第六章“输入输出及接口”习题答案

出问题较多的题目6.4 在CPU与外设之间的数据接口上一般加有三态缓冲器，其作用如何？参考答案要点：1）实现CPU和不同外设的速度匹配。

CPU通过数据总线和I/O设备交换数据，但大多数外设的速度比CPU慢很多，无法在时序上和CPU同步，因此，需在I/O接口电路中设置缓冲器，暂存数据，以使高速工作的CPU与慢速工作的外设起协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。

2）实现外设和数据总线的有效隔离。

众多外设中，在某一时段仅允许被CPU 选中的设备通过接口享用总线与CPU 交换信息，这就要求接口电路具备使外设与总线隔离的作用。

因此，需选用起缓冲和隔离作用的三态门电路，只有当CPU 选中此接口，三态门选通时，才允许选定的输入设备将数据送至系统数据总线，而其他没有被选中的输入设备，此时相应的接口三态门“关闭”，从而达到与数据总线隔离的目的。

存在的问题：大多数同学对于第2点的回答有欠缺。

6.8 CPU响应（可屏蔽）中断有哪些条件？为什么需要这些条件？参考答案要点：三个条件：1）CPU执行完当前指令；2）有中断请求，且无NMI请求和DMA请求；3）CPU开放中断（或中断允许标志IF=1）。

存在的问题：部分同学把有中断请求这个条件忽略了。

6.9 CPU在中断周期要完成那些主要的操作？参考答案要点：1）关中断；2）保存程序断点和PSW；3）获取中断服务程序入口地址，转入相应的中断服务程序。

存在的问题：中断周期IT这个概念有明确的含义，是响应过程的一个专用的过渡周期，有的机器称之为中断响应总线周期。

在这个周期中依靠硬件（也称中断隐指令）实现程序切换。

中断周期结束后，就进入取指周期。

我们教科书（P213）把中断周期和中断的全过程混为一谈了，容易误导大家。

6.16试比较保护断点与保护现场的主要异同点。

参考答案要点：相同点：二者均用于程序切换时保存原程序的运行数据或状态信息。

不同点：1）保护断点是把程序的断点值（IP和CS值）压栈保存；而保护现场则是把相关寄存器和PSW的值保存起来（通常是压栈保存）；2）保护断点通常是在中断响应阶段完成，而保护现场则通常在中断处理阶段完成（8086/8088系统保存PSW的值在中断响应阶段完成）。

第六章习题答案1、简述可编程控制器设计的一般原则和步骤可编程控制系统设计时应遵循以下原则：(1)最大限度地满足被控对象的要求；(2)在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便；(3)保证系统的安全可靠；(4)考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量。

由于PLC的结构和工作方式与一般微机和继电器相比各有特点，所以其设计的步骤也不尽相同，具体设计步骤如下：(1)详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求；(2)根据控制要求确定所需的用户输入／输出设备；(3)选择PLC类型；(4)分配PLC的I/O点，设计I/O连接图；(5)PLC软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工；(6)系统调试，固化程序，交付使用。

2、可编程控制器的选型需要考虑哪些问题?(1)PLC容量的选择①首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O 这些I/O点的性质。

②然后要对用户存储器容量进行估算。

总存储器字数＝(开关量输入点数+开关量输出点数)×10+模拟量点数×150。

然后按计算存储器字数的25％考虑余量。

(2)PLC机型的选择由于生产PLC的厂家众多，实现的功能虽基本相同，性能、价格和编程语言却有较大差别，一般从以下几个方面考虑。

①功能方面：所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC 是否有能力完成控制任务。

②价格方面：不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的价格能相差40％以上。

在使用PLC较多的情况下，性价比是一个重要的因素。

③售后服务：应考虑相关的技术支持，统一型号方便维护，系统改造、升级等因素。

3、附加题：电动葫芦起升机构的动负荷试验控制要求如下：①可手动上升、下降（点动）②自动运行时，选择开关转向自动位置，葫芦就开始运行，即：上升5秒→停10秒→下降5秒→停10秒，然后发出声光信号，并停止运行。

