微型计算机技术课后知识题目解析.ppt

微型计算机技术,第三版 孙德文编著,第1章 微型计算机系统的构成,1.1试述微处理器、微型计算机和微型计算机系统的关系。 答：微处理器是指由一片或几片大规模集成电路组成的中央处理 器。 微型计算机指以微处理器为基础，配以内存储器以及输入输 出接口电路和相应的辅助电路构成的裸机。 微型计算机系统指由微处理器配以相应的外围设备及其它 专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件而构成的系统。,1.2什么是单片机? 答：把构成一个微型计算机的一些功能部件集成在一块芯片之中 的计算机。,1.3什么是单板机? 答：把微处理器、RAM、ROM以及一些接口电路，加上相应的外设 (如键盘、7段显示器等)以及监控程序固件等,安装在一块印刷电 路板上所构成的计算机系统。,1.4什么是个人计算机? 答：英汉计算机词典中解释为“由微处理器芯片装成的、便于 搬动而且不需要维护的计算机系统”。,1.5试从微型计算机的结构说明数据总线、控制总线和地址总线 的作用。 答：从微型计算机的结构看出，数据总线、控制总线和地址总线 是微型计算机中, CPU芯片与内存储器和IO接口电路之间信息 传输的公共通路。,(1)数据总线是从微处理器向内存储器、I/O接口传送数据的通路； 反之，它也是从内存储器、I/O接口向微处理器传送数据的通路， 称为双向总线。 (2)地址总线是微处理器向内存储器和I/O接口传送地址信息的通 路，是单向总线。 (3)控制总线是微处理器向内存储器和I/O接口传送的命令信号， 以及外界向微处理器传送状态信号等信息的通路，是双向总线。,第2章 8086微处理器,2.1 试说明标志寄存器中AF和PF的定义和用处。 答：标志寄存器中AF（Auxiliary Carry Flag） D4 是辅助进位标志位。如果做加法时低位有进位或做减法时低位 有借位，则AF=1，否则AF=0。 标志寄存器中PF（Parity Flag） D2 是奇偶标志位。 如果操作结果低八位中含有偶数个1，则PF=1，否则PF=0 (通信时用于纠错) 。,2.2 试说明标志寄存器中DF的的定义和用处。 答：标志寄存器中DF（Direction Flag）D10 是方向标志位。 在串处理指令中，若DF=0，表示串处理指令地址指针自动增量； DF=1，表示地址指针自动减量。DF位可由指令预置。,2.3 试说明段寄存器的作用。 答：8086微处理器中的16位寄存器，用来存放对应的存储段的 段基值段起始地址的高16位。通过段寄存器值和指令中给出 的16位段内偏移量,可得出存储器操作数的物理地址(20位)。,2.4 试说明8086的引脚信号中M/IO、DT/R、RD、WR、ALE和BHE 的作用。 答：8086的引脚信号中 M/IO*的作用是，存储器/I/O选择信号(输出)。用于区分当前 操作是访问存储器还是访问I/O端口。若该引脚输出高电平，表示 访问存储器；若输出低电平，表示访问I/O端口。 DT/R*的作用是，数据发送/接收信号（输出）用于指示数据 传送的方向，高电平表示CPU发送数据，低电平表示CPU接收数据。 该信号常用于数据缓冲器的方向控制。(T) RD*的作用是，读控制信号（三态输出），低电平有效时， 表示CPU正从存储器或I/O端口读取信息。 WR*的作用是，写控制信号（三态、输出），低电平有效。有 效时表示CPU正将信息写入存储器或I/O端口。 ALE的作用是，地址锁存允许，高电平有效。有效时表示地址 线上的地址信息有效。 BHE*的作用是，数据总线高8位输出允许 / 状态S7信号。在 总线周期的T1时刻，为数据总线高8位允许信号BHE，低电平有效， 有效时允许高8位数据在D15D8总线上传送。,2.5 什么是双重总线?以AD15AD0引脚说明双重总线的功能是 怎样实现的? 答：常把分时复用的总线称为双重总线，如某一时刻总线上出现 的是地址，另一时刻，总线上出现的是数据或状态(控制)信号。 8086CPU的AD15AD0引脚,是地址/数据复用引脚。在总线周 期的T1时刻，它们传送地址信息，在总线的T2、T3、TW和T4时刻 时，用来传送数据信息。,2.6 试说明8086的最小方式和最大方式的区别. 答： 8086微处理器有两种工作方式: 在最小方式下，由8086提供系统所需要的全部控制 信号，用 以构成一个单处理器系统。此时MNMX*线接VCC(高电平)。 在最大方式下，系统的总线控制信号由专用总线控制器8288 提供，构成一个多处理机或协处理机系统。此时MNMX*线接地。,2.6 8086的读周期时序和写周期时序的区别有哪些? 