现代微型计算机与接口教程(杨文显)第十章课后答案
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习 题 十 1. 总线的指标有哪几项？总线标准和总线产品哪一个先产生? (1) 总线宽度: 总线宽度是可以同时传输的数据位数，位数越多，一次传输的信息就越多。 (2) 总线频率: 总线通常都有一个基本时钟，总线上其它信号都以这个时钟为基准，这个时钟的频率也就是总线工作的最高频率。总线频率越高，单位时间内传输的数据量就越大。 (3) 单个数据传输周期数: 传输方式的不同，使得每个数据传输所用的时钟周期数不同。单个数据传输周期数越少，传输率越高。 此外，总线的仲裁方式，容错性能，是否支持突发成组传输，也反映了总线的性能。 总线标准的产生有多种形式。有的总线产品推出后得到广泛的认同，随后成为事实上的工业标准，这个产品所采用的技术规范最终成为标准，标准产生在产品之后。有的技术问题得到较多的关注，由标准化组织或者相关集团发起，制定了相应的标准。这时，产品的出现晚于标准的制定。
2. ISA卡设计时如何解决资源冲突问题？ ISA的I/O空间仅有100H~3FFH的768个地址可供使用，其中不少端口已分配给“常规”的设备使用，新设计I/O扩充卡的端口地址不能与它们冲突。另外，扩充卡之间使用的地址也不能发生冲突。为解决这个矛盾，ISA卡上一般都设有一组开关（switch），用户可以通过设定这组开关来设置这块ISA所占用的I/O起始地址，使它位于所使用计算机I/O的空闲位置，从而避免发生冲突。
3. ISA总线需要进行总线仲裁吗？为什么？ ISA总线是一个简单的多主控总线，需要使用总线的“主设备”是CPU和最多7个使用DMA传送的设备。当CPU以外的一个或多个设备需要使用总线时，需要进行“总线仲裁”。对于使用DMA请求使用总线的设备来说，“仲裁”要分两次进行： ① DMA请求信号送到8237，由8237进行第一次“仲裁”； ② 8237的请求信号发送到CPU，在一个总线周期结束时释放总线。
4. 若有两块818ISA卡BASE1= 0x0250, BASE2 = 0x0330, switch分别应如何设置？ BASE1 = 0x250：swith 1, 4, 6 = off swith 2, 3, 5 = on BASE2 = 0x320：swith 1, 2, 5 = off swith 3, 4, 6 = on
5. PCI总线怎样的信号组合启动一个总线的访问周期，又怎样结束一个访问周期？它的AD0～AD31同CPU的同名引脚有何不同？ 主设备获得总线使用权后，将FRAME#置为有效，在AD0～31上发出地址信号，C/BE#上发出总线命令，一次总线访问周期开始。 主设备在发出最后一组数据读写的启动信号之后，将FRAME#信号置为无效，表示数据传输即将结束。在最后一项数据传输后，主设备撤销IRDY信号，从设备撤销TRDY#和DEVSEL#信号，一次PCI总线传输结束。 PCI总线信号独立于CPU，使用独立于CPU的时钟信号。对于PCI总线来说，CPU是它所连接的众多设备中的一个。PCI总线的AD0～31是地址和数据分时复用信号，它们与CPU同名引脚传输的信号类型相同，但是并不等同。CPU对PCI总线上设备进行访问时，CPU发出的地址经Host/PCI桥缓冲，按照PCI的时序定时后由桥电路向PCI总线“转发”。DMA传输时，PCI总线上的AD0～31来自DMA控制器而不是来自CPU。
6. 一块PCI卡上最多可以实现多少路中断信号？ 由于PCI总线上只有4条中断请求线，因而一块PCI卡最多可以实现4路中断请求。 说明： ① 对于单项功能的PCI卡，只能使用INTA#请求中断；对于对功能PCI卡，可以使用其它的三根中断请求引脚。 ② PCI总线允许“共享”中断请求信号线，这是与以前有较大区别的。例如，有两块PCI卡插在PCI总线上，按照规定，他们都使用同一个INTA#申请中断。在“中断描述符表”上，中断服务的入口可能是设备甲，或者是设备乙，现假设为设备甲。如果设备乙申请中断，那么，首先会进入设备甲的中断服务程序。该程序通过查询状态，发现自己并没有申请中断，于是发出相应信息后返回。此后，由操作系统调度进入设备乙的中断服务程序（参见习题11第8题答案）。 ③ PCI总线上的中断请求进入ICH芯片后，与“SIO”芯片送来的“串行中断”（由传统设备键盘、鼠标、串口、并口、软驱发出，通过L/F总线传送到ICH芯片）一起，被送往ICH芯片内的“中断申请信号路由器”。可以通过程序来设置每一个中断请求使用的实际的中断请求引脚（除少数已集成在CPU内，中断类型固定的申请以外），最终由“路由器”产生12个中断申请信号，送到芯片内两个级联的8259中断控制逻辑。主片8259产生的中断请求最终由ICH的INTR引脚送往CPU。
