内容发布更新时间 : 2024/12/24 9:33:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

机等设备一般采用半导体__________芯片构成存储器。

（7）在8088处理器系统中，假设地址总线A19～A15输出01011时译码电路产生一个有效的片选信号。这个片选信号将占有主存从__________到__________的物理地址范围，共有__________容量。

（8）8086和80286使用16位数据总线，主存分成偶数地址和奇数地址两个存储体。80386和80486处理器使用__________位数据总线，利用4个字节允许信号区别__________个存储体。Pentium及以后的IA-32处理器使用__________位数据总线，主存由__________个存储体组成。

（9）高速缓冲存储器的地映址射有____________、____________和____________方式。Pentium的L1 Cache采用____________映射方式。

（10）已知IA-32处理器某个段描述符为0000B98200002000H，则该段基地址＝__________，段界限＝__________。

〔解答〕

① 8，1024，1024，1024，1024，240 ② 8KB，4

③ 随机存取存储器，丢失，只读存储器，读取，不会丢失 ④ 8，13，8 ⑤ 2

⑥（UV-）EPROM，Flash Memory ⑦ 58000H，5FFFFH，32KB ⑧ 32，4，64，8

⑨ 直接映射，组合相关映射，全相关映射，2路组合相关映射 ⑩ 00820000H，02000H 〔习题6.5〕简述存储系统的层次结构及各层存储部件特点。

〔解答〕

为解决容量、速度和价格的矛盾，存储系统采用金字塔型层次结构，单位价格和速度自上而下逐层减少，容量自上而下逐层增加。

存储系统的各层存储部件自上而下依次是：CPU寄存器、高速缓存、主存存储器(RAM/ROM)，辅助存储器如磁盘、光盘等。CPU寄存器、高速缓存器集成在CPU芯片上，对用户来说，是透明的，它们用于暂存主存和处理器交互的数据，以减少频繁读取主存而影响处理器速度；主存储器则可和处理器直接交换数据，而辅助存储器必须经过主存存储器，才可与处理器进行数据交换。

〔习题6.6〕在半导体存储器件中，什么是SRAM、DRAM和NVRAM？

〔解答〕

SRAM是静态读写存储器芯片，它以触发器为基本存储单元，以其两种稳定状态表示逻辑0和逻辑1。 DRAM是动态读写存储器芯片，它以单个MOS管为基本存储单元，以极间电容充放电表示两种逻辑状态，需要不断刷新保持信息正确。

NVRAM多指带有后备电池的SRAM芯片，这种芯片采用CMOS制造工艺设计以减少用电。 〔习题6.9〕什么是掩摸ROM、OTP-ROM、EPROM、EEPROM和Flash ROM？

〔解答〕

掩膜ROM：通过掩膜工艺、将要保存的信息直接制作在芯片当中，以后再也不能更改。

OTP-ROM：该类芯片出厂时存储的信息为全“1”，允许用户进行一次性编程，此后便不能更改。 EPROM：一般指可用紫外光擦除、并可重复编程的ROM。

EEPROM：也常表达为E2PROM，其擦除和编程（即擦写）通过加电的方法来进行，可实现“在线编程”和“在应用编程”

Flash ROM：是一种新型的电擦除可编程ROM芯片，能够很快擦除整个芯片内容。 〔习题6.11〕什么是存储器芯片的全译码和部分译码？各有什么特点？

〔解答〕

全译码：使用全部系统地址总线进行译码。特点是地址唯一，一个存储单元只对应一个存储器地址（反之亦然），组成的存储系统其地址空间连续。

－ －17

部分译码：只使用部分系统地址总线进行译码。其特点：有一个没有被使用的地址信号就有两种编码，这两个编码指向同一个存储单元，出现地址重复。

〔习题6.19〕什么是段选择器、描述符、描述符表和描述符表寄存器？

〔解答〕

段选择器：保护方式下的16位段寄存器就是段选择器。

描述符：是保护方式引入的数据结构，有8个字节64位，具有段基地址、访问权限、段界限等字段。IA-32处理器利用它来实现存储管理、特权与保护。

描述符表：描述符表是存放描述符的一个特殊区域段。 描述符表寄存器：指明描述符表所在主存地址的寄存器。

第7章 输入输出接口

〔习题7.1〕简答题

（1）外设为什么不能像存储器芯片那样直接与主机相连？

（2）计算机两个功能部件、设备等之间为什么一般都需要数据缓冲？ （3）什么是接口电路的命令字或控制字？ （4）PC机中CMOS RAM属于主存空间吗？

（5）与系统总线连接的输入接口为什么需要三态缓冲器？ （6）透明锁存器和非透明锁存器是什么区别？

（7）什么样的外设可以采用无条件数据传送方式？ （8）什么是查询超时错误？

（9）远调用CALL指令和INT N指令有什么区别？ （10）为什么说外部中断才是真正意义上的中断？

〔解答〕

① 外部设备，在工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度等方面彼此差别很大，与处理器的工作方式也大相径庭。所以，外设不能像存储器芯片那样直接与处理器相连，必须经过一个中间电路。

