微机原理 习题答案(6)

成）和低功耗（每个存储单元功耗为0.05mw，而静态RAM 为0.2mw），及价格低廉等 优点，使之在组成大容量存储器时作为主要使用器件。

6． 计算机的电源掉电后再接电时（系统中无掉电保护装置），存储在各类存储器中的信息 是否仍能保存？试从各类存储器的基本原理上来分析说明。 解答：

7． 什么是存储器的位扩充和字扩充方式？它们分别用在什么场合？

解答：位扩充--如果存储器芯片的容量满足存储器系统的要求，但其字长小于存储器系统的 要求，这时，就需要用多片这样的芯片通过位扩充的方法来满足存储器系统对字长的要求。 字扩充--如果存储器芯片的字长符合存储器系统的要求，但其容量太小，就需要使用多片这 样的芯片通过字扩充(或容量扩充)的方法来满足存储器系统对容量的要求。 8． 要用64K×1 的芯片组成64K×8 的存储器需要几片芯片？ 要用16K×8 的芯片组成64K×8 的存储器需要几片芯片？ 解答：8 片；4 片。 9． 试画出容量为4K×8 的RAM 连接图（CPU 用8088，RAM 用2114—1K*4），要求RAM 地址从0400H 开始，并写出各芯片的地址分配范围。 解答：地址分配范围： C B A 端口地址

12 13 14 15 A A A A 8 9 10 11 A A A A 4 5 6 7 A A A A 0 1 2 3 A A A A 0 0 0 0 0 0 0×× ×××× ×××× 0 y 0000H~03F FH

0 0 0 0 0 0 1×× ×××× ×××× 1 y 0400H~07F FH

0 0 0 0 0 1 0×× ×××× ×××× 2 y 0800H~0B FFH

0 0 0 0 0 1 1×× ×××× ×××× 3 y 0C00H~0F

FFH 0 0 0 0 1 0 0×× ×××× ×××× 4 y 1000H~13F FH

0 0 0 0 1 0 1×× ×××× ×××× 5 y 1400H~17F FH

0 0 0 0 1 1 0×× ×××× ×××× 6 y 1800H~1B FFH

0 0 0 0 1 1 1×× ×××× ×××× 7 y 1C00H~1F FFH

10． 试画出容量为12K×8 的ROM 连接图（CPU 用8088，EPROM 用2716—2K*8）， 并写出各芯片的地址分配范围。

解答：

11． 在上题基础上，若要求ROM 地址区从1000H 开始，硬件设计该如何修改？并写出 各芯片的地址分配范围。若要求ROM 地址区从C000H 开始，硬件设计又该如何修改？ 并写出各芯片的地址分配范围。 解答：

12．一台8 位微机系统（CPU 为8088）需扩展内存16K，其中ROM 为8K，RAM 为8K。 ROM 选用EPROM2716，RAM 选用2114，地址空间从0000H 开始，要求ROM 在低地 址，RAM 在高地址，连续存放。试画出存储器组构图，并写出各芯片的地址分配范围。 解答：

13．试画出容量为32K×8 的ROM连接图（CPU用8088， ROM地址区从8000H开始），并

写出各芯片的地址分配范围。（EPROM用8K×8 的2764，地址线：A0～A12，数据线： O0～O7, 片选： CE ，输出允许： * ）。 解答：

14．什么是高速缓冲存储器？在微机中使用高速缓冲存储器的作用是什么？ 解答：高速缓冲存储器--，解决速度和成本的关系。

15．何谓高速缓冲存储器的命中？试说明直接映像、全相联映像、组相联映像等地址映像方 式的基本工作原理。

解答：Cache 控制器将来自CPU 的数据读写请求，转向Cache 存储器，如果数据快已在Cache

中，称为一次命中。

直接映象方式—是每个主存地址映象到Cache 中的一个指定地址的方式称为直接映象。 全相联映象方式--是最灵活但成本最高的一种方式，如图4-26 所示，它允许主存中的每 一个字块映象到Cache 存储器的任何一个字块位置上，也允许从确实已被占满的Cache 存储器中替换出任何一个旧字块。

组相联映象方式--是全相联映象和直接映象的一种折衷方案。这种方法将存储空间分成 若干组，各组之间是直接映象，而组内各块之间则是全相联映象。

16．什么是虚拟存储器？它的作用是什么？ 解答：虚拟存储器是建立在主存-辅存物理结构基础之上，由附加硬件装置及操作系统存储

管理软件组成的一种存储体系，它将主存和辅存的地址空间统一编址，形成一个庞大的 存储空间。在这个大空间里，用户自由编程，完全不必考虑程序在主存是否装得下，或 者放在辅存的程序将来在主存中的实际位置。编好的程序由计算机操作系统装入辅助存 储器，程序运行时，附加的辅助硬件机构和存储管理软件会把辅存的程序一块块自动调 入主存由CPU 执行，或从主存调出。 CH05 定时与计数 习题与思考题