C 语言程序设计习题解答（第六章）6.1 题目略[解答] (1) A (2) A (3) C (4) D6.2 略6.3 从键盘输入3个整数, 要求设3个指针变量p1, p2, p3, 使p1指向3个数中的最大者, p2指向次大者, p3指向最小者, 最后按由大到小的顺序输出这3个数.[解答]#include <stdio.h>void main(){int x1, x2, x3, *p1=&x1, *p2=&x2, *p3=&x3, *p;printf("请输入3 个整数: ");scanf("%d%d%d", &x1, &x2, &x3);if(*p1<*p2){p=p1; p1=p2; p2=p;}if(*p1<*p3){p=p1; p1=p3; p3=p;}if(*p2<*p3){p=p2; p2=p3; p3=p;}printf("从大到小: %d, %d, %d\n", *p1, *p2, *p3);}6.4 想使指针变量pt1指向a和b中的较大者, pt2指向a和b中的较小者, 请问以下程序能否达到此目的?#include <stdio.h>void swap(int *p1, int *p2){int *p;p=p1; p1=p2; p2=p;}int main(void){int a, b;int *pt1, *pt2;scanf("%d, %d", &a, &b);pt1=&a; pt2=&b;if(a<b) swap(pt1, pt2);printf("%d, %d\n", *pt1, *pt2);return 0;}请分析此程序的执行情况, 指出pt1和pt2的指向并修改程序, 使之能够实现题目要求. [解答]main函数调用swap函数时, 将指针pt1和pt2的值分别赋给形式参数p1和p2, pt1与p1虽然都指向变量a, 但它们是不同的指针变量, 同样, pt2与p2也是不同的指针变量, swap函数中虽然改变了p1和p2的指向, 但不影响main函数中pt1和pt2的指向. 为了实现题目的要求, 可以修改程序, 将pt1与pt2的地址传给函数swap, 同时将swap的形式参数改为二级指针. 正确的程序如下:#include <stdio.h>void swap(int **p1, int **p2){int *p;p=*p1; *p1=*p2; *p2=p;}int main(void){int a, b;int *pt1, *pt2;scanf("%d, %d", &a, &b);pt1=&a; pt2=&b;if(a<b) swap(&pt1, &pt2);printf("%d, %d\n", *pt1, *pt2);return 0;}6.5 略6.6(1) 想输出数组a的10个元素, 用以下程序行不行? 为什么?#include <stdio.h>void main(){int a[10]={1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}, i;for(i=0; i<10; i++, a++)printf(“%d”, *a);}请修改程序使之能实现题目要求.(2) 想输出数组a的10个元素, 用以下程序行不行? 请与上题对比并进行分析, 得到必要的结论.#include <stdio.h>void print_arr(int a[], int n){int i;for(i=0; i<n; i++, a++)printf("%d", *a);}void main(){int arr[10]={1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};print_arr(arr, 10);}请修改程序使之能实现题目要求.[解答](1) 不行, 因为数组名a表示该数组的首地址, 是一个指针常量, 其值是不能改变的, 因此不能进行++ 运算. 正确的程序如下:void main(){int a[10]={1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}, i;for(i=0; i<10; i++)printf("%d ", *(a+i));}(2) 可以, 因为形参数组本质上是一个指针变量, 其值可以改变, 可以进行++ 运算.6.7 有一个数列, 含有20个整数, 现要求编一个函数, 能够对从指定位置开始的几个数按相反顺序排列, 并在main函数中输出新的数列. 例如, 原数列为:1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20若要求对从第5个数开始的10个数进行逆序处理, 则得到的新数列为1, 2, 3, 4, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 15, 16, 17, 18, 19, 20[解答]#include <stdio.h>#define N 20void reverse(int a[], int m, int k) /* 将数组a 从第m 个数开始的k 个数按相反顺序排列*/ {int temp, *p, *q;for(p=a+m-1, q=p+k-1; p<q; p++, q--) /* p, q 初始时分别指向要反序的起始与终止位置*/{temp=*p; *p=*q; *q=temp;}}void main(){int i, m, k, a[]={1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20};printf("请输入要反序的数列的起始位置和长度: ");scanf("%d%d", &m, &k);reverse(a, m, k);printf("反序后的数列为: ");for(i=0; i<N; i++)printf("%d ", a[i]);printf("\n");}6.8 有n个人围成一圈, 顺序排号, 从第1号开始报数, 从1报到m, 凡报到m的人退出圈子.问最后留下的是原来第几序号的人? 要求如下:(1) 用函数实现报数并退出;(2) n和m的值由main函数输入并通过实参传递给该函数, 最后结果由main函数输出;(3) 要求使用指针.[解答]#include <stdio.h>#define N 100int baoshu(int a[], int n, int m) /* n 个人围成一圈, 从1 到m 报数的函数*/{int i, cnt, num, *p, last;for(i=0; i<n; i++) /*给每一个人赋予一个初始位置号*/*(a+i)=i+1;cnt=0; /* cnt 用于从1 到m 记数, 模拟报数*/num=0; /* num 用于记录出圈人数*/while(num<n)for(p=a; p<a+n; p++) /* 报数*/if(*p) /* 若*p 在圈中*/{cnt++; /* 报数记数器加1 */if(cnt==m) /* 若报数记数器到达m */{/* 处理出圈事宜*/last=*p; /* 用last 记录当前出圈者的位置号*/*p=0; /* 位置号清零, 表示从圈中删除此人*/cnt=0; /* 报数记数器清零, 下一个人重新开始报数*/num++; /* 出圈人数加1 */}}return last;}void main(){int n, m;int a[N]; /* 用数组 a 记录每一个人在圈中的位置 */printf("输入人数 n (<%d) 和所报的最大数 m: ", N);scanf("%d%d", &n, &m);printf("最后留下的是原来第 %d 号的人.