答：读操作与写操作的主要区别为： DT/R*控制信号在读周期中为低电平，在写周期中为高 电平；,在读周期中，RD*控制信号在T2T3周期为低电平；WR*信号 始终为高电平(无效电平);在写周期中WR*控制信号在T2T3周期为 低电平，而RD*信号始终为高电平(无效电平)。,在读周期中，数据信息一般出现在T2周期以后，双重总线 AD0AD15上的地址信息有效和数据信息有效之间有一段高阻态， 因为AD0AD15上的数据, 必须在存储芯片(或IO 接口)的存取 时间后才能出现。 而在写周期中，数据信息在双重总线上是紧跟在地址总线有效 之后立即由CPU送上，两者之间无一段高阻态,在读周期中，如果在T3周期内，被访问的内存单元或IO端 口还不能把数据送上数据总线，则必须在T3之后插入等待周期Tw， 这时RD*控制信号仍为有效低电平。 在写周期中，如果在T3周期内，被访问的内存单元或IO端口 还不能把数据总线上的 数据取走，则必须在T3之后插入等待周期 Tw，这时WR*控制信号仍为有效低电平。,2.8 什么是指令周期? 什么是总线周期? 什么是时钟周期?说明三 者的关系。 答：执行一条指令所需要的时间称为指令周期包括取指令、译码和 执行等操作所需的时间。 指令周期 CPU通过总线操作完成同内存储器或I/O接口之间一次数据传送 所需要的时间。 总线周期 CPUJ时钟脉冲的重复周期称为时钟周期，时钟周期是CPU的时 间基准。 时钟周期 三者的关系：时钟周期是CPU的时间基准。总线周期至少包括 4个时钟周期即T1、T2、T3和T4，处在这些基本时钟周期中的总线 状态称为T状态。一个指令周期由一个或若干个总线周期组成。,2、存储芯片的存储容量由其地址线数N和数据线数决定: 2N 数据线数 。,3、存储芯片在存储器中的起始地址,称为芯片高端地址, 设计时分配确定, 由其片外地址线全译码得出芯片 的片选信号： 片外地址线数=CPU地址线数 - 芯片地址线数,1、存储芯片的片内寻址范围由其地址线实际根数N决定: 2N 。,第4章 存储器接口的基本技术,基本知识,A19 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1111 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 32K 16K 8K 4K 2K 1K 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1,5、存储器设计时确定存储芯片数的一般方法： 若已有存储芯片的容量为LJ bit，要构成容量为M N bit的存储器，需要的芯片数S为： S =（M / L） （N / J）,6、8位微机应用系统中的存储器设计要点： (1)按给定要求选择主要芯片; (2)给存储芯片分配地址; (3)每个存储芯片的地址线、数据线、控制线并联, 接在CPU的相应总线上； (4)按存储芯片分配的地址, 将CPU未接的高位地址, 通过相应译码器产生各个芯片的片选信号，以 实现各个芯片占据不同的地址段。,4、存储芯片在存储器的地址范围 由其片内寻址范围和高端地址决定: 高端地址+片内寻址范围 “+”：连接之意。,7、 16位微机的奇偶存储体,将1MB内存空间 (00000HFFFFFH)分为两部分：,偶存储体 同CPU低8位数据线 D0D7相连，由A0 作片选，A0=0时选中；, CPU的A1A19与奇偶存储体的A0A18对应相连，同时选通对应单元;,8、8086与奇偶存储体连接图,A0低电位选中偶存储体，输入/出该字的低8位数据；, CPU的A1A19与奇偶存储体的A0A18对应相连，同时选通某字对应的高、低字节存储单元;,访问该对准存储的字，仅需一个总线周期。,9、16位微机应用系统中的存储器设计要点 (1)按给定要求选择主要芯片。,(2)每个存储芯片的地址线、数据线、控制线并联, 接在CPU的相应总线上： 偶存储片由A0选通，数据线接CPU的D0D7 。 奇存储片由BHE*选通，数据线接CPU的D8D15 。,(3)将存储芯片组成奇偶存储体、并分配地址。,(4)按存储芯片分配的地址, 将CPU未接的高位地址, 通过相应译码器产生各个芯片的片选信号，以 实现各个芯片占据不同的地址段。,习 题,4.1 用下列芯片构成存储系统，各需要多少RAM芯片？ 需要多少位地址作为片外地址译码？ 设系统为20位地址线，并采取全译码方式。 (1)5124bRAM构成16KB的存储系统。,解：L=512，J=4，M=161024，N=8 S=(161024/512) (8/4)=64 故构成所要求的存储系统, 需要64片RAM芯片。 