和生成定时器中断。

4.IO端口：单片机具有多个通用IO端口，用于和外部设备进行数据交互。

通过IO端口，可以实现输入和输出控制。

5.外设控制器：单片机还可以集成各种外设控制器，如串口、并口、定时器/计数器、模数转换器（ADC/DAC）、中断控制器等。

这些外设控制器能够帮助单片机与外部设备进行数据交换和控制。

接口技术是指单片机与外部设备之间的连接方式和协议。

常见的接口技术包括：1.并行接口：通过将多条信号线并行传输数据，常见的有GPIO（通用IO端口）、并行总线（如数据总线、地址总线、控制总线）等。

2.串行接口：通过一条信号线连续传输数据，常见的有UART （串行通信接口）、SPI（串行外设接口）、I2C（串行总线接口）等。

3.模拟接口：通过模拟电信号传输数据，常见的有ADC（模拟-数字转换器）和DAC（数字-模拟转换器）等。

4.无线接口：通过无线通信方式传输数据，如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等。

接口技术的选择和设计要根据具体的应用需求和外部设备类型来确定，同时还需要考虑数据传输速率、距离、稳定性和成本等因素。

单片机IO口扩展技术] 0 引言在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术、高可靠性和高性价比,占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，并成为国内单片机应用领域中的主流机型。

MCS-51单片机的并行口有P0、P1、P2和P3，由于P0口是地址／数据总线口，P2口是高8位地址线，P3口具有第二功能，这样，真正可以作为双向I／O口应用的就只有P1口了。

这在大多数应用中是不够的，因此，大部分MCS-51单片机应用系统设计都不可避免的需要对P0口进行扩展。

由于MCS-51单片机的外部RAM和I／O口是统一编址的，因此，可以把单片机外部64K字节RAM空间的一部分作为扩展外围I／O口的地址空间。

这样，单片机就可以像访问外部RAM存储器单元那样访问外部的P0口接口芯片，以对P0口进行读／写操作。

用于P0口扩展的专用芯片很多。

如8255可编程并行P0口扩展芯片、8155可编程并行P0口扩展芯片等。

本文重点介绍采用具有三态缓冲的74HC244芯片和输出带锁存的74HC377芯片对P0口进行的并行扩展的具体方法。

1 输入接口的扩展MCS-51单片机的数据总线是一种公用总线，不能被独占使用，这就要求接在上面的芯片必须具备“三态”功能，因此扩展输入接口实际上就是要找一个能够用于控制且具备三态输出的芯片。

以便在输入设备被选通时，它能使输入设备的数据线和单片机的数据总线直接接通；而当输入设备没有被选通时，它又能隔离数据源和数据总线(即三态缓冲器为高阻抗状态)。

1.1 74HC2244芯片的功能如果输入的数据可以保持比较长的时间(比如键盘)，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。

74HC244芯片的引脚排列如图1所示。

74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作为它们的选通工作信号。

当1 C和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。

单片机中的IO口扩展原理及应用单片机是一种在微处理器中集成了中央处理器、内存、输入/输出控制和时钟等功能的微型计算机。

在实际应用中，单片机的使用每況愈下，并逐渐被更高级的处理器所取代。

然而，在一些特殊应用领域，如嵌入式系统和物联网设备中，单片机仍然扮演着重要的角色。

在单片机中，IO口的扩展是一项关键的技术，用来增加单片机的输入和输出接口数量。

本文将探讨单片机中的IO口扩展原理及其应用。

一、单片机IO口扩展原理在单片机中，IO口（Input/Output Port）用于连接外部电路和其他设备，扮演着数据输入和输出的桥梁角色。

然而，通常单片机内部只有有限的IO口数量。

为了满足复杂的应用需求，需要通过扩展技术来增加IO口的数量。

1. 并行IO口扩展其中一种常见的IO口扩展技术是通过并行IO口扩展芯片来增加IO口数量。

该芯片通常由一个并行输入/输出移位寄存器和控制逻辑组成。

通过串行通信协议，单片机可以控制并行IO口扩展芯片，以实现扩展IO口的输入和输出功能。

这种方式适用于需要大量IO口的应用，如工业控制和自动化设备。

不过需要注意的是，并行IO口扩展芯片策略相对复杂，需要额外的引脚和电路设计，并且使用的软件协议需要单片机和外部芯片之间的高速通信支持。

2. 串行IO口扩展另一种常见的IO口扩展技术是通过串行IO口扩展芯片来增加IO口数量。

串行IO口扩展芯片通常采用常用的串行通信协议，如I2C（Inter-Integrated Circuit）或SPI（Serial Peripheral Interface），通过少量的引脚连接到单片机。

通过控制寄存器和数据寄存器，单片机可以发送指令和数据来控制扩展IO口的输入和输出。

这种方式相对于并行IO口扩展芯片来说，引脚数量较少，实现简单，适用于需要较少IO口数量的应用。

同时，由于使用串行通信协议，可以通过级联多个串行IO口扩展芯片，进一步增加IO口数量。

二、单片机IO口扩展应用单片机IO口扩展技术在各种嵌入式系统和物联网设备中都有广泛的应用。

io外部设备通常指的是计算机外部的设备，包括打印机、扫描仪、鼠标、键盘、显示器等。

这些设备与计算机之间会通过一定的接口标准进行数据传输和通讯。

在计算机技术发展的过程中，不同的io设备和接口标准随之诞生，这些标准的发展对计算机的性能、效率和兼容性都有着重要的影响。

一、常见io外部设备及其接口标准1. 打印机：打印机是一种常见的io外部设备，它通过与计算机连接的接口标准来实现数据传输和打印功能。

常见的打印机接口标准包括并行口、USB接口和网络打印接口。

2. 扫描仪：扫描仪是用于将纸质文档或照片转换为数字格式的设备，通常与计算机通过USB接口或网络连接进行数据传输。

3. 鼠标和键盘：鼠标和键盘是计算机的常用输入设备，它们通常通过PS/2接口或USB接口与计算机连接。

4. 显示器：显示器是计算机的输出设备，常见的接口标准包括VGA接口、HDMI接口和DisplayPort接口。

5. 外部存储设备：外部硬盘、U盘和存储卡等外部存储设备通常通过USB接口与计算机连接，实现数据传输和存储功能。

6. 音频设备：音箱、耳机、麦克风等音频设备通常通过3.5mm音频接口或USB接口与计算机连接。

二、常见的io总线标准1. PCI总线：PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种常见的计算机扩展总线，用于连接计算机主板和各类外部设备。

PCI 总线的带宽较大，能够支持高速数据传输，常见于台式机和服务器等设备中。

2. USB总线：USB（Universal Serial Bus）总线是一种通用的外部设备连接接口标准，具有热插拔、高速传输等特点，广泛应用于各类计算机和外部设备之间的数据传输和连接。

3. FireWire总线：FireWire（IEEE 1394）总线是一种高速的串行总线标准，用于连接计算机和外部设备，主要用于音视瓶设备和外部存储设备等高速数据传输场景。

4. SATA总线：SATA（Serial ATA）总线是一种串行ATA接口标准，用于连接计算机主板和硬盘、光驱等存储设备，具有高速、稳定的特点，是当前主流的存储设备连接接口。