《計(jì)算機(jī)組成原理》課后題答案清華大學(xué)出版秦磊華吳非··

第一章系統(tǒng)給概論習(xí)題一1L解釋下列名詞摩爾定律對(duì)集成電路上可容納的晶體管數(shù)目、性能和價(jià)格等發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，其主要內(nèi)容是成集電路上可容納的晶體管數(shù)量每18個(gè)月翻一番，性能將提高一倍，而其價(jià)格將降低一半。主存計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，為計(jì)算機(jī)的主要工作存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存取?？刂破饔?jì)算機(jī)的指揮中心，它使計(jì)算機(jī)各部件自動(dòng)協(xié)調(diào)地工作。時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期是時(shí)鐘頻率的倒數(shù)，也稱為節(jié)拍周期或T周期，是處理操作最基本的時(shí)間單位。多核處理器多核處理器是指在一枚處理器中集成兩個(gè)或多個(gè)完整的計(jì)算引擎內(nèi)核。字長(zhǎng)運(yùn)算器一次運(yùn)算處理的二進(jìn)制位數(shù)。存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制信息的總量。CPI指執(zhí)行每條指令所需要的平均時(shí)鐘周期數(shù)。MIPS用每秒鐘執(zhí)行完成的指令數(shù)量作為衡量計(jì)算機(jī)性能的一個(gè)指標(biāo)，該指標(biāo)以每秒鐘完成的百萬(wàn)指令數(shù)作為單位。CPU時(shí)間計(jì)算某個(gè)任務(wù)時(shí)CPU實(shí)際消耗的時(shí)間，也即CPU真正花費(fèi)在某程序上的時(shí)間。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)由多級(jí)構(gòu)成，一般分成5級(jí)，由低到高分別是微程序設(shè)計(jì)級(jí)，機(jī)器語(yǔ)言級(jí)，操作系統(tǒng)級(jí)，匯編語(yǔ)言級(jí)，高級(jí)語(yǔ)言級(jí)。基準(zhǔn)測(cè)試程序把應(yīng)用程序中使用頻度最高的那那些核心程序作為評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)性能的標(biāo)準(zhǔn)程序。軟/硬件功能的等價(jià)性從邏輯功能的角度來(lái)看，硬件和軟件在完成某項(xiàng)功能上是相同的，稱為軟/硬件功能是等價(jià)的，如浮點(diǎn)運(yùn)算既可以由軟件實(shí)現(xiàn)，也可以由專門的硬件實(shí)現(xiàn)。固件是一種軟件的固化，其目的是為了加快軟件的執(zhí)行速度?？煽啃钥煽啃允侵赶到y(tǒng)或產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。產(chǎn)品可靠性定義的要素是三個(gè)“規(guī)定”“規(guī)定條件”、“規(guī)定時(shí)間”和“規(guī)定功能”。MTTF平均無(wú)故障時(shí)間，指系統(tǒng)自使用以來(lái)到第一次出故障的時(shí)間間隔的期望值。MTTR系統(tǒng)的平均修復(fù)時(shí)間。MTBF平均故障間隔時(shí)間，指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間。可用性指系統(tǒng)在任意時(shí)刻可使用的概率，可根據(jù)MTTF、MTTR和MTBF等指標(biāo)計(jì)算處系統(tǒng)的可用性。12什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件為什么說(shuō)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件在邏輯功能上是等價(jià)的答計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電子線路和電子元件等物理設(shè)備的總稱。硬件是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)包含運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五大部件。計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)中全部程序的集合。軟件按其功能分成應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件兩大類。計(jì)算機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)的往往是最基本的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，而其它功能大多是通過(guò)軟件的擴(kuò)充得以實(shí)現(xiàn)的。有許多功能可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件實(shí)現(xiàn)，即從用戶的角度來(lái)看它們?cè)诠δ苌鲜堑葍r(jià)的，這一等價(jià)性被稱為軟/硬件邏輯功能的等價(jià)性。13馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的基本思想是什么按此思想設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)應(yīng)由哪些部件組成各起什么作用答馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的基本思想是存儲(chǔ)程序和程序控制，其中的“存儲(chǔ)程序”是指將解題的步驟編寫(xiě)成程序，然后把存儲(chǔ)存放到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中，而“程序控制”是指控制器讀出存放在存儲(chǔ)器中的程序并根據(jù)該程序控制全機(jī)協(xié)調(diào)工作以完成程序的功能。根據(jù)馮諾依曼型計(jì)算機(jī)的基本思想，計(jì)算機(jī)的硬件應(yīng)該由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備和總線組成。各部件的作用運(yùn)算器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的部件。存儲(chǔ)器存放程序和數(shù)據(jù)?？刂破鞲鶕?jù)指令的功能控制構(gòu)成計(jì)算機(jī)的各大功能部件協(xié)調(diào)工作，共同完成指令的功能。輸入設(shè)備將外部信息輸送到主機(jī)內(nèi)部的設(shè)備。輸出設(shè)備能將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息以不同并且相應(yīng)的形式反饋給人們的設(shè)備。總線連接兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備（部件）的公共信息通路。14什么是計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)它取決于什么計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)統(tǒng)一了哪些部件的長(zhǎng)度答計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)一般指一次參與運(yùn)算數(shù)據(jù)的基本長(zhǎng)度，用二進(jìn)制數(shù)位的長(zhǎng)度來(lái)衡量。它取決于運(yùn)算器一次運(yùn)算處理的二進(jìn)制位數(shù)。它是計(jì)算機(jī)的重要性能指標(biāo)。常用的計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)有8位、16位、32位及64位。一般與計(jì)算機(jī)內(nèi)部寄存器、加法器、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)以及存儲(chǔ)器字長(zhǎng)等長(zhǎng)，因此，字長(zhǎng)直接影響硬件的代價(jià)。15計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從功能上可劃分為哪些層次各層次在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起什么作用答計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分成五級(jí)層次結(jié)構(gòu)，第1級(jí)為微程序設(shè)計(jì)級(jí)、第2級(jí)為機(jī)器語(yǔ)言級(jí)、第3級(jí)為操作系統(tǒng)級(jí)、第4級(jí)為匯編語(yǔ)言級(jí)、第5級(jí)為高級(jí)語(yǔ)言級(jí)。各層次的作用微程序級(jí)為機(jī)器指令級(jí)提供機(jī)器指令的解釋指行功能。機(jī)器指令級(jí)是軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的界面，一條機(jī)器指令的功能由微程序機(jī)器級(jí)的一段微型程序的功能實(shí)現(xiàn)。操作系統(tǒng)級(jí)調(diào)度計(jì)算機(jī)中的軟件和硬件資源。匯編語(yǔ)言級(jí)它將用戶編寫(xiě)的接近人類語(yǔ)言的程序，翻譯成能在機(jī)器上運(yùn)行的目標(biāo)程序。高級(jí)語(yǔ)言級(jí)完全面向用戶，是用戶關(guān)心的目標(biāo)，可執(zhí)行各種用途的程序。16計(jì)算機(jī)內(nèi)部有哪兩股信息在流動(dòng)它們彼此有什么關(guān)系答計(jì)算機(jī)中有兩股信息在流動(dòng)一股是控制信息，即操作命令，它分散流向各個(gè)部件；一股是數(shù)據(jù)信息，它受控制信息的控制，從一個(gè)部件流向另一個(gè)部件，在流動(dòng)的過(guò)程被相應(yīng)的部件加工處理。17為什么說(shuō)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件可以互相轉(zhuǎn)化答計(jì)算機(jī)硬件實(shí)現(xiàn)的往往是最基本的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能，而其它功能大多是通過(guò)軟件的擴(kuò)充得以實(shí)現(xiàn)的。有許多功能可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件實(shí)現(xiàn)，即從用戶的角度來(lái)看它們?cè)诠δ苌鲜堑葍r(jià)的，這一等價(jià)性被稱為軟/硬件邏輯功能的等價(jià)性。由于這樣的等價(jià)性，所以可以說(shuō)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件與硬件是可以互相轉(zhuǎn)化的。