\n", baoshu(a, n, m));}6.9 有一个二维数组a, 大小为53⨯, 其元素为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=2927252321191715131197531a (1) 请说明以下各表达式的含义:a, a+2, &a[0], a[0]+3, *(a+1), *(a+2)+1, *(a[1]+2), &a[0][2], *(a[0][2]), *(*(a+2)+1), a[1][3].(2) 如果输出a+1和&a[1][0], 它们的值是否相等? 为什么? 它们各代表什么含义?[解答](1)a : 数组首地址, 等价于 &a[0]a+2 : 第 2 行的地址, 等价于 &a[2]&a[0] : a[0]的地址, 即第0行的地址, 也是整个数组的首地址, 等价于a a[0]+3 : 第 0 行第 3 列元素的地址, 即 &a[0][3]*(a+1) : 第 1 行第 0 列元素的地址, 等价于 a[1] 和 &a[1][0]*(a+2)+1 : 第 2 行第 1 列元素的地址, 即与 &a[2][1] 等价*(a[1]+2) : 第 1 行第 2 列元素的值, 即 a[1][2] = 15&a[0][2] : 第 0 行第 2 列元素的地址*(a[0][2]) : 无意义*(*(a+2)+1) : 第 2 行第 1 列元素的值, 即 a[2][1] = 23a[1][3] : 第 1 行第 3 列元素的值, 等于 17.(2) 如果输出a+1和&a[1][0], 它们的值相等, 但它们有着不同的含义, a+1 等价于 &a[1], 表示第1行的首地址, 是一个二级指针; &a[1][0] 表示第1行第0列的地址, 是一个一级指针. 由于a[1][0] 是第1行的首元素, 因此它的地址刚好就是第1行的首地址, 从而两者输出的值相等.6.10 有一个整型二维数组, 大小是n m ⨯, 要求找出最大值所在的行和列以及该最大值, 请编写一个程序max, 要求如下:(1) 以数组名和数组大小为该函数的形参;(2) 数组元素的值在main 函数中输入, 结果在max 函数中输出.[解答]#include <stdio.h>#define M 3#define N 4void max(int a[], int m, int n){int i, j, row=0, col=0, max=*a;for(i=0; i<m; i++)for(j=0; j<n; j++, a++)if(*a>max){max=*a;row=i;col=j;}printf("最大值是%d, 在第%d, 第%d 列.\n", max, row, col);}void main(){int i, j, a[M][N];printf("请输入%d * %d 个整数:\n", M, N);for(i=0; i<M; i++)for(j=0; j<N; j++)scanf("%d", &a[i][j]);max(*a, M, N);}6.11 有n个学生, 每个学生参加m门课程的考试, 要求编写一函数, 能检查n个学生有无不及格的课程, 如果某个学生有一门或一门以上课程不及格, 就输出该学生的学号(学号从0算起, 即0, 1, 2, …) 及其全部课程成绩.[解答]#include <stdio.h>#define M 5 /*学生数*/#define N 3 /*课程数*/void proc(float s[][N]){int i, j, k;for(i=0; i<M; i++){for(j=0; j<N; j++)if(s[i][j]<60.0) break;if(j<N){printf("第%d 个学生有不及格的课程, 其各门课的成绩为:\n", i);for(k=0; k<N; k++)printf("%7.2f", s[i][k]);printf("\n");}}}void main(){float score[M][N];int i, j;for(i=0;i<M;i++){printf("请输入第%d 个学生的成绩: ", i);for(j=0;j<N;j++)scanf("%f", &score[i][j]);}proc(score);}6.12 输入3行字符(每行60个字符以内), 要求统计出其中共有多少个大写字母, 小写字母, 空格及标点符号.[解答]#include <stdio.h>#include <string.h>#define M 3#define N 60void main(){int i, j, upper=0, lower=0, blank=0, punc=0; /* upper, lower, blank, punc 分别记录大写字母, 小写字母, 空格及标点符号的个数*/char str[M][N];printf("请输入%d 行字符, 每行不超过%d 个字符:\n", M, N);for(i=0; i<M; i++)gets(str[i]);for(i=0; i<M; i++)for(j=0; j<N && str[i][j]!='\0'; j++)if(str[i][j]>='A' && str[i][j]<='Z')upper++;else if(str[i][j]>='a' && str[i][j]<='z')lower++;else if(str[i][j]==' ')blank++;else if(str[i][j]>' ' && str[i][j]<'0' || str[i][j]>'9' && str[i][j]<127)punc++;printf("大写字母, 小写字母, 空格及标点符号的个数分别是%d, %d, %d, %d.\n", upper, lower, blank, punc);}6.13 指出下列程序的错误, 并分析出错的原因.#include <stdio.h>void Print(char *[], int len);int main(void){char *pArray[]={"Fred", "Barrey", "Wilma", "Betty"};int num=sizeof(pArray)/sizeof(char);printf("Total string numbers = %d\n", num);Print(pArray, num);return 0;}void Print(char *arr[], int len){int i;for(i=0; i<len; i++)printf("%s\n", arr[i]);}[解答]程序第6行试图计算指针数组pArray所含元素的个数, 但这是错误的, 一个数组所含元素个数应该等于数组大小除以数组元素类型的大小, 这个数组的元素是字符指针类型, 而不是字符类型, 正确的语句是:int num=sizeof(pArray)/sizeof(char *);6.14 建立一个动态二维数组, 用来存储1~10的1~4次幂.[解答]#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define M 10#define N 4void main(){int i, j, (*p)[N], pow;p=(int (*)[N])malloc(M*N);if(!p){printf("内存分配出错.\n");exit(1);}for(i=0; i<M; i++){pow=1;for(j=0; j<N; j++)p[i][j]=pow*=(i+1);}for(i=0; i<M; i++){for(j=0; j<N; j++)printf("%6d", p[i][j]);printf("\n");}// free(p);}6.15 略.6.16 题目略.[解答] (1) A (2) C.。