② 数据缓冲用于匹配快速的处理器与相对慢速的外设或两个功能部件速度不匹配的数据交换。 ③ 处理器向接口芯片相应端口写入特定的数据，用于选择I/O芯片的工作方式或控制外设工作，该数据称命令字或控制字。

④ PC机中CMOS RAM不属于主存空间，CMOS RAM有64个字节容量，以8位I/O接口形式与处理器连接，通过两个I/O地址访问。

⑤ 在输入接口中，为避免多个设备同时向总线发送数据，需要安排一个三态缓冲器。只有当处理器选通时，才允许被选中设备将数据送到系统总线，此时其他输入设备与数据总线隔离。

⑥ 透明锁存器的控制端为有效电平时，输出随输入变化，常称为直通或透明。非透明锁存器不论其控制端为低或为高电平，输出状态都不随输入变化。

⑦ 如发光二极管、按键和开关等简单设备，它们的工作方式十分简单；相对处理器而言，其状态很少发生变化或变化很慢。这些设备与处理器交换数据时，可采用无条件传送。

⑧ 在查询程序中，当查询超过了规定的时间，设备仍未就绪时，就引发超时错误。

⑨ 远调用CALL指令利用直接或间接寻址调用另一个代码段的子程序；INT n指令利用中断向量表（地址表）的方法调用另一个代码段的中断服务程序，还有保存标志寄存器的功能。

⑩ 外部中断是由处理器外部提出中断请求引起的程序中断。相对于处理器来说，外部中断是随机产生的，所以是真正意义上的中断。 〔习题7.3〕填空题

（1）计算机能够直接处理的信号是__????___?，__????___?和__????___?形式。

（2）在Intel 80x86系列处理器中，I/O端口的地址采用__????___?编址方式，访问端口时要使用专门的__????___?指令，有两种寻址方式，其具体形式是：__????___?和__????___?。

（3）指令IN是将数据从__????___?传输到__????___?，执行该指令处理器引脚产生__????___?总线周期。

（4）指令“IN AL, 21H”的目的操作数是__????___?寻址方式，源操作数是__????___?寻址方式。 （5）指令“OUT DX, EAX”的目的操作数是__????___?寻址方式，源操作数是__????___?寻址方式。

－ －18

（6）DMA的意思是__????___?，主要用于高速外设和主存间的数据传送。进行DMA传送的一般过程是：外设先向DMA控制器提出__????___?，DMA控制器通过__????___?信号有效向处理器提出总线请求，处理器回以__????___?信号有效表示响应。此时处理器的三态信号线将输出__????___?状态，即将它们交由__????___?进行控制，完成外设和主存间的直接数据传送。

（7）在IA-32处理器中0号中断被称为__????___?中断，外部非屏蔽中断是__????___?号中断。 （8）IA-32处理器在开中断状态，其标志IF＝__????___?。指令__????___?是开中断指令，而关中断指令是__????___?，关中断时IF＝__????___?。

（9）实地址方式下，主存最低__????___?的存储空间用于中断向量表。向量号8的中断向量保存在物理地址__????___?开始的__????___?个连续字节空间；如果其内容从低地址开始依次是00H、23H、10H、F0H，则其中断服务程序的首地址是__????___?。

（10）某时刻中断控制器8259A的IRR内容是08H，说明其__????___?引脚有中断请求。某时刻中断控制器8259A的ISR内容是08H，说明__????___?中断正在被服务。

〔解答〕

① 数字量、开关量、脉冲量

② I/O独立，输入输出（I/O）指令，直接寻址，DX寄存器间接寻址 ③ I/O端口（接口，外设），处理器（主机），I/O读 ④ 寄存器，I/O地址的直接寻址 ⑤ I/O地址的间接寻址，寄存器