1．什么叫端口? 端口通常有哪几种? 各有什么特点？

解答：为了提供CPU 与扩展部件和接口电路直接进行操作的“通道”，每个部件或接口内部 都包含有一组寄存器，这些寄存器通常称为端口，每个端口有一个端口地址。当CPU 与它 们进行通信时，不同的信息通过不同的端口地址与不同的寄存器进行交互。

端口通常分为三类：用来传输数据的称为数据端口；用来存放设备或者部件状态的称为 状态端口；用来存放CPU 发出的命令的称为控制端口。CPU 通过数据端口完成数据传输，

因此，数据端口一般是可读可写的；CPU 通过状态端口可以检测外设和接口部件当前的状 态，因此，状态端口一般是只读的；CPU 通过控制端口传输命令以便控制接口和设备的动 作，因此，控制端口一般是只写的。

2．试说明8253 的内部结构包括哪几个主要功能模块？

解答：(1) 数据总线缓冲器。这是8253 与CPU 数据总线连接的8 位、双向、三态缓冲器。 CPU 用输入输出指令对8253 进行读写的所有信息都是通过该缓冲器传送的，内容包括： . CPU 在初始化编程时写入8253 的控制字。 . CPU 向8253 的某一通道写入的计数值。 . CPU 从某一个通道读取的计数值。

(2) 读/写控制逻辑。这是8253 内部操作的控制部分。它接收输入的信号（ CS 、WR 、 RD 、A1、A0），以实现片选、内部通道选择（见表5-1）以及对相关端口的读/写操作。 (3) 控制字寄存器。在对8253 进行初始化编程时，该寄存器存放由CPU 写入的控制字， 由此控制字来决定所选中通道的工作方式。此寄存器只能写入不能读出。

(4) 计数器0，计数器1，计数器2。这是三个独立的计数器/定时器通道，各自可按不 同的工作方式工作。

每个通道内部均包含一个16 位计数初值寄存器、一个16 位减法计数器和一个16 位锁 存器。其中，计数初值寄存器用来存放初始化编程时由CPU 写入的计数初值。减法计数器 从计数初值寄存器中获得计数初值，进行减法计数，当预置值减到零或1（视工作方式而定） 时，OUT 输出端的输出信号将有所变化。正常工作时，锁存器中的内容随减法计数器的内 容而变化，当有通道锁存命令时，锁存器便锁定当前内容以便CPU 读取，CPU 可用输入指

令读取任一计数器的当前计数值，通道锁存器中的内容被CPU 读走之后，就自动解除锁存 继续随减法计数器而变化。

3．8253 芯片共有几种工作方式？每种工作方式各有什么特点？

解答：8253 共有6 种工作方式，各工作方式下的工作状态是不同的，输出的波形也不同。 方式0 和方式4 这两种工作方式的相同之处是：

① 当控制字写入控制字寄存器，接着再写入计数初值后，通道开始减1 计数，要求此 时GATE 信号一直保持高电平。

② 计数器只计一遍。当计数到0 后，通道并不自动恢复计数初值重新计数，只有在用 户重新编程写入新的计数值后，通道才开始新的计数，因此我们称其为软件触发方式。 ③ 通道是在写入计数值后的下一个时钟脉冲才将计数值装入计数器开始计数。因此， 如果设置计数初值为N，则输出信号OUT 是在N＋l 个CLK 周期后才有变化。

④ 在计数过程中，可由门控信号GATE 控制暂停。当GATE=0 时，计数暂停，OUT 输 出不变，当GATE 变高后继续接着计数。

⑤ 在计数过程中可以改变计数值。若是8 位计数，在写入新的计数值后，计数器将立 即按新的计数值重新开始计数。如果是16 位计数，在写入第一个字节后，计数器停止计数， 在写入第二个字节后，计数器按照新的计数值开始计数，即改变计数值是立即有效的。 这两种工作方式的不同之处是：

① 当控制字写入控制字寄存器后，OUT 输出的初始状态不同。方式0 是由高电平变低 电平，而方式4 则是由低电平变高电平。

② 计数到“0”时OUT 输出的变化不同。方式0 是使OUT 输出变高并保持不变等待 下次软件触发，方式4 则是使OUT 输出一个CLK 的负脉冲后变高并保持不变等待下次软 件触发。

方式1 和方式5 这两种工作方式的相同之处是：

① 当控制字写入控制字寄存器，接着再写入计数初值后，通道并不开始计数，只有在 GATE 信号触发以后，通道才开始减1 计数，因此我们称其为硬件触发方式。

② 当计数器计数到0 后，通道并不自动恢复计数初值重新计数，但是如果GATE 信号 再次触发，通道则自动恢复计数初值重新计数。也就是说，GATE 信号每触发一次，通道就

