【正文】 條輸出指令才能完成10位或12位的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換？答:因為在使用內(nèi)部不帶數(shù)據(jù)寄存器的DAC時，常常需要在DAC前面增加數(shù)據(jù)緩沖器，用來鎖存CPU通過數(shù)據(jù)總線發(fā)出的數(shù)字。如果總線為8位，而DAC超過8位（例如10位或12位）時，CPU必須分2次才能把控制數(shù)字送入數(shù)據(jù)緩沖器，例如先送數(shù)據(jù)的低8位，然后送剩下的高位，因此需要執(zhí)行2條輸出指令。另外，為了避免DAC在得到局部輸入時，其輸出端輸出并不是最后結果的模擬量，通常采用2級數(shù)據(jù)緩存結構，相應地CPU也需要再增加執(zhí)行一次輸出指令，使在第一級緩沖器中鎖存的數(shù)據(jù)經(jīng)第二級緩沖器后能一次加到DAC輸入端。第三條輸出指令僅僅是使第二級緩沖器得到一個選通信號。10． 已知某DAC的輸入為12位二進制數(shù)，滿刻度輸出電壓Vom=10V，試求最小分辨率電壓VLSB和分辨率。答:12位D/A的分辨率最小分辨率電壓VLSB11． 已知某DAC的最小分辨電壓VLSB=5mV，滿刻度輸出電壓Vom=10V，試求該電路輸入二進制數(shù)字量的位數(shù)n應是多少？答: 12. A/D轉(zhuǎn)換器和微機接口中的關鍵問題有哪些？答: A/D轉(zhuǎn)換器和微機接口時的關鍵問題主要有6個。① A/D轉(zhuǎn)換器輸出和CPU的接口方式，主要有2種連接方式：一種是A/D芯片輸出端直接和系統(tǒng)總線相連；另一種是A/D芯片輸出端通過接口電路和總線相連。② A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率和微機數(shù)據(jù)總線的位數(shù)匹配：當10位以上的A/D轉(zhuǎn)換器和8位數(shù)據(jù)總線連接時，由于數(shù)據(jù)要按字節(jié)分時讀出，因此從8位數(shù)據(jù)線上需分2次來讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。設計接口時，數(shù)據(jù)寄存器要增加讀寫控制邏輯。③ A/D轉(zhuǎn)換的時間和CPU的時間配合問題：要注意A/D轉(zhuǎn)換的啟動方式，通常啟動信號分為電平控制啟動和脈沖啟動兩種。其中又有不同的極性要求。還要注意轉(zhuǎn)換后信號的處理。④A/D的控制和狀態(tài)信號。因為A/D轉(zhuǎn)換器的控制和狀態(tài)信號的類型與特征對接口有很大影響，在設計時必須要注意分析控制和狀態(tài)信號的使用條件。⑤ 輸入模擬電壓的連接，特別是多路模擬電壓的切換控制。 ⑥ 接地問題，為了減輕數(shù)字信號脈沖對模擬信號的干擾，數(shù)字地和模擬地要正確連接。13. A/D轉(zhuǎn)換器為什么要進行采樣？采樣頻率應根據(jù)什么選定？答:因為被轉(zhuǎn)換的模擬信號在時間上是連續(xù)的，瞬時值有無限多個，轉(zhuǎn)換過程需要一定的時間，不可能把每一個瞬時值都一一轉(zhuǎn)換成模擬量。因此對連續(xù)變化的模擬量要按一定的規(guī)律和周期取出其中的某一瞬時值，這個過程就是將模擬量離散化，稱之為采樣，采樣以后用若干個離散的瞬時值來表示原來的模擬量。 通常為了使A/D輸出信號經(jīng)過D/A還原后能更好地反映輸入模擬信號的變化，根據(jù)采樣定理，采樣頻率一般要高于或至少等于輸入信號中最高頻率分量的2倍，就可以使被采樣的信號能夠代表原始的輸入信號。