512位芯片应有9根地址线, 用在20位地址线的系统 中, 需要11位地址作为片外地址译码。,(2)10241bRAM构成128KB的存储系统。 解：略。 (3)2K4bRAM构成64KB的存储系统。 解：略。 (4)64K1bRAM构成256KB的存储系统。 解：略。,4.2 现有一种存储芯片容量为5124b，若用它实现4KB的存储容 量，需要多少这种芯片？每片需要多少根地址线？4KB的存储系统 最少需要多少根地址线？,解：L=512，J=4，M=41024，N=8 S=(41024/512) (8/4)=16 故构成所要求的存储系统, 需要16片RAM芯片。 512位芯片应有9根地址线。 4KB的存储系统最少需要12根地址线。,4.3 有一个2732EPROM芯片的译码电路，如习图4-1所示， 试计算该芯片的地址范围及存储容量。,解： 图中，译码电路G2A* 接地，G1接A14。G2B*同 “与门”的输出端相连， “与门”输入为A15A19， 只有A15A19皆为高电平 时，G2B*才为有效低电平， 也就是A15 A19为11111 时， G2B*才有效。 所以，只有当A14A19为1111 11时，74LS138译码器才工作。,存储器芯片的片选信号CS*同“与门”的输出端相连。“与门” 的输入同译码器输出Y6*、Y7*相连，当Y6*为低电平，或Y7*为低 电平时，CS*为有效低电平，存储器芯片被选中。Y6*为低电平时A13A11为“110”，Y3*为低电平时A13 A11为“111”。也就是说，A13和A12为“11” 时，存储器芯 片就被选中。,考虑到A11已经是芯片内地址，因此，该存储芯片的高端地址 为A19A12。由上述分析得出：该高端地址为1111 1111，即FFH。,芯片2732有12根地址线，对应片内地址范围为000HFFFH。 故图中芯片2732工作的地址范围为FF000H FFFFFH。 芯片Intel2732有12根地址线，故存储容量为4KB 。,4.4 某存储系统 , 如习图4-2所示， RAM和EPROM的 存储容量各是 多少？存储器 地址分配范围 各是多少？,解： 芯片的存储容量由其地址线根数和数据线根数决定。芯片RAM 有11根地址线，有8根数据线，其存储容量为2KB。芯片EPROM有 12根地址线，有8根数据线，对应的存储容量为4KB。,芯片RAM有 11根地址线， 对应的片内 寻址范围为 000H7FFH。 芯片EPROM有 12根地址线， 对应的片内 寻址范围为 000HFFFH。,芯片的高端地址由其片选译码决定。图中译码电路G2* 接IO/M*，G1接A19。G2A*同“与门”的输出端相连，“与门”的 输入为A15A18，只有A15A18皆为高电平时，G2B*为有效低 电平，也就是A15A18为1111时， G2B*才有效。所以，只有 当A15A19为1111 1时，74LS138译码器才工作。,芯片RAM的片选信号CS* 同译码器输出Y1*相连，当 Y1*为低电平， CS*为有效 低电平，芯片RAM被选中。 Y1*为低电平时A14A12为 、“001”。 可见，芯片RAM 的高端地址为1111 1001， 即F9H。,F9H,故RAM在存储器中的 地址范围为F9000H F97FFH。,RAM片内寻址范围为 000H7FFH。,F9H,芯片EPROM的片选信号CS*同译码器输出Y5*相连，当Y5*为低 电平，CS*为有效低电平，芯片EPROM才被选中。Y5*为低电平时 A14A12为“101”。 可见，芯片EPROM的高端地址为1111 1101， 即FDH。,EPROM,当A15A19为1111 1时，74LS138译码器才工作。,故芯片EPROM 在存储器中的地址 范围为 FD000H FDFFFH。,FDH,芯片EPROM的 片内寻址范围为 000HFFFH。,4.5 作业 4.6 待作,4.7 在用两片8K8b的静态RAM芯片6264组成的8位微机系统 中，其存储电路如习图4-3所示，试计算芯片6264#1和#2的 地址范围及存储器的总容量。,解： #1芯片的片选为 A13, 其它高端地址 线皆未参加。故#1芯 片的高端地址将会重 叠。#2芯片也是如此。 即便是14根地址线的 系统，A13和A14皆为 0时, #1芯片和#2芯 片将同时工作，系统 工作将被破坏。,芯片的地址范围由其片内寻址范围和芯片的高端地址决定。 芯片的片内寻址范围由其地址线根数根数决定。芯片6462有 13根地址线，对应的片内寻址范围为0000H1FFFH， 共8K。,为此，应采取高端地址线全译码。如下图。