微型计算机接口技术及应用习题及答案参考.pdf

在微型计算机系统中，接口技术扮演着至关重要的角色。接口是连接微处理器和外部设备的桥梁，使得微处理器可以通过接口与设备进行信息交换和通信。微机接口技术的主要任务是实现设备与总线的连接，使得CPU能够通过接口对设备进行操作和控制。 I/O设备接口，也称为设备控制器，是I/O设备与微机内部总线间的连接电路。它不仅负责数据、地址和状态信息的中转，还具备多种功能，如执行CPU命令、返回设备状态、数据缓冲、设备寻址、信号转换以及数据宽度和格式转换。例如，CPU发出的控制命令会存储在接口的命令寄存器中，设备的状态信息则存储在状态寄存器内，数据的传输则通过数据寄存器进行缓冲。此外，接口还需要根据CPU的地址信号来选择要操作的I/O设备，并可能需要进行电平、逻辑关系等信号的转换。 在数据交换方式上，I/O设备接口与CPU之间有三种常见的方式：查询方式、中断方式和直接存储器存取（DMA）方式。查询方式是CPU不断检查设备是否准备就绪；中断方式允许设备在完成操作后通知CPU，提高效率；DMA方式则允许数据直接在内存和设备之间传输，无需CPU介入。 总线是微机系统中连接各个功能部件的关键组成部分，包括数据总线、地址总线、控制总线、电源线和地线。评价总线性能的因素有总线频率、宽度、传输率、同步方式、多路复用、负载功能、信号线数、控制方式等。例如，ISA总线是一种早期的局部总线标准，支持16MB的存储器地址和64KB的I/O端口地址，同时具备8/16位数据读写、中断和DMA处理能力。 现代微机系统通常采用多层总线结构，包括CPU总线、局部总线（如PCI）和本地总线（如ISA）。端口是接口电路中可被CPU直接访问的寄存器，常见的端口类型有命令端口、状态端口和数据端口。端口共用技术允许一个端口同时处理命令和状态信息，解决地址共用问题的方法包括设置特征位、按照特定顺序写入命令字，以及结合上述两种方法。 I/O端口的编址方式有两种：统一编址和独立编址。统一编址将I/O端口视为存储器的一部分，优点是编址空间大，但会占用存储器地址，降低执行速度。独立编址则是为I/O端口分配独立的地址空间，不占用存储器地址，但I/O指令可能较为简单，适用于小型系统。