在輸入信號頻率不是太高的實際應用中，一般取采樣頻率為最高頻率的4~8倍。14. 若ADC輸入模擬電壓信號的最高頻率位20KHz，取樣頻率的下限是多少？完成一次A/D轉(zhuǎn)換時間的上限是多少？答:取樣頻率的下限為20kHZ2=40 kHZ 完成一次轉(zhuǎn)換的最長時間是15. 雙積分式ADC電路中的計數(shù)器是十進制的，最大計數(shù)容量N=(1000)10，時鐘脈沖頻率為5KHz，完成一次轉(zhuǎn)換最長需要多少時間？答:由于雙積分式A/D的工作模式是固定時間正向積分、固定斜率反向積分。正向積分與反向積分的切換是由正向積分開始時計數(shù)器從0計數(shù)到計滿后產(chǎn)生的溢出信號控制，較高的反極性的基準電壓進入積分器反向積分（因為反向斜率值大于正向斜率值，一般反向積分時間要小于正向積分時間），計數(shù)器再次從0開始計數(shù)，直至反向積分至0時停止計數(shù)，此時的計數(shù)值就是對應的輸入量的變換數(shù)字量。因此完成一次轉(zhuǎn)換的最長時間不大于2倍正向積分時間(即計數(shù)器從0到計滿時間的2倍)。在該題為。16. 設被測溫度的變化范圍為300℃~1000℃，如要求測量誤差不超過177。1℃，應選用分辨率為多少位的A/D轉(zhuǎn)換器？答:取最大的溫度變化范圍1000O，最小的溫度分辨為1O，這樣只要不少于1000等份就可以。因此可選10位A/D轉(zhuǎn)換器，若它的滿量程是1000O，最小的溫度分辨為習題與練習題6第8章 微計算機總線1． 采用一種總線標準進行微型計算機的硬件結構設計具有什么優(yōu)點？答：為適應用戶不斷變化的要求，微機系統(tǒng)設計必須采用模塊化設計，不同的模塊組合形成一定的功能。模塊之間的連接關系采用標準的總線結構可使不同功能的模塊便于互連，兼容性好、生命周期長。模塊采用標準化總線結構設計可使模塊的生產(chǎn)供應規(guī)?；?、多元化、價格低、有利于用戶。2． 一個總線的技術規(guī)范應包括哪些部分？答：總線技術規(guī)范應包括：(1)機械結構規(guī)范：模塊尺寸、總線插頭插座形式與結點數(shù)以及模塊與插頭插座的機械定位。(2)功能規(guī)范：總線信號名稱、功能以及相互作用的協(xié)議。(3)電氣規(guī)范：總線中每個信號工作時的有效電平、動態(tài)轉(zhuǎn)換時間、負載能力以及電氣性能的額定值與最大值。3． 總線的定義是什么？簡述總線的發(fā)展過程。答：總線就是兩個以上模塊(或子系統(tǒng))間傳送信息的公共通道，通過它模塊間可進行數(shù)據(jù)、地址碼及命令的傳輸。最早的標準化總線是S100總線(1975)，80年代初IBM PC/XT個人計算機采用8位ISA總線，之后又在IBM PC/AT機上推出16位ISA總線。隨著外設接口對總線性能要求的不斷提高，出現(xiàn)了EISA總線及PCI總線。PCI總線目前已被個人計算機廣泛采用，成為新的工業(yè)標準。4． 微型計算機系統(tǒng)總線由哪三部分組成？它們各自的功能是什么？答：由地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線三部分組成。地址總線用于指出數(shù)據(jù)的來源或去向；數(shù)據(jù)總線提供了模塊間數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂?；控制總線用來傳送各種控制信號以便控制數(shù)據(jù)、地址總線的操作及使用。