18什么叫軟件系統(tǒng)它包含哪些內(nèi)容答一臺(tái)計(jì)算機(jī)中全部程序的集合，統(tǒng)稱為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)。軟件按其功能分成應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件兩大類。應(yīng)用軟件是用戶為解決某種應(yīng)用問(wèn)題而編制的一些程序。系統(tǒng)軟件用于對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理、調(diào)度、監(jiān)視和服務(wù)等功能，常將系統(tǒng)軟件分為以下六類操作系統(tǒng),言處理程序,標(biāo)準(zhǔn)程序庫(kù)，服務(wù)性程序，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件。19說(shuō)明高級(jí)語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和機(jī)器語(yǔ)言三者之間的差別和聯(lián)系。答機(jī)器語(yǔ)言是直接用二進(jìn)制代碼指令表達(dá)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，是一種面向機(jī)器的編程語(yǔ)言，屬于低級(jí)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言是用助記符號(hào)來(lái)表示計(jì)算機(jī)指令的語(yǔ)言，也是低級(jí)的語(yǔ)言。高級(jí)語(yǔ)言是一類接近于人類自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的統(tǒng)稱，分為面向過(guò)程的語(yǔ)言和面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言。它們都是計(jì)算機(jī)的編程語(yǔ)言，并且是計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言發(fā)展的三個(gè)階段。三者各自的特點(diǎn)使用機(jī)器語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，占用內(nèi)存少、執(zhí)行效率高。缺點(diǎn)編程工作量大，容易出錯(cuò)；依賴具體的計(jì)算機(jī)體系，因而程序的通用性、移植性都很差。使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，能夠根據(jù)特定的應(yīng)用對(duì)代碼做最佳的優(yōu)化，提高運(yùn)行速度；能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。但是編寫(xiě)的代碼非常難懂，不好維護(hù)；開(kāi)發(fā)效率很低，時(shí)間長(zhǎng)且單調(diào)。高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是編程相對(duì)簡(jiǎn)單、直觀、易理解、不容易出錯(cuò)；編寫(xiě)的計(jì)算機(jī)程序通用性好，具有較好的移植性。110什么是系統(tǒng)的可靠性衡量系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)有哪些如何提高系統(tǒng)的可靠性答系統(tǒng)的可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。衡量系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)有三個(gè)平均無(wú)故障時(shí)間、平均故障間隔時(shí)間和可用性。提高系統(tǒng)可靠性的常用方法包括避錯(cuò)和容錯(cuò)。前者即避免錯(cuò)誤的出現(xiàn)，從而提高系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間；后者容許錯(cuò)誤的出現(xiàn)，但采取有效的方法來(lái)防止其造成的不利影響。111假定某計(jì)算機(jī)1和計(jì)算機(jī)2以不同的方式實(shí)現(xiàn)了相同的指令集,該指令集中共有A、B、C、D四類指令，它們?cè)诔绦蛑兴急壤謩e為40、20、20、20，機(jī)器1和機(jī)器2的時(shí)鐘周期為600MHZ和800MHZ，各類指令在兩機(jī)器上的CPI如表15所示，求兩機(jī)器的MIPS各為多少表15兩臺(tái)計(jì)算機(jī)不同指令的CPIABCDCPI12345CPI22234解CPI12040234532MIPS1F/CPI1106600106/321061875CPI22040223426MIPS2F/CPI1106800106/261063077112若某程序編譯后生成的目標(biāo)代碼由A、B、C、D四類指令組成，它們?cè)诔绦蛑兴急壤謩e為40、20、15、25。已知A、B、C、D四類指令的CPI分別為1、2、2、2。現(xiàn)需要對(duì)程序進(jìn)行編譯優(yōu)化，優(yōu)化后的程序中A類指令條數(shù)減少了一半，而其它指令數(shù)量未發(fā)生變化。假設(shè)運(yùn)行該程序的計(jì)算機(jī)CPU主頻為500MHZ。完成下列各題1優(yōu)化前后程序的CPI各為多少2優(yōu)化前后程序的MIPS各為多少3）通過(guò)上面的計(jì)算結(jié)果你能得出什么結(jié)論解1優(yōu)化前CPI10420220152025NIIIICP116優(yōu)化后A、B、C、D四類指令在程序中所占比例分別為1/4、1/4、3/16、5/16，CPI11/421/423/1625/16NIIII11752）根據(jù)公式MIPS得6CPI10時(shí)鐘頻率優(yōu)化前MIPS500106/161063125優(yōu)化后MIPS500106優(yōu)化后，A類指令條數(shù)減少，造成計(jì)算機(jī)的CPI增加，MIPS減少。