发布时间 : 星期一 文章单片微型计算机原理及应用 - 课后习题答案 - 山东理工更新完毕开始阅读
芯片一样，写入的速度很慢，且要用到高压，所以必须用特定的EPROM编程器写入信息。在计算机运行时只能执行读操作。
电擦除可编程只读存储器（EEPROM，Electrically Erasable PROM）：由于采用电擦除方式，而且擦除、写入、读出的电源都用+5V，故能在应用系统中在线改写。但目前写入时间较长，约需10ms，读出时间约为几百纳秒。
闪烁存储器（Flash Memory）：快速擦写存储器（Flash Memory，简称Flash）是20世纪80年代中期推出的新型器件。它可以在联机条件下，在计算机内进行擦除、改写，因而称为快擦写型存储器或闪烁存储器。它具有芯片整体或分区电擦除和可再编程功能，从而使它成为性价比和可靠性最高的可读写、非易失性存储器。主要性能特点如下：
高速芯片整体电擦除：芯片整体擦除时间约1s，而一般的EPROM需要15min以上。 高速编程：采用快速脉冲编程方法，编程时间短。
最少1万次擦除/编程周期，通常可达到10万次擦除/编程周期。
早期的Flash采用12V编程电压，改进后在Flash内部集成了1个DC/DC变换器，可以采用单一的5V电压供电。
高速度的存储器访问：最大读出时间不超过200μs。高速Flash的读出时间达到60μs。 低功耗：最大工作电流为30mA，备用状态下的最大电流为100μA。 密度大，价格低，性价比高。
衡量半导体存储器性能的主要指标有存储容量、存取速度、存储器周期、功耗、可靠性、价格、电源种类等，其中主要的技术指标是存储容量和存取速度。
存储容量是存储器的一个重要指标。存储器芯片的存储容量用“存储单元个数 × 每个单元的存储位数”来表示。如存储器有256个单元，每个单元存放8位二进制数，那么该存储器的容量为256×8位。存储器容量1K = 1024 = 210。对于以字节编址的微型计算机，可以以字节表示容量，如某微型计算机的容量为64KB。
在表示存储器的容量时，一般是以某一空间范围来表示的，而空间范围是由地址线来决定的，即存储器的容量和存储器的地址线的宽度（数量）有关。地址的二进制位数N与容量的关系是Q = 2N。
如某存储器芯片有13条地址线A12～A0，则存储器容量为8KB，空间表示范围为0000H～1FFFH。
存取速度:
该项指标一般用以下两个参数中的一个来描述。
① 存取时间（Access Time，TA）：是指从CPU给出有效的存储地址启动一次存储器读/写操作，到操作完成所经历的时间。
具体地说，对一次读操作的存取时间就是读出时间，即从地址有效到数据输出有效之间的时间；对于一次写操作，存取时间就是写入时间。
② 存取周期（Access Cycle，TAC）：是指连续两次存储器读/写操作之间所需要的最小时间间隔。对于读操作，就是读周期时间；对于写操作，就是写周期时间。因为在一次数据访问后，芯片不可能无间歇地进入下一次访问，所以存取周期TAC要略大于存取时间TA。表示上，该参数常表示为读周期TRC或写周期TWC，存取时间TAC是其统称。
6．型号是1K×4位的静态RAM，应有多少条地址线？多少条数据线？ 10条地址线、4条数据线
7．说明EPROM、PROM、ROM和Flash存储器之间的主要区别。 参考第5题。
8．什么是“闪存”？它有哪些特点？用于哪些场合？ 参考第5题。
9．简述堆栈的作用与操作。
所谓堆栈，是指在存储器中开辟的一个区域，用来存放需要暂时保存的数据。 （1）堆栈的作用
用来存放断点地址或保存临时数据。在调用子程序和执行中断服务程序的过程中，要保留断点地址，有时还要保护现场。只有保留了断点地址，才能在子程序或中断服务程序执行后保证返回到主程序的断点处，继续执行主程序。断点地址与现场信息是送入堆栈保存的。
在返回主程序前，要把保存在堆栈中的现场信息送回对应的寄存器，这称为恢复现场。 （2）堆栈操作
堆栈有两种操作方式。将数据送入堆栈称为推入操作，又称为压入操作，如压入指令
PUSH A
把堆栈中内容取出来的操作称为弹出操作，如弹出指令
POP
A
执行把栈顶内容送回A的操作。 10．简述I/O接口的功能。
接口电路是专门为解决CPU与外设之间的不匹配、不能协调工作而设置的，它处在总线和外设之间，一般应具有以下基本功能。 （1）对输入/输出数据进行缓冲、隔离和锁存 （2）对信号的形式和数据格式进行交换与匹配 （3）提供信息相互交换的应答联络信号 （4）根据寻址信息选择相应的外设
由此可见，I/O电路是外设和计算机之间传送信息的交换器件，也有人称它为界面，它使两者之间能很好地协调工作，每一个外设都要通过接口电路才能和计算机相连。
11．CPU处理I/O操作有几种方式？各自有什么特点和应用范围？
CPU和外设之间的数据传输有4种方式，即无条件方式、查询方式、中断方式、直接
存储器存取方式（DMA方式）。 （1）无条件传输方式