5． 擴充總線的作用是什么？它與系統(tǒng)總線的關系是什么？答：擴充總線是將許多I/O接口連接在一起，集中起來經(jīng)橋接電路與系統(tǒng)總線相連，減輕系統(tǒng)總線的負載，提高系統(tǒng)性能。系統(tǒng)總線與擴充總線的之間有專門的連接電路，它們各自工作在不同的頻寬下，可適應不同工作速度的模塊的需要。6． 為什么要引入局部總線？它的特點是什么？答：早期的擴充總線(ISA總線)工作頻率低，不能滿足象圖形、視頻、網(wǎng)絡接口等高數(shù)據(jù)傳輸率I/O設備的要求。在處理器的系統(tǒng)總線與傳統(tǒng)擴充總線之間插入一個總線層次，它的頻率高于傳統(tǒng)擴充總線，專門連接高速I/O設備，滿足它們對傳輸速率的要求。這一層次的總線就是局部總線。局部總線與系統(tǒng)總線經(jīng)橋接器相連，局部總線與傳統(tǒng)擴充總線也經(jīng)橋接器相連，三個層次的總線相互隔開，各自工作在不同的頻寬上，適應不同模塊的需要。7． 總線定時協(xié)議分哪幾種？各有什么特點？答：總線有三種定時方法。(1)同步定時，信息傳輸由公共時鐘控制，總線信號中包括一個時鐘信號，各模塊上所有的操作都在時鐘開始時啟動。(2)異步定時，信息的傳輸?shù)牟僮骶稍椿蚰康牡奶囟ㄐ盘柼兯_定，總線上每一個操作的發(fā)生均取決于前一個操作的發(fā)生，總線操作過程不用公共時鐘來同步。(3)半同步定時，總線上各操作之間的時間間隔可以變化，但這個變化只允許為公共時鐘周期的整數(shù)倍，信號的出現(xiàn)，采樣和結束以公共時鐘為基礎。8． 總線上數(shù)據(jù)傳輸分哪幾種類型？各有什么特點？答：分單周期方式和突發(fā)方式兩種。在單周期方式中，每個總線周期只傳送一個數(shù)據(jù)。在突發(fā)方式下，占用一次總線要進行多個數(shù)據(jù)的傳輸，源模塊發(fā)出首地址去訪問目的模塊的數(shù)據(jù)1，以后的數(shù)據(jù)是在首地址的基礎上按一定的規(guī)則去尋址目地模塊。9． 總線的指標有哪幾項，它工作時一般由哪幾個過程組成？答：總線的指標有(1)總線寬度，一次總線操作可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)；(2)總線工作頻率，總線上基本定時時鐘的頻率，它代表總線操作的最高頻率；(3)單個數(shù)據(jù)傳輸所用時鐘周期數(shù)。總線上信息傳輸過程可分解為：(1)請求總線；(2)總線裁決；(3)尋址；(4)數(shù)據(jù)傳送；(5)錯誤檢查。10． 為什么要進行總線仲裁？答：總線結構的特點是，一個傳送信息的公共通路總線為多個模塊共同使用。但在某一時刻，只能允許一個主模塊使用總線進行數(shù)據(jù)傳輸。當有多個主模塊要占用總線進行數(shù)據(jù)傳輸時，要有一個總線的請求及轉(zhuǎn)交的過程，首先按一定規(guī)則進行總線使用權的仲裁，把總線的使用權交給優(yōu)先級最高的請求者。11． 為什么集中式總線仲裁方式優(yōu)于菊花鏈式？答：菊花鏈式為串行總線仲裁邏輯，離處理器較遠的主模塊因前級主模塊的占用而在較長時間內(nèi)得不到響應，優(yōu)先權的級別與邏輯上級連位置有關，因此靈活性差，缺少公平性。集中式為并行總線仲裁邏輯，請求與響應信號都是獨立與仲裁邏輯相連，優(yōu)先級的處理可采用多種方式，不至因為某個請求設備的故障而造成整個仲裁邏輯的癱瘓，靈活性好。12． ISA總線信號分為多少組，它的主要功能是什么？答：分為總線基本信號、總線訪問信號及總線控制信號?？