,不难看出，#1芯片的高端地址为1111 000，即F0H 。 #2芯片的高端地址为1111 001 ，即F2H 。 #1芯片的地址范围为F0000HF1FFFH， #2芯片的地址范围为F2000HF3FFFH。,F0H,F2H,芯片的存储容量由其地址线根数和数据线根数决定。静态RAM芯片6264有13根地址线，有8根数据线，其片存储容量为8KB。存储器由两片6264构成, 总存储容量为16KB 。,4.8 某微机系统的存储器由5片RAM芯片组成,如习图4-4所示。其中，U1有12条地址线，8条数据线。U2U5各有10条地址线， 4条数据线。试计算芯片U1 、 U2 和 U3 的地址范围及该存储 器的总容量。(U2U5两两同地址、合成8位),解：图中，译码电路G2B*经“与非门”接A15 ，G1接M/IO*。 A15为高电平1时，G2A*才为有效低电平。 M/IO*应为高电平。 G2A*同“或门”的输出端相连，“或门”输入为A14、 A16A19， 只有A14、 A16A19皆为低电平时，G2A*才为有效低电平。 所以，只有当A19A14为0000 10时，74LS138译码器才工作。,只有当A19A14为0000 10时，74LS138译码器才工作。,芯片U1的片选信号CS*同“与门”的输出端相连。“与门”的输入同译码器输出Y2*、Y3*相连，当Y2*为低电平，或Y3*为低 电平时，CS*为有效低电平，存储器芯片被选中。 Y2*为低电平时A13A11为“010”，Y3*为低电平时A13A11为“011”。就是说，A13和A12为“01” 时，存储器芯片就被选中。,所以，芯片U1的高端地址为0000 1001，即09H。,低电平,09H,芯片U1有12条地址线，对应的片内寻址范围 为000HFFFH。故芯片U1的地址范围为 09000H09FFFH。,09H,芯片U2、U3的片选信号CS*同“或门”的输出端相连。“或门” 的输入同译码器输出Y4*和A10相连，当Y4*和A10同为低电平时， 存储芯片U2、U3被选中。 存储芯片U2、U3被选中时，A13A11及A10应为“1000” 。 如前所述， 74LS138译码器才工作时，A19A14为0000 10 。 故芯片U2、U3的高端地址为0000 1010 00，即0A0H。,U2U3各有10条地址线，对应的片内寻址范围为000H3FFH，共1K。故U2U3的地址范围为0A000H0A3FFH。,0A0H,芯片U4、U5的片选信号CS*同“或门”的输出端相连。“或门”的 输入同译码器输出Y4*和A10*相连，当Y4*和A10*同为低电平时，存储 芯片U4、U5被选中。此时，A13A11及A10为“1001” 。 如前所述， 74LS138译码器才工作时，A19A14为0000 10 。 故芯片U2、U3的高端地址为0000 1010 01，即0A4H。,U2U3各有10条地址线，对应的片内寻址范围为000H3FFH，共1K。故U2U3的地址范围为0A400H0A7FFH。,0A4H,芯片U1的地址范围为09000H09FFFH，寻址范围为4K。,芯片U2U3的地址范围为0A000H0A3FFH，寻址范围为1K。,芯片U4U5的地址范围为0A400H0A7FFH，寻址范围为1K。,芯片U1的数据线为8根， 芯片U2U3的数据线合成为8根， 芯片U4U5的数据线合成为8根， 故该存储器的总容量为6KB。,作 业 1、复习第1、2、4章及各章习题 2、作 4.1 下周一课前交(作业纸) 4.5 下下周一课前交(电子班) 3、竞赛题： 4.5 可改为32位/64位,F8000H F8FFFH,F9000H F9FFFH,FA000H FAFFFH,FB000H FBFFFH,FC000H FC7FFH,FC800H FCFFFH,FD000H FD7FFH,FD800H FDFFFH,6、 8位微机系统中的存储器原理线路图,(5)16位机存储器总设计图,低字节,低字节,低字节,低字节,高字节,高字节,高字节,高字节,00000H00FFFH中的偶地址区2KB,00000H00FFFH中的奇地址区2KB,01000H01FFFH中的偶地址区2KB,01000H01FFFH中的奇地址区2KB,02000H02FFFH中的偶地址区2KB,02000H02FFFH中的奇地址区2KB,03000H03FFFH中 的偶地址区2KB,03000H03FFFH中 的奇地址区2KB,SRAM存储器 线路图,FE000H (4K) FFFFFH,FC000H (4K) FDFFFH,FA000H (4K) FBFFFH,F8000H (4K) F9FFFH,EPROM存储器线路图,