第六章输入输出接口6.1 微机接口技术为了使CPU能适应各种各样的外设，就需要在CPU与外设之间增加一个接口电路，由它完成相应的信号转换、速度匹配、数据缓冲等功能，以实现CPU与外设的连接，完成相应的输入输出操作。

一个接口的基本作用是在系统总线和I/O设备之间架起一座桥梁，以实现CPU与I/O设备之间的信息传输。

CPU内存终端、调制解调器A/D转换器D/A转换器键盘、鼠标、麦克风、扫描仪打印机显示器磁盘、U盘、光盘通信接口信号接口输入接口输出接口外存接口DB AB CB1.采用I/O接口的必要性速度不匹配：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。

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。

信号格式不匹配：计算机接收和处理的是并行数据，而有些外部设备的信号为串行数据，这就需要使用接口电路进行串行数据和并行数据转换。

提高CPU的传输效率，需要利用接口电路对外设进行控制。

2.接口的功能：1）寻址功能识别是否是I/O口的操作信号，识别是否为端口的片选信号，识别是芯片的哪个寄存器被访问。

2）输入/输出功能根据CPU通过控制总线送来的读写信号决定是输入操作还是输出操作。

3) 可编程功能有些接口具有可编程特性，可以通过指令设定接口的工作方式，工作参数，以满足不同外设的要求。

4) 数据转换功能当外设提供的数据形式不是CPU能直接接受的形式时，则通过接口转换成CPU可接受的形式。

如A/D，串/并转换等，反之也一样。

5) 联络功能当CPU要访问外设时，首先要查询外设状态，能否接受访问，接口应将外设状态准备好，供CPU 查询；或向CPU发特定的信号通知外设已准备好。

6) 数据缓冲功能主机与外设速度相差很大，为了防止数据丢失，I/O接口均设有双向数据缓冲器。