所谓无条件传输方式，是指CPU对外设接口的读写随时都可以进行，不需要等待某种条件的满足。无条件传送方式也称同步传送方式，主要用于对简单外设进行操作，或者外设的定时是固定的或已知的场合。对于这类外设，在任何时刻均以准备好数据或处于接收数据状态，或者在某些固定时刻，它们处在数据就绪或准备接收状态，因此程序可以不必检查外设的状态，而在需要进行输入或输出操作时，直接执行输入/输出指令。当输入/输出指令执行后，数据传送便立即进行。
这是一种最简单的输入／输出传送方式，所需要的硬件和软件都非常小，一般用于控制CPU与低速I/O接口之间的数据交换。
无条件传输方式的软、硬件简单，但一般的外设难以满足上述条件，所以这种输出方式用得较少，只用于一些简单外设，如开关、数码管显示等。 （2）程序查询传输方式
程序查询传输方式是指CPU在向外设传递数据前，首先查询外设的状态（即条件），若外设准备好则传送，若未准备好，CPU就等待。可见，接口电路除了有传送数据的端口外，还有传送状态的端口。对于输入过程，当外设将数据准备好时，则使接口的状态端口中的“准备好”标志置１；对于输出过程，外设取走一个数据后，接口便将状态端口中的对应标志置1，表示当前输出寄存器已经处于“空”状态，可以接收下一个数据。
因此，对应条件传送，一个数据传送过程由3个环节组成： ① CPU从接口中读出状态字。
② CPU检测状态字的对应位是否满足“就绪”条件，如果不满足，则回到前一步读出状态字。
③ 如果状态字表明外设已处于“就绪”状态，则传送数据。
程序查询传输方式接口电路中除了数据端口外，还必须有传送状态的端口，同时CPU要不断查询外设状态，占用大量CPU的时间，硬件比无条件传输方式复杂，并使用较多的端口地址。
用查询方式输入数据时，在接口电路与外设间要交换数据、状态和控制3种信息。查询方式的缺点是CPU的利用受到影响，陷于等待和反复查询，不能再做它用；而且，这种方法不能处理掉电、设备故障等突发事件。 （3）中断传输方式
在中断传送方式下，外设具有申请CPU服务的主动权，当输入设备将数据准备好或者输出设备可以接收数据时，便可以向CPU发中断请求，使CPU暂时停下目前的工作而和外设进行一次数据传输，等输入操作或者输出操作结束以后，CPU继续进行原来的工作。即中断传送方式就是外设中断CPU的工作，使CPU停止执行当前程序，而去执行一个输入/输
出程序，此程序称为中断处理子程序或中断服务子程序。中断服务子程序执行完后，CPU又回来执行原来的程序。
采用中断方式后，CPU平时可以执行主程序，只有当输入设备将数据准备好了，或者输出端口的数据缓冲器已空时，才向CPU发出中断请求。CPU响应中断后，暂停执行当前的程序，转去执行管理外设的中断服务程序。在中断服务程序中，用输入或输出指令在CPU和外设之间进行一次数据交换。等输入或输出操作完成后，CPU又回去执行原来的程序。 （4）DMA传输方式
DMA方式要利用系统的数据总线、地址总线和控制总线来传送数据。原先这些总线是由CPU管理的，但当外设需要利用DMA方式进行数据传送时，接口电路可以向CPU提出请求，要求CPU让出对总线的控制权，用一种称为DMA控制器的专用硬件接口电路来取代CPU临时接管总线，控制外设和存储器之间直接进行高速的数据传送，而不要CPU进行干预。这种控制器能给出访问内存所需要的地址信息，并能自动修改地址指针，也能设定和修改传送的字节数，还能向存储器和外设发出相应的读/写控制信号。在DMA传送结束后，它能释放总线，把对总线的控制权交还给CPU。可见用DMA方式传送数据时，不需要进行保护和恢复断点及现场之类的额外操作，一旦进入DMA操作，就可直接在硬件的控制下快速完成一批数据的交换任务，数据传送的速度基本取决于外设和存储器的存取速度。
12．什么是中断？什么是可屏蔽中断？什么是非屏蔽中断？CPU在什么条件下可以响应中断？
所谓中断，是指CPU正常运行程序时，由于微处理器内部事件或外设请求，引起CPU中止正在运行的程序，转去执行请求中断的外设（或内部事件）的中断服务程序，中断服务程序执行完毕，再返回被中止的程序。利用中断可以避免不断检测外设状态，提高CPU的效率。
可屏蔽中断有时也称为直接中断。屏蔽是指CPU可以不处理的中断请求。这种屏蔽实际上是CPU的一种工作方式，可以通过软件（指令）来设置，也就是可以通过指令，使CPU或者允许接受中断请求，或者不接受中断请求。具体的指令由CPU的指令系统来决定。可屏蔽中断是最常见的一种中断方式，所有的微处理器都有这种中断方式。
对非屏蔽中断来说，如果该中断源申请了中断，CPU是一定要处理的。CPU不可以也不能用软件将该中断屏蔽掉。一般一些紧急的情况，如掉电中断申请，就可以安排为这种中断方式，以保证紧急情况一定能得到处理。但并不是所有的微处理器的中断系统都有这种中断方式，MCS-51单片机的中断系统就没有非屏蔽中断。
一个完整的中断处理的基本过程应包括：中断请求、中断优先权判别、中断响应、中断处理及中断返回。
如果提出中断请求的中断源优先权高，而且接口电路与CPU都中断开放，CPU将响应中断，自动执行下列工作：