這樣的優(yōu)化雖然減少了A類指令條數(shù)，卻降低了程序的執(zhí)行速度。第二章數(shù)據(jù)表示方法習(xí)題二21解釋下列名詞真值正號(hào)和負(fù)號(hào)分別用“”和“”表示，數(shù)據(jù)位保持二進(jìn)制值不變的數(shù)據(jù)表示方法。數(shù)值數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)所支持的一種數(shù)據(jù)類型，用于科學(xué)計(jì)算，常見(jiàn)的數(shù)值數(shù)據(jù)類型包括小數(shù)、整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)數(shù)等。非數(shù)值數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)所支持的一種數(shù)據(jù)類型，一般用來(lái)表示符號(hào)或文字等沒(méi)有數(shù)值值的數(shù)據(jù)。機(jī)器數(shù)數(shù)據(jù)在機(jī)器中的表示形式，是正負(fù)符號(hào)數(shù)碼化后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。變形補(bǔ)碼用兩個(gè)二進(jìn)制位來(lái)表示數(shù)字的符號(hào)位，其余與補(bǔ)碼相同。即“00”表示正，“11”表示負(fù)。規(guī)格化將非規(guī)格化的數(shù)處理成規(guī)格化數(shù)的過(guò)程。規(guī)格化數(shù)規(guī)定尾數(shù)用純小數(shù)表示，且真值表示時(shí)小數(shù)點(diǎn)后第一位不為0（以機(jī)器數(shù)表示時(shí)對(duì)小數(shù)點(diǎn)后第一位的規(guī)定與具體的機(jī)器數(shù)的形式有關(guān)）。機(jī)器零計(jì)算機(jī)保存數(shù)字的位有限，所能表示最小的數(shù)也有范圍，其中有一個(gè)范圍之中的數(shù)據(jù)無(wú)法精確表示，當(dāng)實(shí)際的數(shù)據(jù)處在這個(gè)無(wú)法精確表示的數(shù)據(jù)范圍時(shí)計(jì)算機(jī)就將該數(shù)作為機(jī)器零來(lái)處理，因此，計(jì)算機(jī)中的機(jī)器零其實(shí)對(duì)應(yīng)的不是一個(gè)固定的數(shù)，而是一個(gè)數(shù)據(jù)表示范圍。BCD碼用4位二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示1位十進(jìn)制數(shù)中的09這10個(gè)數(shù)碼，即二進(jìn)制表示的十進(jìn)制數(shù)。漢字內(nèi)碼計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)、處理加工和傳輸漢字時(shí)所用的由0和1符號(hào)組成的代碼。碼距一組編碼中對(duì)應(yīng)位上數(shù)字位不同的最小個(gè)數(shù)。奇偶校驗(yàn)通過(guò)檢測(cè)校驗(yàn)碼中1的個(gè)數(shù)的奇/偶性是否改變來(lái)判斷數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)的一種數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法。海明校驗(yàn)是一種基于多重奇校驗(yàn)且具有檢測(cè)與糾正錯(cuò)誤的校驗(yàn)方法。其基本原理是將有效信息按某種規(guī)律分成若干組，每組安排一個(gè)校驗(yàn)位進(jìn)行奇偶測(cè)試，就能提供多位檢錯(cuò)信息，以指出最大可能是哪位出錯(cuò)，從而將其糾正。循環(huán)冗余校驗(yàn)是數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中最常用的一種具有檢測(cè)與糾正錯(cuò)誤能力差錯(cuò)校驗(yàn)碼，基利用生成多項(xiàng)式并基于模2運(yùn)算建立編碼規(guī)則。檢錯(cuò)檢測(cè)被傳送的信息中是否發(fā)生差錯(cuò)。糾錯(cuò)糾正信息在傳送或存儲(chǔ)過(guò)程中所發(fā)生的錯(cuò)誤。22回答下列問(wèn)題1為什么計(jì)算機(jī)中采用二進(jìn)制答因?yàn)槎M(jìn)制具有運(yùn)算簡(jiǎn)單和表示簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，除此之外還有可靠和容易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，是因?yàn)椋?）技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，計(jì)算機(jī)是由邏輯電路組成，邏輯電話通常只有兩個(gè)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)的接通與斷開(kāi)，這兩種狀態(tài)正好可以用“1”和“0”表示。（2）簡(jiǎn)化運(yùn)算規(guī)則兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)和、積運(yùn)算組合各有三種，運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，有利于簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)算速度。