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1、第 8 章 输入输出数据传送控制方式8.1 学习要求I/O 系统对整个计算机系统的可扩展性、兼容性和性价比都有着重要的影响。本章重点介绍程序查询方式、程序中断方式、DMA 方式、通道方式，并介绍了通用的并行 I/O 标准接口和串行 I/O 标准接口。主机与外设的连接程序查询方式及其接口中断系统和程序中断方式DMA 方式通道控制方式8.2 典型例题解析1如果认为如果认为 CPU 等待设备的状态信号是处于非工作状态等待设备的状态信号是处于非工作状态(即踏步等待即踏步等待)，那么在下面，那么在下面几种主机与设备之间的数据传送中：几种主机与设备之间的数据传送中： 主机与设备是串行工作的；主机与设备是串
2、行工作的；主机与设备是并行工作的，主机与设备是并行工作的， 主程序与设备是并行运行的。主程序与设备是并行运行的。A程序查询方式程序查询方式 B程序中断方式程序中断方式 CDMA 方式方式答：A，B，C2中断向量地址是中断向量地址是 。A子程序入口地址子程序入口地址 B中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址C.中断服务程序入口地址指示器中断服务程序入口地址指示器 D例行程序入口地址例行程序入口地址答：B 3利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。在该系统中，每抽取一个输入利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。在该系统中，每抽取一个输入数据就要中断数据就要中断 CPU 一次，中断处
3、理程序接收采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。该一次，中断处理程序接收采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。该中断处理需时中断处理需时 x 秒，另一方面缓冲区内每存储秒，另一方面缓冲区内每存储 n 个数据，主程序就将其取出进行处理，这个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需时种处理需时 y 秒。因此该系统可以跟踪到每秒秒。因此该系统可以跟踪到每秒 次的中断请求。次的中断请求。An(n*x+y) Bn(x+y)n Cmin(1x，ny)答：A4采用采用 DMA 方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个 的时间。的时间。A指令周期指令周期 B机器周期机
4、器周期 C存储周期存储周期 D总线周期总线周期答：C 5通道的功能是：通道的功能是：(1) ，(2) 。按通道的工作方式分，通道有。按通道的工作方式分，通道有 通道、通道、 通道和通道和 通道三种类型。通道三种类型。答：组织外围设备和内存进行数据传输；控制外围设备；选择；数组多路；字节多路6在图在图 8.7 中，当中，当 CPU 对设备对设备 B 的中断请求进行服务时，如设备的中断请求进行服务时，如设备 A 提出请求，提出请求，CPU能够响应吗能够响应吗?为什么为什么?如果设备如果设备 B 一提出请求总能立即得到服务，问怎样调整才能满足此要一提出请求总能立即得到服务，问怎样调整才能满足此要求求
5、?答：能响应，因为设备 A 的优先级比设备 B 高。若要设备 B 总能立即得到服务，可将设备 B 从第二级取出来，单独放在第三级上，使第三级的优先级最高，即令 IM3 = 0。7设某机有设某机有 5 级中断；级中断；L0，L1，L2，L3，L4，其中断响应优先次序为：，其中断响应优先次序为：L。最高，。最高，L1次之，次之，L4 最低。现在要求将中断处理次序改为最低。现在要求将中断处理次序改为 L1-L3-L0-L4-L2，试问：，试问：表表 8.1 中各级中断处理程序的各中断级屏蔽值如何设置中各级中断处理程序的各中断级屏蔽值如何设置(每级对应一位，该位为每级对应一位，该位为“0”表表示允许中
6、断，该位为示允许中断，该位为“1”表示中断屏蔽表示中断屏蔽)?若这若这 5 级中断同时都发出中断请求，按更改后的次序画出进入各级中断处理程序的过级中断同时都发出中断请求，按更改后的次序画出进入各级中断处理程序的过程示意图。程示意图。表表 8.1 各级中断处理程序的各中断级屏蔽位各级中断处理程序的各中断级屏蔽位中 断 处 理 级 屏 蔽 位 中断处理程序 L0 级L1 级L2 级L3 级L4 级L0 中断处理程序L1 中断处理程序L2 中断处理程序L3 中断处理程序L4 中断处理程序解： 按题意，各级中断处理程序的各中断级屏蔽值设置如下表中 断 处 理 级 屏 蔽 位中断处理程序L0 级L1 级
7、L2 级L3 级L4 级L0 中断处理程序L1 中断处理程序L2 中断处理程序L3 中断处理程序L4 中断处理程序1101001000111110101011011 若这 5 级中断同时都发出中断请求，按更改后的次序画出进入各级中断处理程序的过程示意图如下：8. 某机器某机器 CPU 中有中有 16 个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中个通用寄存器，运行某中断处理程序时仅用到其中 2 个寄存器，个寄存器，请问响应中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去请问响应中断而进入该中断处理程序时是否要将通用寄存器内容保存到主存中去?需保存几需保存几个寄存器个寄存器?解：虽然
