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文檔簡介
1、1. (為什么要設置接口)設置接口的目的有兩條 :通過接口實現設備與總線的連接;連接起 來以后,CPU通過接口對設備進行訪問,即操作或控制設備。2. 接口分為兩類:設備接口和總線橋 設備接口:是指I/O設備與本地總線(如 ISA總線) 之間的連接電路并進行信息(包括數據、地址及狀態)交換的中轉站。總線橋,是實現微 處理器總線與PCI總線,以及PCI總線與本地總線之間的連接與信息交換(映射)的接口。3. 設備接口和總線橋的區別:首先,總線橋與接口的區別是連接對象不同。接口連接的的是I/O設備和本地總線(用戶總線),總線橋連接的是本地總線(用戶總線)和 PCI總線。其 次,傳遞信息的方法不同。接口
2、是直接傳遞信息,接口兩端的信息通過硬件傳遞, 是一種一一對應的固定關系。 橋是間接傳遞信息, 橋兩端的信息是一種映射的關系, 并非通過硬件一 一對應的直接傳輸,即由軟件建立起來的映射規則實現,可動態改變。4為什么要設置I/O設備接口 ?為什么要在ISA總線和I/O設備之間設置接口電路呢?原因: 一、微機的總線與I/O設備兩者的信號線不兼容,在信號線的功能定義,邏輯定義和時序關 系上都不一致;二,CPU與I/O設備的工作速度不兼容,CPU速度高,I/O設備速度低;三,若不通過接口,而由 CPU直接對I/O設備的操作實施控制,就會使CPU窮于應付與I/O設備硬件打交道,從而大大降低CPU的效率;四
3、、若I/O設備直接由CPU控制,也會使I/O設備的硬件結構依賴于 CPU,對I/O設備本身的發展不利。因此,有必要設置具有獨立功能的接口電路,以便協調 CPU與I/O設備兩者的工作,提高 CPU的效率,不有利于I/O設備 按自身的規律發展。5.I/O設備接口的功能 1執行CPU命令 2返回外設狀態 3數據緩沖 4信號轉換 5設備 選擇6數據寬度與數據格式轉換6.I/O設備接口與CPU交換數據的方式 1查詢方式2中斷方式3直接存儲器存取(DMA) 方式7.D/A轉換器的接口采用的數據段和交換方式是無條件傳輸。什么叫無條件?無需判斷某個狀態, 只需詢問是否需要轉換,需要轉換就轉,不需要轉換就不轉。
4、8總線橋的具體任務是? 一是負責總線與總線之間的連接與轉換。二是完成設備信息的傳 遞。三是支持即插即用。9. 總線的概念:總線(Bus )是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線,它是由導線組成的傳輸線束,按照計算機所傳輸的信息 種類,計算機的總線可以劃分為 數據總線、地址總線和控制總線,分別用來傳輸數據、數據地址和控制信號。10. 為什么要設置總線標準?總線標準的設置主要解決不同廠家各類模塊化產品的兼容問題。總線標準:微機系統各組成部件之間,通過總線進行連接和傳輸信息時,應遵守一些協議和規范,這些協議和規范稱為總線標準。11. 總線的性能參數總線頻率總線寬度總線傳輸率同步的方式多路復用
5、負載功能信號線數總線控制方式其他性能指標(電源電壓等級、能否擴展64位寬度)12總線傳輸操作過程(1)申請與仲裁階段(2)尋址階段(3)傳輸階段(4)結束階段15.I/O的淵源:設備選擇功能是接口電路應該具備的基本功能之一,因此,作為進行設備端口選擇的I/O端口地址譯碼電路是每個接口電路中不可缺少的部分。16.端口( Port)是接口( In terface)電路中能被 CPU訪問的寄存器地址。17端口分類:命令(端)口、狀態(端)口、數據(端)口。18. 獨立編址和統一編址各自的優缺點統一編址 方式是從存儲器空間中劃出一部分地址空間給I/O設備使用,把I/O接口中的端口當做存儲器單元一樣進行
6、訪問。優點:由于對I/O設備的訪問是使用訪問存儲器的指令,不設置專門的I/O指令,故對存儲器使用的部分指令也可用于端口訪問。這樣就增強了I/O處理能力。另外,統一編址可給端口帶來較大的尋址空間,對大型控制系統和數據通信系統是很有意義的。缺點:端口占用了存儲器的地址空間,是存儲器容量減小。另外,指令長度比專門的I/O指令要長,因而執行時間較長。統一編址方式對I/O端口尋址必須全地址線譯碼,增加了地址線,也就增加了地址譯碼電路的硬件開銷。獨立編址 方式是接口中的端口地址單獨編址而不和存儲空間合在一起。優點:I/O端口不占用存儲器空間。 使用專門的I/O指令對端口進行操作,I/O指令端,執行速度快。