⑥ 直接存储器存取，DMA请求，总线请求，总线响应，高阻，DMAC（DMA控制器） ⑦ 除法错，2

⑧ 1，STI，CLI，0

⑨ 1KB，20H，4，F010H∶2300H ⑩ IR3，IR3请求的

〔习题7.4〕一般的I/O接口电路安排有哪三类寄存器？它们各自的作用是什么？

〔解答〕

① 数据寄存器

保存处理器与外设之间交换的数据。 ② 状态寄存器

保存外设当前的工作状态信息。处理器通过该寄存器掌握外设状态，进行数据交换。 ③ 控制寄存器

保存处理器控制接口电路和外设操作的有关信息。处理器向控制寄存器写入控制信息，选择接口电路的不同工作方式和与外设交换数据形式。

〔习题7.5〕什么是I/O独立编址和统一编址，各有什么特点？

〔解答〕

独立编址是将I/O端口单独编排地址，独立于存储器地址。

统一编址是将I/O端口与存储器地址统一编排，共享一个地址空间。

端口独立编址方式，处理器除要具有存储器访问的指令和引脚外，还需要设计I/O访问的I/O指令和I/O引脚，其优点是：不占用存储器空间；I/O指令使程序中I/O操作一目了然；较小的I/O地址空间使地址译码简单。但I/O指令功能简单，寻址方式没有存储器指令丰富。

统一编址方式，处理器不再区分I/O口访问和存储器访问。其优点是：处理器不用设计I/O指令和引脚，丰富的存储器访问方法同样能够运用于I/O访问。缺点是：I/O端口会占用存储器的部分地址空间，通过指令不易辨认I/O操作。

〔习题7.6〕简述主机与外设进行数据交换的几种常用方式。 〔解答〕

主机与外设进行数据交换的几种常用方式：

－ －19

① 无条件传送方式，常用于简单设备，处理器认为它们总是处于就绪状态，随时进行数据传送。 ② 程序查询方式：处理器首先查询外设工作状态，在外设就绪时进行数据传送。

③ 中断方式：外设在准备就绪的条件下通过请求引脚信号，主动向处理器提出交换数据的请求。处理器无其他更紧迫任务，则执行中断服务程序完成一次数据传送。

④ DMA传送： DMA控制器可接管总线，作为总线的主控设备，通过系统总线来控制存储器和外设直接进行数据交换。此种方式适用于需要大量数据高速传送的场合。

〔习题7.10〕以可屏蔽中断为例，说明一次完整的中断过程主要包括哪些环节？

〔解答〕

中断请求：外设通过硬件信号的形式、向处理器引脚发送有效请求信号。 中断响应：在满足一定条件时，处理器进入中断响应总线周期。 关中断：处理器在响应中断后会自动关闭中断。

断点保护：处理器在响应中断后将自动保护断点地址。

中断源识别：处理器识别出当前究竟是哪个中断源提出了请求，并明确与之相应的中断服务程序所在主存位置。

现场保护：对处理器执行程序有影响的工作环境（主要是寄存器）进行保护。 中断服务：处理器执行相应的中断服务程序，进行数据传送等处理工作。 恢复现场：完成中断服务后，恢复处理器原来的工作环境。 开中断：处理器允许新的可屏蔽中断。

中断返回：处理器执行中断返回指令，程序返回断点继续执行原来的程序。 〔习题7.12〕明确如下中断有关的概念：中断源、中断请求、中断响应、关中断、开中断、中断返回、中断识别、中断优先权、中断嵌套、中断处理、中断服务。

〔解答〕

中断源：能引起中断的事件或原因。

中断请求：是外设通过硬件信号的形式、向处理器引脚发送有效请求信号。 中断响应：中断响应是在满足一定条件时，处理器进入中断响应总线周期。 关中断：禁止处理器响应可屏蔽中断。 开中断：允许处理器响应可屏蔽中断。 中断返回：处理器执行中断返回指令，将断点地址从堆栈中弹出，程序返回断点继续执行原来的程序。 中断识别：处理器识别出当前究竟是哪个中断源提出了请求，并明确与之相应的中断服务程序所在主存位置。

中断优先权：为每个中断源分配一级中断优先权，即系统设计者事先为每个中断源确定处理器响应他们的先后顺序。

中断嵌套：在一个中断处理过程中又有一个中断请求被响应处理，称为中断嵌套。 中断处理：接到中断请求信号后，随之产生的整个工作过程，称中断处理。 中断服务：指处理器执行相应的中断服务程序，进行数据传送等处理工作。 〔习题7.19〕中断控制器8259A中IRR，IMR和ISR三个寄存器的作用是什么？

〔解答〕

中断请求寄存器IRR：保存8条外界中断请求信号IR0～IR7的请求状态。Di位为1表示IRi引脚有中断请求；为0表示该引脚无请求。

中断屏蔽寄存器IMR：保存对中断请求信号IR的屏蔽状态。Di位为1表示IRi中断被屏蔽（禁止）；为0表示允许该中断。

中断服务寄存器ISR：保存正在被8259A服务着的中断状态。Di位为1表示IRi中断正在服务中；为0表示没有被服务。

〔习题7.20〕下面是IBM PC/XT机ROM-BIOS中的08号中断服务程序，请说明各个指令的作用。 int08h proc sti push ds

－ －20