7. 在PCI卡配置空间中，基地址寄存器的作用是什么？一个PCI设备最少可申请多少地址空间？最少可申请多少I/O空间? PCI总线上的设备采用“即插即用”的方法，所有设备使用的存储空间和IO空间的具体位置事先是不确定的，需要在系统初始化时通过“配置”过程来确定。PCI卡上的基地址寄存器有两个方面的作用： （1） 寄存器的最低的几位记录申请所需空间的类型（存储器空间/IO空间）、空间的大小等信息（寄存器的这几位是只读的）。 （2） 寄存器的高位用来纪录操作系统分配给它的存储空间/IO空间的起始地址（寄存器的这几位是部分可写的）。 由于有6个基地址寄存器，PCI设备最多可以申请6段地址空间。 对于申请存储空间的基地址寄存器，它的第0~3位是只读位，第4~31位用来表示申请地址空间的大小，因而一个PCI设备申请地址空间最少是16个byte。对于申请I/O空间的基地址寄存器，它的第0~1位是只读位，第2~31位用来表示申请地址空间的大小，因而申请I/O地址空间最少是4个byte。 例如，某PCI设备申请1MB的存储空间，它的基地址寄存器位0~位19均为只读。其中： 位0固定为0，表示申请存储器空间； 位1~2表示“映射”的类型，如果基地址寄存器为32位，可以“映射”到32位地址空间的任何位置，这两位可以固定为“00”； 其余位均固定为0。 系统进行配置操作时，向该寄存器写入32位全“1”，然后读出该寄存器的内容。由于低20位均为只读位，所以实际读出的内容为高位12个“1”和低位20个“0”。其中位0~位2表示空间类型和“映射”类型，其它的“0”（位4~位19）表示了申请空间的大小。随后，系统根据各设备的请求进行空间的统一分配，将分配给该设备的存储空间首地址写入该基地址寄存器。对于1MB的空间而言，它首地址的低20位应为0，它的高12位反映了实际的起始地址。基地址寄存器的高12位正好能容纳这12位“有效”的起始地址。
8. USB主机怎样了解USB设备的接入？ USB主控制器和根集线器合称为USB主机（HOST）。USB主机通过根集线器监测外设的连接和断开。
8. 一台微机有5台USB设备，另一台微机有10台USB设备，各需用四端口的集线器几个？画出它们的结构图。 5台USB设备，需用四端口的集线器1个（不包括根集线器）。 10台USB设备，需用四端口的集线器3个（不包括根集线器）。 它们的连接如右图所示。
10. 用8086汇编程序读出（注意是32位）PCI设备所分配到的存储器首地址。 MOV AH, 0B1H ; MOV AL, 02H ; MOV CX, 设备ID值 ; MOV DX , 厂商ID值 ; MOV SI, 0 ; 索引号 INT 1AH ; 得到总线号（BH）、设备号（BL高5位）、功能号（BL低3位） JC ERROR ; 错误时转ERROR PP: MOV AH, 0B1H ; MOV AL, 09H ; AL=09H, 读取基址寄存器内容 QQ: MOV DI, 10H ; 第一个PCI基址寄存器地址 INT 1AH ; AND AH, AH ; AH = 0 表示读取成功 JNZ ERROR TEST ECX, 01 ；ECX末位= 0，该寄存器存放存储空间首地址 JZ MM AND ECX, 0FFFFFFFCH ；ECX末位=1，该寄存器存放I/O空间首地址（高30位） STC JMP DONE MM: AND ECX, 0FFFFFFF0H ; 从基地址寄存器获取存储空间首地址（高28位） DONE: MOV EAX, ECX ; 说明： （1） 读取PCI配置信息需要知道该PCI设备的设备ID值（置于CX中）和厂商ID值（置于DX中）。然后用AH = 0B1H, AL= 02H 的 INT 1AH 功能调用获得该PCI设备的总线号（BH）,设备号（BL高5位）、功能号（BL低3位）。 （2） 一个PCI总线设备可以有6个基地址寄存器，本程序只读取了第一个基地址寄存器所存储
根集线器HUB连接5台设备根集线器HUBHUBHUB
连接10台设备 的配置空间首地址。读取其他配置空间首地址可以重复使用从“PP”标号开始的程序，同时修改标号为“QQ”的指令中的PCI基地址寄存器地址。第二个基地址寄存器地址为14H，第3个为18H，„„ ,以此类推。 （3） 如果基地址寄存器存放的是存储空间基地址，它的末位为0，高28位添加4个0就是操作系统分配给该设备的存储空间首地址（不讨论64位基地址的情况）。如果基地址寄存器存放的是I/O空间基地址，它的末位为1，高30位添加2个0就是操作系统分配给该设备的I/O空间首地址。 （4） 为了区分读出的是存储空间基地址还是I/O空间首地址，上述程序用CF加以区分： CF = 0, 读出的是存储空间基地址（在EAX中）； CF = 1, 读出的是I/O空间基地址（在EAX中）。
11. 两台PCI设备之间可直接传输数据吗？两台USB设备之间呢？ 两台PCI设备之间可直接传输数据。由PCI主设备申请使用总线，获得总线使用权后用地址信号呼叫从设备，然后进行数据传输。 两台USB设备之间不可直接传输数据。USB总线采用“主－从”方式进行通讯，每一次数据传输必须由USB主机发起。这样，两台USB设备之间的数据传输必需通过USB主机间接进行。
12. 那些总线具有热插拔功能？对哪一类总线这个功能是必需具备的？ USB总线和PCI总线都支持热插拔（Hot Plug In）。对于USB总线来说，热插拔功能是必需的。 需要说明的是，目前一般PC机内的PCI总线设备不支持“热插拔”功能。实现该功能需要相应的软、硬件的支持。“热插拔”的PCI总线设备主要应用于某些通讯设备中。
13. 从硬件来讲，一个USB信息传输到微处理器需经过那几个环节？ USB总线上的数据传输是一种“主－从式”的传输，所有的传输都由USB主机发起。一个USB信息传输到CPU需经过集线器、根集线器和控制器这几个环节。