7、對I/O 端口尋址不需要全地址譯碼,地址線少,也就簡化了地址譯碼電路的硬件。并且,由于I/O端口訪問的專門I/O指令與存儲器訪問指令有明顯的區別,是程序中I/O操作與其他操作的界限清楚、層次分明、程序的可讀性強。由于I/O端口地址和存儲器地址是分開的,故I/O端口地址和存儲器地址可以重疊,而不會互相混淆。缺點:I/O指令少,PC微機只使用IN和OUT指令,對I/O的處理能力不如統一編制方式。由于單獨設置I/O指令,故需要增加-IOR和-IOW的控制信號引腳,這對 CPU芯片來說應該是一種負擔。19. 全譯碼:所有I/O地址線(A0A9 )全部作為譯碼電路的輸入參加譯碼,一般在要求產生單個端口時
8、使用。 部分譯碼:只有高位地址線參加譯碼,產生片選信號-CS,而低位地址線不參加譯碼,一般在要求產生多個端口的接口芯片中使用。開關式譯碼:在部分譯碼方法的基礎上,加上地址開關來改變端口地址。一般在要求I/O端口地址需要改變時采用。20. 內部定時:內部定時產生運算器、控制器等CPU內部的控制時序,如取指周期、讀/寫周期、中斷周期等,主要用于CPU內部指令執行過程的定時。外部定時:外部定時是外設在實現某種功能時所需要的一種時序關系。時序配合:當用戶在把外設和 CPU連接組成一個微機應用系統,且考慮兩者的工作時序時,不能脫離計算機內部的定時規定,即應以計算機的時序關系(即內部定時)為依據, 來設計
9、外部定時機構,使其既符合計算機內部定時的規定,又滿足外部設備的工作時序要求,這就是所謂的時序配合。21. 定時/計數器 82C54A的應用舉例82C54A用作測量脈沖寬度82C54A用作定時82C54A用作分頻 82C54A同時用作計數與定時22. 中斷是指CPU在正常運行程序時,由于外部/內部隨機事件或由程序預先安排的事件,引起CPU暫時中斷正在運行的程序,而轉到為外部/內部事件或為預先安排的事件服務的程序中去,服務完畢,再返回去繼續執行被暫時中斷的程序。中斷源:中斷的發生事出有因,引起中斷的事件就是中斷源。中斷處理程序(或者說中斷服務程序):CPU在在處理中斷事件時針對不同中斷源的要求給以
10、不同的解決方案的程序。中斷分類:硬中斷(外部中斷)、軟中斷(內部中斷)硬中斷包括可屏蔽中斷INTR和不可屏蔽中斷 NMI軟中斷包括DOS中斷功能和 BIOS中斷功能 軟中斷有 DOS中斷和BIOS中斷,作用有什么不一樣DOS中斷功能的作用是對設備、文件、目錄及內存的管理功能,涉及各個方面,可供系統軟件和應用程序調用;BIOS中斷功能的作用是直接對系統中I/O設備進行設備級控制,可供上層軟件和應用程序調用。中斷號是系統分配給每個中斷源的代號,以便識別和處理。中斷號的作用:中斷號在中斷處理過程中起到很重要的作用,在采用向量中斷方式的中斷系統中, CPU必須通過它才可以找到中斷服務程序的入口地址,實
11、現程序的轉移。23. 中斷號的獲取:CPU對系統中不同類型的中斷源,獲取它們的中斷號的方法是不同的。可屏蔽中斷的中斷號 是在中斷響應周期從中斷控制器獲取的。軟中斷INT nH的中斷號(nH)是由中斷指令直接給出的。不可屏蔽中斷 NMI及CPU內部一些特殊中斷的中斷號 是由系統預先設置好的,如 NMI的中斷號為02H,非法除數的中斷號為 0H,等等。24. 中斷向量IV (Interrupt Vector)就是指中斷服務程序的這4個字節的入口地址。25. 可屏蔽中斷的處理過程:1.中斷申請與響應握手 2.標志位的處理與斷點保存3.向中斷服務程序轉移并執行中斷服務程序4.返回斷點26.82C59A
12、對中斷管理的作用1接收和擴充I/O設備的中斷請求 2進行中斷優先級排隊3.向CPU提供中斷號4.進行中斷申請的開放與屏蔽5.執行中斷結束命令27. 中斷向量修改的步驟:1.調用35H號功能,從向量表中讀取某一中斷號的原中斷向量, 并保存在字變量中2.調用25H號功能,將新中斷向量寫入中斷向量表中原中斷向量的位置,取代原中斷向量3.新中斷服務程序完畢后, 再用25H號功能將保存在字變量中的原中斷向量寫回去,恢復原中斷向量。28. DMA ( Direct Memory Access)方式是存儲器直接存取方式的簡稱。29. DMA傳輸的過程1.申請階段2.響應階段3.數據傳輸階段 4.傳輸結束階段
