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1、组成原理组成原理 第五章第五章 答案答案.1. I/O 设备有哪些编址方法？各有何特点？答：I/O 与内存统一编址与 I/O 独立编址。 答案见 P1605.2. 简要说明 CPU 与 I/O 设备之间传递信息可采用哪几种联络方式？分别用于何场合？答：3 种联络方式：立即响应，异步工作，同步工作。答案参见P161“4.联络方式” 。5.3. I/O 设备与主机交换信息时有哪几种控制方式？简述它们的特点？答：5 种控制方式：程序查询，程序中断，DMA，I/O 通道，I/O 处理机。特点如下，程序查询方式：CPU 通过程序不断查询 I/O 设备是否准备好，I/O 接口上必须设有状态标记以供 CPU
2、 查询；I/O 设备与 CPU 处于串行工作状态，CPU 存在踏步现象，工作效率低。程序中断方式：CPU 在启动 I/O 设备后继续执行自身程序；只有当外设准备好，向 CPU 发出中断请求且 CPU 响应后，才中断当前执行程序，转去处理中断请求，中断处理完再返回原程序。这种方式消除踏步现象，只有在中断处理时占用 CPU，CPU 工作效率较高。DMA 方式：主存与外设之间有一条数据通道；主存与外设交换数据时无需 CPU 介入，而由 DMA 控制器来控制；CPU 将总线使用权让给DMA 控制器。答案参见 P162165。5.4. 比较程序查询方式，程序中断方式，和 DMA 方式对 CPU 工作效率
3、的影响？答：程序查询方式：I/O 设备准备时，CPU 通过程序不断查询 I/O 设备是否准备好；I/O 设备与 CPU 处于串行工作状态，CPU 工作效率低。程序中断方式： 当 I/O 设备准备时无需占用 CPU，CPU 继续执行当前程序，这时 CPU 与 I/O 设备并行工作；当外设准备好发送(接收)数据时，向 CPU 发出中断请求时，才需要 CPU，CPU 处理中断并转去执行中断服务子程序时，中断处理完 CPU 返回断点处继续执行原程序。与程序查询方式相比，CPU 工作效率高很多。DMA 方式：外设在准备数据以及与主存交换数据时，均无需占用CPU，数据交换由 DMA 控制器来控制，而 CP
4、U 将总线使用权让给 DMA控制器。在数据交换时，CPU 虽不能访存，但可以做一些内部操作。在数据交换结束时，需要 CPU 以中断方式介入进行数据后处理工作。3 种方式中，DMA 方式下 CPU 的工作效率最高。5.8. 答：每个字符=10bits，数据传送率=480*10=4800bps5.10 什么是 I/O 接口，它与端口的区别？为何要设置 I/O 接口？I/O 接口如何分类？答：接口：CPU 与外部设备之间的连接部件。接口与端口的区别：参见 P186-187。设置接口的理由（P187）：选择设备，数据缓冲，数据转换，传送主机命令和设备状态。接口分类（P190）：并行/串行接口，可编程/
5、不可编程接口，通用/专用接口，程序型/DMA 型接口。5.11 简述 I/O 接口的功能和基本组成？答：I/O 接口的功能（P188）：选址，传送数据，传送命令，反映设备状态。I/O 接口组成（P190）：设备选择电路，数据缓冲器，命令寄存器，命令译码器，设备状态标记，控制逻辑电路。图见图 5.31。5.12 结合程序查询方式的接口电路，说明其工作过程？答：程序查询方式接口电路的工作过程（P193） ，图见图 5.35。5.13 说明中断向量地址与入口地址的区别与联系。答：区别：向量地址是由硬件电路产生的，其位数与中断源个数相关，一个中断源对应一个向量地址；中断入口地址是中断服务子程序的首地址
6、。联系：向量地址可以看作中断入口地址的指示器，通过它访存可获得中断入口地址。5.14 什么条件下，I/O 设备向 CPU 提出中断请求？答：外设向 CPU 提出中断请求的条件：外设工作完成（完成触发器D 被置为 1） ，且中断屏蔽触发器 MASK 被置为 0，则中断请求触发器INTR 被置为 1。 （P195）5.15 什么是中断允许触发器？它有何作用？答：中断允许触发器：CPU 内部触发器，以 ENIT 表示。ENIT 为“1”（置位） ，允许 CPU 响应中断，为“0” （复位） ，不允许 CPU 响应中断。该触发器可用开中断指令置位，用关中断指令复位。置位中断允许触发器的时间不同，可实现
7、单重中断和多重中断。5.16. 在什么条件和时间下，CPU 可以响应外设的中断请求？答：当外设申请中断时，CPU 响应中断的条件：中断允许触发器置1。CPU 响应中断的时间：每条指令执行阶段的结束时刻。5.17. 答：注意：主程序对 N 个数据的处理不是中断处理。处理 N 个数据的时间=P*N+Q（秒） 。则，每个数据需要的处理时间=( P*N+Q)/N。所以：每秒钟，该系统可跟踪的中断请求次数为：N/( P*N+Q)。5.19 答：这题为中断嵌套。 打印机输出应停下来等磁盘操作结束再继续。此外，打印机速度比磁盘输入输出速度慢，因此暂停打印不会造成数据丢失。5.20 答：单重中断与多重中断的处
8、理流程图见：书 P201 图 5.43不同：在恢复现场之后、中断返回之前开中断，可以实现单重中断；在保护现场之后立即开中断，可以实现多重中断。5.21 中断向量通过什么总线送至什么地方？答： 中断向量通过什么地址总线送至指令寄存器 PC。5.28 CPU 对 DMA 请求和中断请求的响应时间是否相同？为什么？答：响应时间不同。CPU 响应 DMA 方式在指令周期的任一存取周期结束时，响应中断在指令执行结束时。 （书 P210）原因：采用 DMA 方式交换数据，数据输入输出的速度很快，CPU 必须以更短的时间查询和响应，否则数据丢失。5.29 结合 DMA 接口电路说明其工作过程（以数据输入主存
9、为例） 。答：参加 P207，图 5.47 见 P205。5.30 答：两者主要区别在于：数据传送阶段，CPU 是否完全停止访存。图见“计组原理 ch5(5).ppt”P58。5.31 答：每次信息传送时间=1/40k =25*10-6=25us, 小于 40us。所以，不能使用中断方式。5.32. 答：分析：计算磁盘传送速度，然后与指令执行速度进行比较磁盘的数据传输率=(3000/60)*8*1kB = 50*8k (B/s)则，数据总线的数据传送的频率 = 磁盘的数据传输率，数据才不丢失。即数据总线的数据传送的频率 f = (50*8k*8)bits/16bits，f = 200kHz。则，每次传送数据所需时间：t=1/200kHz 即 t=5us. 上式表示：至少每隔 5us 必须传送一次数据，否则数据将丢失。而指令最长执行时间为 25us, 远大于 5us, 因此不能在指令结束时响应 DMA 请求。可采用的方案：在主存的存取周期结束时响应 DMA 请求。-！作者：木由水 http:/ 组成原理