（3）適合邏輯運(yùn)算邏輯代數(shù)是邏輯運(yùn)算的理論依據(jù)，二進(jìn)制只有兩個(gè)數(shù)碼，正好與邏輯代數(shù)中的“真”和“假”相吻合。（4）易于進(jìn)行轉(zhuǎn)換，二進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)易于互相轉(zhuǎn)換。2為什么計(jì)算機(jī)中采用補(bǔ)碼表示帶符號(hào)的整數(shù)答采用補(bǔ)碼運(yùn)算具有如下兩個(gè)特征（1）因?yàn)槭褂醚a(bǔ)碼可以將符號(hào)位和其他位統(tǒng)一處理，同時(shí)，減法也可以按加法來(lái)處理，即如果是補(bǔ)碼表示的數(shù)，不管是加減法都直接用加法運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)。（2）兩個(gè)用補(bǔ)碼表示的數(shù)相加時(shí)，如果最高位（符號(hào)位）有進(jìn)位，則進(jìn)位被舍棄。這樣的運(yùn)算有兩個(gè)好處（A）使符號(hào)位能與有效值部分一起參加運(yùn)算，從而簡(jiǎn)化運(yùn)算規(guī)則。從而可以簡(jiǎn)化運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)，提高運(yùn)算速度；（減法運(yùn)算可以用加法運(yùn)算表示出來(lái)。）（B）加法運(yùn)算比減法運(yùn)算更易于實(shí)現(xiàn)。使減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算，進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)中運(yùn)算器的線路設(shè)計(jì)。3浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍和精確度分別由什么決定字長(zhǎng)一定時(shí)浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍與精確度之間有和關(guān)系答浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍由階碼的位數(shù)決定，精確度由尾數(shù)的位數(shù)決定。當(dāng)機(jī)器字長(zhǎng)一定時(shí)，分給階碼的位數(shù)越多，尾數(shù)占用的位數(shù)就越少，則數(shù)的表示范圍越大。而尾數(shù)占用的位數(shù)減少，必然會(huì)減少數(shù)的有效數(shù)位，即影響數(shù)的精度。4漢字輸入碼、機(jī)內(nèi)碼和字型碼在漢字處理過(guò)程中各有何作用答漢字輸入碼、機(jī)內(nèi)碼和字型碼，分別用于漢字的輸入、漢字在計(jì)算機(jī)內(nèi)的處理以及漢字的顯示和打印。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)要對(duì)漢字信息進(jìn)行處理，首先要將漢字轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制形式并輸入到計(jì)算機(jī)，這是由漢字輸入碼完成的；漢字輸入到計(jì)算機(jī)后，還需要轉(zhuǎn)換成內(nèi)碼才能被計(jì)算機(jī)處理，顯然，漢字內(nèi)碼也應(yīng)該是二進(jìn)制形式。如果需要顯示和打印漢字，還要將漢字的內(nèi)碼轉(zhuǎn)換成字形碼。5在機(jī)內(nèi)碼中如何區(qū)分兩個(gè)ASCII碼字符和一個(gè)漢字答將一個(gè)漢字看成是兩個(gè)擴(kuò)展ASCII碼，使表示GB2312漢字的兩個(gè)字節(jié)的最高位都為1，而每個(gè)ASCII碼字符中每個(gè)字節(jié)的最高位為0。這樣就能區(qū)別一個(gè)機(jī)內(nèi)碼到底對(duì)應(yīng)一個(gè)漢字還是兩個(gè)西文字符。6“8421碼就是二進(jìn)制數(shù)”。這種說(shuō)法對(duì)嗎為什么答這種說(shuō)法是不對(duì)的。8421碼是一種最簡(jiǎn)單的有權(quán)碼，它選取4位二進(jìn)制數(shù)的前10個(gè)代碼00001001分別對(duì)應(yīng)表示十進(jìn)制數(shù)的10個(gè)數(shù)碼。若按權(quán)求和，和數(shù)就等于該代碼所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。8421碼是一種編碼方式，用于十進(jìn)位制與二進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換。而二進(jìn)制數(shù)是用0和1兩個(gè)數(shù)碼來(lái)表示的數(shù)。二者是不同的概念，不能等同。7如何識(shí)別浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)浮點(diǎn)數(shù)能表示的數(shù)值范圍和數(shù)值的精確度取決于什么答當(dāng)采用一般浮點(diǎn)數(shù)格式表示浮點(diǎn)數(shù)時(shí),階碼和尾數(shù)都各包含一位符號(hào)位。浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)由尾數(shù)的的符號(hào)位決定。當(dāng)采用IEEE754格式時(shí)，通過(guò)數(shù)符就能判斷出浮點(diǎn)數(shù)的正負(fù)。