自动恢复计数初值重新计数一次。

③ 在计数过程中，CPU 可编程改变计数值，但这时的计数过程不受影响，只有当再次 由GATE 信号触发时，计数器才开始按新输入的计数值计数，即改变计数值是下次有效的。 这两种工作方式的不同之处是：

① 虽然当控制字写入控制字寄存器后，OUT 输出的初始状态相同，但在GATE 触发以 后，OUT 输出的状态不同，方式1 是由高电平变低电平，而方式5 则保持为高电平。 ② 计数到“0”时OUT 输出的变化不同。方式1 是使OUT 输出变高并保持不变等待 下次硬件触发，方式5 则是使OUT 输出一个CLK 周期的负脉冲后变高并保持不变等待下 次硬件触发。

方式2 和方式3 这两种工作方式的相同之处是：

① 当控制字写入控制字寄存器后，OUT 输出的初始状态相同都是由低变高。接着再写 入计数初值后，通道开始减1 计数，要求此时GATE 信号一直保持高电平。

② 当计数到1 或0 后，通道会自动恢复计数初值重新开始计数，从而产生连续周期性 输出波形，如果设置计数初值为N，则周期为N 个CLK。

③ 在计数过程中，可由门控信号GATE 控制停止计数。当GATE=0 时，停止计数，OUT 输出变高，当GATE 变高后，计数器将重新装入计数初值开始计数。

④ 在计数过程中可以改变计数值，如果此时GATE 维持为高，这对正在进行的计数过 程没有影响，但在计数到1 或0 后，通道自动恢复计数初值重新开始计数时将按新的计数值

计数。但如果此时GATE 出现上升沿，那么，在下一个CLK 周期，新的计数值将被装入计

数器开始计数。

这两种工作方式的不同之处是：

① 方式2 当计数器减到1 时，输出OUT 变低，经过一个CLK 周期后恢复为高，且计 数器开始重新计数。如果计数初值为N，则输出波形为N-1 个CLK 周期为高电平，一个CLK

周期为低电平。

② 方式3 输出为方波，但情况也有所不同：

若计数值为偶数，则输出为标准方波，N/2 个CLK 周期为高电平，N/2 个CLK 周期为 低电平。如果计数值N 是奇数，则输出有(N+1)/2 个CLK 周期为高电平，(N-1)/2 个CLK 周

期为低电平，即OUT 为高电平将比其为低电平多一个CLK 周期时间。 4．若选用8253 通道2，工作在方式1，按二进制计数，计数值为5432。设端口地址为D8H～ DBH，完成初始化编程。如果计数值改为65536 呢？如果此时又增选8253 通道0，工作 在方式0，按BCD 码计数，计数值为2000，再完成对通道0 的初始化编程。 解答：编程如下。

MOV AL,1011 0010B;(B2H) MOV DX,00DBH OUT DX,AL

MOV AX,5432 MOV DX,00DAH OUT DX,AL MOV AL,AH OUT DX,AL ;计数值为65536

MOV AL,1011 0010B;(B2H) MOV DX,00DBH OUT DX,AL MOV AX,0000H MOV DX,00DAH OUT DX,AL OUT DX,AL ；增加通道0

MOV AL,0010 0001B;(20H)/ 0011 0001B;(31H) MOV DX,00DBH OUT DX,AL

MOV AL,20H；/00H MOV DX,00D8H OUT DX,AL； ；/MOV AL,20H ；/OUT DX,AL

5．某微机系统与CRT通讯中，采用异步方式，利用8253 芯片的通道1 产生发送和接收时钟，

时钟频率为50KHz。设8253 的通道1 的CLK1=1.2288MHz，端口地址为80H～83H，试写 出8253 的初始化程序。

解答：TOUT=N* TCLK(或fCLK=N*fOUT) N=1.2288MHz/50KHz=24.576 ；只能用方式3 来产生时钟信号 MOV AL,0101 0110B;(56H) MOV DX,0083H OUT DX,AL MOV AL,25H MOV DX,81H

OUT DX,AL 6．某系统中CPU 为8088，外接一片8253 芯片，要求通道2 提供一个定时启动信号，定时

时间为10ms，通道2 的工作时钟频率为2MHz。同时在通道0 接收外部计数事件输入， 计满100 个输出一个负脉冲。试完成硬件连线和初始化程序。 解答：TOUT=N* TCLK(或fCLK=N*fOUT) N=10 ms /(1/2MHz) =20000 ；2 号计数器 MOV AL,1011×××0B;(B0H) MOV DX,0083H OUT DX,AL

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