8、 CPU 中有 16 个通用寄存器，但因运行某中断处理程序时仅用到其中 2 个寄存器，因此在响应中断而进入该中断处理程序时，不需要将所有通用寄存器内容保存到主存中，需保存的只是在中断处理程序中要用到的 2 个寄存器。9下列陈述中正确的是下列陈述中正确的是 。A在在 DMA 周期内，周期内，CPU 不能执行程序不能执行程序B中断发生时，中断发生时，CPU 首先执行入栈指令将程序计数器内容保护起来首先执行入栈指令将程序计数器内容保护起来CDMA 传送方式中，传送方式中，DMA 控制器每传送一个数据就窃取一个指令周期控制器每传送一个数据就窃取一个指令周期D输入输出操作的最终目的是要实现输入输出操作的
9、最终目的是要实现 CPU 与外设之间的数据传输与外设之间的数据传输答：D。10Pentium 系统有两类中断源：系统有两类中断源：由由 CPU 外部的硬件信号引发的称为外部的硬件信号引发的称为 ，它分，它分为可屏为可屏 和非屏蔽和非屏蔽 ；由指令引发的称为由指令引发的称为 ，其中一种是执行，其中一种是执行 ，另，另一种是一种是 。答：外部中断、可屏蔽中断、非屏蔽中断、内部中断，异常，执行软件中断指令。11IEEEl394 是是 IO 标准接口，与标准接口，与 SCSI IO 标准接口相比，它具有更标准接口相比，它具有更高的高的 ，更强的，更强的 ，体积，体积 ，连接方便。，连接方便。A并行并行
10、 B串行串行 C数据传输速率数据传输速率 D数据传输实时性数据传输实时性 E小小答：B，A，C，D，E。12SCSI 是系统级是系统级 ，是处于主适配器和智能设备控制器之间的，是处于主适配器和智能设备控制器之间的 IO 接口。接口。SCSI-3 标准允许标准允许 SCSI 总线上连接的设备由总线上连接的设备由 个提高到个提高到 个，可支持个，可支持 位数位数据传输。据传输。A并行并行 B接口接口 C16 D8 E16答：B，A，D，C，E13比较通道、比较通道、DMA、中断三种基本、中断三种基本 IO 方式的异同点。方式的异同点。答：通道是通过执行通道指令来实现输入/输出的；DMA 是由 DM
11、A 控制器在获得总线控制权后，直接在内存与外设之间实现数据传送的；中断是通过 CPU 在响应中断时，转入中断服务程序，执行输入/输出指令来完成输入/输出的。14用多路用多路 DMA 控制器控制光盘、软盘、打印机三个设备同时工作。光盘以控制器控制光盘、软盘、打印机三个设备同时工作。光盘以 20us 的的间隔向控制器发间隔向控制器发 DMA 请求，软盘以请求，软盘以 90us 的间隔向控制器发的间隔向控制器发 DMA 请求，打印机以请求，打印机以 180us的间隔发的间隔发 DMA 请求。请画出多路请求。请画出多路 DMA 控制器的工作时空图。控制器的工作时空图。答：20us90us180us光盘
12、软盘打印机DMA 控制器8.3 同步测试习题8.3.1 判断题1所有的数据传送方式都必须由 CPU 控制实现。2屏蔽所有的中断源，即为关中断。3一旦中断请求出现，CPU 立即停止当前指令的执行，转去受理中断请求。4CPU 响应中断时，暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序。5中断方式一般适合于随机出现的服务。6DMA 设备的中断级别比其他外设高，否则可能引起数据丢失。7CPU 在响应中断后可立即响应更高优先级的中断请求（不考虑中断优先级的动态分配） 。8DMA 控制器和 CPU 可同时使用总线。9DMA 是主存与外设之间交换数据的方式，也可用于主存与主存之间的数据交换。10为保证中断服务程序
13、执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作。 8.3.2 选择题1主机、外设不能并行工作的方式 。A程序查询方式 B中断方式 C通道方式2在单独（独立）编址下，下面的说法是 是对的。A一个具体地址只能对应输入输出设备B一个具体地址只能对应内存单元C一个具体地址既可对应输入输出设备，也可对应内存单元D只对应内存单元或只对应 I/O 设备3在关中断状态，不可响应的中断是 。A硬件中断 B软件中断C可屏蔽中断 D不可屏蔽中断4禁止中断的功能可由 来完成。A中断触发器 B中断允许触发器C中断屏蔽触发器 D中断禁止触发器5在微机系统中，主机与高速硬盘进行数据交换一般用 方式
14、。A程序中断控制 BDMAC程序直接控制 D通道方式6常用于大型计算机的控制方式是 。A程序中断控制 BDMAC程序直接控制 D通道方式7有关中断的论述不正确的是 。ACPU 和 I/O 设备可并行工作，但设备间不可并行工作B可实现多道程序、分时操作、实时操作C对硬盘采用中断可能引起数据丢失D计算机的中断源可来自主机，也可来自外设8中断系统是由 实现的A仅用硬件 B仅用软件C软、硬件结合 D以上都不对9DMA 数据的传送是以 为单位进行的。A字节 B字C数据块 D位10DMA 是在 之间建立的直接数据通路。ACPU 与外设 B主存与外设C外设与外设 DCPU 与主存11数组多路通道数据的传送是以 为单位进行的。A字节 B字C数据块 D位12通道是特殊的处理器，它有自己的 ，故并行工作能力较强。A运算器 B存储器C指令和程序 D以上均有13下列 I/O 控制方式中，主要由程序实现的是 。APPU（外围处理机）B中断方式 CDMA 方式