浮點(diǎn)數(shù)能表示的數(shù)值范圍和數(shù)值的精確度，分別取決于階碼的位數(shù)和尾數(shù)的位數(shù)。8簡(jiǎn)述CRC的糾錯(cuò)原理。答發(fā)送部件將某信息的CRC碼傳送至接收部件，接收部件收到CRC碼后，仍用約定的生成多項(xiàng)式GX去除，若余數(shù)為0，表示傳送正確；若余數(shù)不為0，表示出錯(cuò)，再由余數(shù)的值來(lái)確定哪一位出錯(cuò)，從而加以糾正。具體的糾錯(cuò)原理如下（1）不論錯(cuò)誤出現(xiàn)在哪一位,均要通過(guò)將出錯(cuò)位循環(huán)左移到最左邊的一位上時(shí)被糾正；（2）不為零余數(shù)的具有循環(huán)特性。即在余數(shù)后面補(bǔ)一個(gè)零除以生成多項(xiàng)目式,將得到下一個(gè)余數(shù),繼續(xù)在新余數(shù)基礎(chǔ)上補(bǔ)零除以生成多項(xiàng)式,繼續(xù)該操作，余數(shù)最后能循環(huán)到最開(kāi)始的余數(shù)。（3）CRC就是利用不為零余數(shù)的循環(huán)特性,在循環(huán)計(jì)算余數(shù)的同時(shí)，將收到的CRC編碼同步移動(dòng)，當(dāng)余數(shù)循環(huán)到等于最左邊位出錯(cuò)對(duì)應(yīng)的余數(shù)時(shí)，表明已將出錯(cuò)的位移到CRC碼的最左邊,對(duì)出錯(cuò)位進(jìn)行糾錯(cuò)。（4）繼續(xù)進(jìn)行余數(shù)的循環(huán)計(jì)算,并同步移動(dòng)CRC編碼,當(dāng)余數(shù)又回到最開(kāi)始的值時(shí),糾錯(cuò)后的CRC碼又回到了最開(kāi)始的位置。至此，完成CRC的糾錯(cuò)任務(wù)。23寫(xiě)出下列各數(shù)的原碼、反碼和補(bǔ)碼。0，一0，010101，一010101，011111，一011111，010000，010000解X0，則0原0000，0反0000，0補(bǔ)0000；X0，則0原1000，0反111L，0補(bǔ)0000；X010101，則X原010101，X反010101，X補(bǔ)010101；X一010101，則X原110101，X反101010，X補(bǔ)101011；X011111，則X原011111，X反000000，X補(bǔ)000001；X一011111，則X原111111，X反100000，X補(bǔ)100001；X010000，則X原110000，X反101111，X補(bǔ)110000；X010000，則X原010000，X反010000，X補(bǔ)010000。24已知數(shù)的補(bǔ)碼表示形式，求數(shù)的真值。X補(bǔ)010010,X補(bǔ)110010,X補(bǔ)111111,X補(bǔ)100000,X補(bǔ)010001,X補(bǔ)100001,解X補(bǔ)010010,則X原010010，X010010；X補(bǔ)110010,則X原101101，X001101；X補(bǔ)111111,則X原100000，X0；X補(bǔ)100000，則X原111111，X011111；X補(bǔ)010001，則X原010001，X010001；X補(bǔ)100001，則X原111110，X011110。25已知X010110,Y001010,求X/2補(bǔ),X/4補(bǔ),Y/2補(bǔ),2Y補(bǔ)解X原010110X反X補(bǔ)，所以X/2補(bǔ)0010110，X/4補(bǔ)00010110；Y原101010，Y反110101，Y補(bǔ)110110，所以Y/2補(bǔ)1110110，2Y補(bǔ)10110。26C語(yǔ)言中允許無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換,下面是一段C語(yǔ)言代碼INTX1UNSIGNEDU2147483648PRINTF“XUDN”,X,XPRINTF“UUDN”,U,U給出在32位計(jì)算機(jī)中上述程序段的輸出結(jié)果并分析原因解X42949672951；U21474836482147483648原因X是INT型，在計(jì)算機(jī)中以補(bǔ)碼形式存在。U以無(wú)符號(hào)輸出，D輸出真值,所以X42949672951。U231是一個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)，無(wú)溢出，由于首位為1U符號(hào)輸出第一位為非符號(hào)位，所以是2147483648D第一位為符號(hào)位，所以是負(fù)數(shù)，取反加1還是231所以是2147483648。27分析下列幾種情況下所能表示的數(shù)據(jù)范圍分別是多少116位無(wú)符號(hào)數(shù)216位原碼定點(diǎn)小數(shù)316位補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)416位補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)解116位無(wú)符號(hào)數(shù)01111111111111111，即0216165535216位原碼定點(diǎn)小數(shù)11111111111111110111111111111111，即（1215）1215316位補(bǔ)碼定點(diǎn)小數(shù)10000000000000000111111111111111，即11215416位補(bǔ)碼定點(diǎn)整數(shù)10000000000000000111111111111111，即215215128用補(bǔ)碼表示8位二進(jìn)制整數(shù)，最高位用一位表示符號(hào)（即形如X0X1X2X3X4X5X6X7）時(shí),模應(yīng)為多少解因?yàn)?