偩€基本信號主要用來提供基本定時時鐘、系統(tǒng)復位、電源和地信號。總線訪問信號主要用來提供對總線目標模塊訪問的地址、數(shù)據(jù)、訪問應答控制信號?？偩€控制信號的主要功能是提供中斷、DMA處理時的請求及響應信號以及擴展模塊主控狀態(tài)的確定信號。13． ISA 16位總線是在ISA 8位總線基礎上擴充了哪些信號而形成的？答：ISA 16位總線在ISA 8位總線基礎上把數(shù)據(jù)線由8位擴充到16位，把地址線由20位擴充到24位；還擴充了中斷請求信號、DMA請求與響應信號；還增加了16位數(shù)據(jù)訪問的控制信號等。14．PCI總線訪問時，怎樣的信號組合啟動一個總線的訪問周期，又怎樣結束一個訪問周期？答：PCI總線上的主設備取得總線控制權以后，在CLK1期間發(fā)出FRAME有效信號、要訪問的從設備的地址信號及操作類型的命令字，從而啟動了一個總線訪問周期。結束一個訪問周期是通過使FRAME信號變?yōu)闊o效且保持主設備準備就緒信號IRDY為有效，完成最后的數(shù)據(jù)傳送后結束這個總線操作。此外用STOP信號從設備可以主動仃止數(shù)據(jù)訪問周期。第9章 先進微處理器介紹1． 提高微處理器性能的途徑有哪些？答：(1)提高芯片內(nèi)部時鐘的工作頻率；(2)增加芯片數(shù)據(jù)總線的寬度，提高微處理器與片外傳送數(shù)據(jù)或指令代碼的速率，同時片內(nèi)的數(shù)據(jù)路徑也必然加寬，內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理速度會加快。(3)采用能夠并行執(zhí)行指令的微體系結構及其它相關技術。2． 提高微處理器內(nèi)部執(zhí)行的并行性有哪些措施？答：(1)采用超級流水線技術。把指令執(zhí)行的過程分成很多級，各級所對應的操作可并行進行，即多條指令在同一時刻完成不同級的操作，實現(xiàn)了指令的并行執(zhí)行。流水線級分的越多，可并行執(zhí)行的指令條數(shù)也越多。(2)采用超標量技術。在芯片內(nèi)部設置多重功能相同或接近的功能部件，同一時刻可向多個功能部件分派指令去流水執(zhí)行，實現(xiàn)了指令執(zhí)行的并行化。3． 奔騰微處理器采用什么技術來提高指令執(zhí)行的效率？答：第一代奔騰微處理器采用了超標量結構來提高指令執(zhí)行的效率。它內(nèi)部設有兩條流水線，一個時鐘周期內(nèi)可發(fā)射兩條整數(shù)指令給兩條流水線去執(zhí)行，另外還有一個浮點部件可執(zhí)行浮點指令。這種多重功能部件的結構就是一種超標量的結構。4．高能奔騰微處理器與第一代奔騰微處理器相比，采取了哪幾種主要的技術措施來進一步提高性能？答：(1)采用了RISC的設計概念。高能奔騰把X86指令轉(zhuǎn)換成多個較小且易執(zhí)行的指令，這些轉(zhuǎn)換后的指令是三操作數(shù)格式，內(nèi)部設置大量物理寄存器，這是RISC結構的特點，可以提高指令執(zhí)行的效率。(2)采用超級流水線與超標量技術，處理器具有較高的吞吐率，處理器工作頻率盡可能提高，增加了指令執(zhí)行的并行度，性能有明顯的改善。(3)采用動態(tài)執(zhí)行技術，處理器對指令的執(zhí)行進行調(diào)度，打破原有指令順序，對以后指令執(zhí)行的順序進行預測，形成最佳執(zhí)行順序來達到最高的指令執(zhí)行并行度，避免因分支或數(shù)據(jù)相關等因素對指令執(zhí)行的并行性所產(chǎn)生的影響。