13、30. DMA操作類型1.數據傳輸 2.數據校驗3.數據檢索31. DMA操作方式:1.單字節方式2.連續(塊字節)方式 3.請求(詢問)方式 4.級聯方式32. DMA控制器的兩種工作狀態 DMA與一般的外圍接口芯片不同 DMA控制器是作為系統的主控者,能夠實現兩種存儲實體之間的直接高速數據傳輸,包括存儲器之間、 存儲器與I/O設備之間的數據傳輸。因此,它與一般的外圍接口芯片不同,具有接管和控制微機系統總線(包括數據、地址和控制線)的功能。但是,在它取得總線控制權之前,有與其他I/O接口芯片一樣,接受 CPU的控制。因此 DMA控制器在系統中有兩種工作狀態一主動態和 被動態,處在兩種不同的地
14、位一主控器和受控器。33. 所謂并行接口,是指接口電路與I/O設備之間采用多根數據線進行數據傳輸。34. 全雙工:全雙工是通信雙方同時進行發送和接收操作。半雙工:半雙工是通信雙方分時進行發送和接收操作,即雙方都可發可收,但不能在同一時刻發送和接收。單工:通信雙方只能進行一個方向的傳輸,不能有雙向傳輸。35. 串行通信的基本特點串行通信與并行通信的比較,有以下幾個不同的特點:1.串行通信是在1根傳輸線上,按位傳輸信息,并且,在一根線上既傳輸數據,又傳輸聯絡控制信號。數據與聯絡控制信號混在一起。2.為了識別在一根線上串行傳輸的信息流中,哪一部分是聯絡信號,哪一部分是數據信號,以及傳送何時開始,要求
15、通信雙方約定串行傳輸的數據有固 定的格式。這個格式有異步數據格式和同步數據格式之分。3.在串行通信中,對信號的邏輯定義采用負邏輯和高壓電平,與TTL不兼容,因此,在通信設備與計算機之間需要進行邏輯關系及邏輯電平的轉換。4.串行通信要求雙方數據傳輸的速率必須一致,以免因速率的差 異而丟失數據,故需要進行傳輸速率的控制。5.串行通信易受干擾,出錯難以避免,故需要進行差錯的檢測與控制。6串行通信既可用于近距離,有可以用于遠距離。而后者需要外加MODEM 。36. 誤碼率:是指數據經過傳輸后發生錯誤的位數與總傳輸位數只比。37. 檢糾錯編碼方法,具體實現檢錯編碼的方法很多,常用的奇偶校驗、循環冗余碼校
16、驗(CRC)、海明校驗碼、交叉奇偶校驗等。而在串行通信中應用最多的是奇偶校驗和循環冗 余碼校驗。38.具體的三種錯誤:奇偶校驗錯、溢出錯、幀格式錯39. 串行通信中的同步問題1.字符同步的方案 Y對雙同步通信(BISYNC ),接收器通過搜索12個特定的同步字符來判斷 1個數據塊的開始 $對高級數據鏈路控制同步通信 (HDLC ), 接收器通過搜索特定字符(01111110)來判斷一個數據塊的開始。%對起止式異步通信,接收器通過檢測起始位來判斷一個數據字符的開始。2.位同步方案 接收器通過時鐘信號來接受每一位數據,規定若干個(如16個)時鐘脈沖就接收一位數據。40. 異步通信方式 異步通信是指
17、字符與字符之間的傳輸是異步的,而字符內部位與位之間的傳輸是同步的。同步通信方式同步通信不僅要求字符內部的位與位之間的傳輸是同步的, 而且要求字符與字符之間的傳輸也是同步的。41. 調制解調器的作用 調制解調器是將調制器和解調器合在一起的一種裝置,它具有既能把數字信號轉換為模擬信號,送到通信線路上去,又能把從通信線路上收到的模擬信號轉換成數字信號的功能。42波特率是每秒傳輸串行數據的位數。43. RS-485標準引入了一些新概念和新定義1.采用雙線平衡方式傳輸2.采用電位差值定義信號邏輯3.允許多點對多點通信 4.采用4芯水晶頭連接器44. 在異步方式下,8251A的初始化內容包括:先寫內部復位
18、命令,再寫方式命令、最后寫 命令幾部分。為了提高可靠性,往往還在寫內部復位命令之前,向命令口寫一長串0,作為 空操作。45. A/D轉換器(簡稱 ADC )的功能是把模擬量變換成數字量。46. 分辨率是指ADC能夠把模擬量轉換成二進制數的位數。47. 轉換時間是指從輸入啟動轉換信號開始到轉換結束,得到穩定的數字量輸出為止所需的 時間,一般為 ms級和us級。48. A/D轉換器的外部特性1.模擬信號輸入線 2.數字量輸出線 3.轉換啟動線4.轉換結束線49. 鍵盤是微型計算機系統中最基本的人機對話輸入設備。按鍵有機械式、電容式、導電橡 膠式、薄膜式等多種。50. 鍵盤的結構和與工作原理線性鍵盤由若干個獨立的按鍵組成,每個按鍵的兩端,一端接地,另一端與接口的數據線直接連接。當無鍵按下時,所有數據線都是高電平,為全1( 0FFH);當其中任意一鍵按下時,它所對應的數據線的電平就變成低電平,故邏輯0表示有按鍵閉合。線性鍵盤的接口比較簡單,把它的數據線與并行接口芯片(如82C55A )相連,即完成硬件連接。接口的程序也不復雜,一是判斷是否有鍵按下,通過查詢接口輸入數據是否為全1.若是全1,無鍵按下;若不是全
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