位二進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼的表示范圍為128127一共有256個(gè)數(shù)，所以模為256。29用IEEE75432位浮點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)表示十進(jìn)制數(shù)AB31415927C640008解A首先分別將整數(shù)和分?jǐn)?shù)部分轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)11010156移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)，使其變成1M的形式11010111010122于是得到S0,E2，E100111111110000001，M10101最后得到32位浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制存儲(chǔ)格式為11000000110101000000000000000000（C0D40000）16B首先分別將整數(shù)和分?jǐn)?shù)部分轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)314159271100100100001111110110101移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)，使其變成1M的形式110010010000111111011010111001001000011111101101012于是得到S0,E1，E10111111110000000，M10010010000111111011010最后得到32位浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制存儲(chǔ)格式為01000000010010010000111111011010（40490FDA）16C首先將6400轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)640001100100000000移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)，使其變成1M的形式11001000000001100100000000212于是得到S0,E12，E11000111111110001011，M1001最后得到32位浮點(diǎn)數(shù)的二進(jìn)制存儲(chǔ)格式為0100010111001000000000000000000045C8000016210求與IEEE75432位浮點(diǎn)數(shù)43940000H對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。解43940000H（01000011100101000000000000000000）2S0，E（10000111）21278，M100101所以表示數(shù)為100101000，對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為296。211求32位IEEE754浮點(diǎn)數(shù)能表示的最大數(shù)和最小數(shù)。解用IEEE754格式E的取值范圍1254，留出全0和全1分別表示0和無(wú)窮大313023220SEM1最大數(shù)的二進(jìn)制表示01111111011111111111111111111111即212722232最小數(shù)的二進(jìn)制表示11111111011111111111111111111111即21272223212設(shè)有兩個(gè)正浮點(diǎn)數(shù)N12MM1，N22NM2。（1）若MN，是否有N1N2（2）若M1和M2是規(guī)格化的數(shù)，上述結(jié)論是否正確解（1）不一定。例如，N1230001，N222001，此時(shí)MN，卻有N1N2。再如，N1230001，N22201，此時(shí)MN，卻有N1N2。（2）正確。因?yàn)楦↑c(diǎn)數(shù)規(guī)格化，要求尾數(shù)的最高位為非0數(shù)碼，即當(dāng)尾數(shù)的值不為零時(shí)，其絕對(duì)值應(yīng)大于或等于1/210。那么M1和M2都必須是01的形式。這時(shí)，若MN，則一定有N1N2。213設(shè)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)的階碼為3位，尾數(shù)是7位。用模2補(bǔ)碼寫(xiě)出它們所能表示的最大正數(shù)、最小正數(shù)、最大負(fù)數(shù)和最小負(fù)數(shù)，并將它們轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。解補(bǔ)碼真值最大正數(shù)011；0111111,23（126）最小正數(shù)101；0000001,2326最大負(fù)數(shù)101；1111111,2326最小負(fù)數(shù)011；1000000,23（126）214將下列十進(jìn)制數(shù)表示成浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)，階碼4位，尾數(shù)10位，各含1位符號(hào)，階碼和尾數(shù)均用補(bǔ)碼表示。（1）57/128（269/128解（1）57/128001110012，記X00111001，則X原X反X補(bǔ)00111001，規(guī)格化X補(bǔ)011100121階碼的原碼為1001，因此補(bǔ)碼為1111尾數(shù)為0111001000表示成浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)11110111001000（2）69/128010001012，記X01000101，則X原11000101，X反10111010，X補(bǔ)10111011，無(wú)需規(guī)格化，階碼為0000，尾數(shù)為1011101100表示成浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù)00001011101100215設(shè)有效信息為01011011，分別寫(xiě)出奇校驗(yàn)碼和偶校驗(yàn)碼。如果接收方收到的有效信息為01011010，說(shuō)明如何發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。解奇偶校驗(yàn)位分別為0和1，奇校驗(yàn)碼010110110偶校驗(yàn)碼010110111如果采用奇校驗(yàn)，則發(fā)送方發(fā)出的奇校驗(yàn)碼X010110110（前8位是有效信息位，最后一位是校驗(yàn)位），如果接收方收到的X010110100只有1位出錯(cuò)，最后一個(gè)0是校驗(yàn)位,接收方按奇校驗(yàn)方式根據(jù)01011010計(jì)算得到的驗(yàn)位C1，與從信息中讀到得校驗(yàn)碼的取值不同，表明傳送的信息發(fā)生了錯(cuò)誤。如果采用偶校驗(yàn)，利用相似的方法可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。216由6個(gè)字符的7位ASCII編碼排列，再加上水平和垂直偶校驗(yàn)位構(gòu)成如表223的行列結(jié)構(gòu)（最后一列為水平奇偶校驗(yàn)位，最后一行為垂直奇偶校驗(yàn)位）表223ASCII碼交叉校驗(yàn)字符7位ASCII碼HP30X1X200110Y1100100X31X41010110Y201X5X61111D100X710X800X9111X1011VP00111X111X12則X1X2X3X4處的比特分別為_(kāi)1110_；X5X6X7X8處的比特分別為_(kāi)1000_；X9X10X11X12處的比特分別為_(kāi)1011_；Y1和Y2處的字符分別為_(kāi)I_和_7_。解答思路利用交叉奇/偶校驗(yàn)原理來(lái)確定各個(gè)X值，再查詢ASCII碼表獲知Y1和Y2是什么字符。217設(shè)8位有效信息為01101LL0，試寫(xiě)出它的海明校驗(yàn)碼。給出過(guò)程，說(shuō)明分組檢測(cè)方式，并給出指誤字及其邏輯表達(dá)式。如果接收方收到的有效信息變成01101111，說(shuō)明如何定位錯(cuò)誤并糾正錯(cuò)誤。解被檢驗(yàn)位有8位，設(shè)檢驗(yàn)位有R位因?yàn)?RBAC，畫(huà)出串行鏈?zhǔn)脚抨?duì)電路。解圖810串行鏈接方式示意圖86有4個(gè)設(shè)備A、B、C、D的響應(yīng)優(yōu)先權(quán)為ABCD，試畫(huà)出獨(dú)立請(qǐng)求方式的排隊(duì)電路。解總線控制器數(shù)據(jù)線，地址線，控制線ABDBGDRDBGBRBGABRACBGCR其中優(yōu)先權(quán)的設(shè)定可通過(guò)編程進(jìn)行修改。87假定有一個(gè)具有以下性能的系統(tǒng)1存儲(chǔ)器和總線系統(tǒng)支持大小為416個(gè)32位字的數(shù)據(jù)塊訪問(wèn)2總線的時(shí)鐘頻率為200MHZ，總線寬度為64位，每64位數(shù)據(jù)的傳輸需要一個(gè)時(shí)鐘周期，向存儲(chǔ)器發(fā)送一個(gè)地址需要一個(gè)時(shí)鐘周期；每個(gè)總線操作之間需要2個(gè)總線周期設(shè)一次存儲(chǔ)之前總線總是處于空閑狀態(tài)3對(duì)最初的4個(gè)字的訪問(wèn)時(shí)間為200NS,隨后的4個(gè)字能在20NS的時(shí)內(nèi)被讀取,假定總線傳輸數(shù)據(jù)的操作可以與讀下4個(gè)字的操作重疊進(jìn)行。讀操作中，分別用4個(gè)字的數(shù)據(jù)塊和16個(gè)字的數(shù)據(jù)塊傳輸256個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)兩種情況下總線傳輸?shù)膸捄兔棵胫锌偩€事務(wù)的次數(shù)。（說(shuō)明一個(gè)總線傳輸操作包含一個(gè)地址和緊隨其后的數(shù)據(jù)）解用4個(gè)字的數(shù)據(jù)塊傳輸256個(gè)數(shù)據(jù)，需要傳送64次數(shù)據(jù)，根據(jù)題目假設(shè)條件，傳輸256個(gè)數(shù)據(jù)需要的總時(shí)間為T200NS20NS6411460NS364T200NS64，則傳輸?shù)膸挒?564B/1460NS701MB/S總線事務(wù)次數(shù)為64（12）192次。用16個(gè)字的數(shù)據(jù)塊傳輸256個(gè)數(shù)據(jù)T316T200NS164820NS傳輸帶寬為2564B/（316T200NS164820NS）233MB/S總線事務(wù)次數(shù)為16（18）144次。BGBRBS地址線、數(shù)據(jù)線、控制線D總線控制器BCA第九章輸入輸出系統(tǒng)習(xí)題九91解釋下列名詞接口中斷中斷處理優(yōu)先級(jí)中斷屏蔽多重中斷中斷向量中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)中斷隱指令程序中斷I/O程序查詢I/ODMA周期挪用通道選擇型通道通道指令輸入設(shè)備輸出設(shè)備顯示分辨率點(diǎn)距行反轉(zhuǎn)掃描法解1接口接口是兩個(gè)不同部件或系統(tǒng)之間的連接部分，可以是兩個(gè)硬設(shè)備可以都是計(jì)算機(jī)，也可以都是外部設(shè)備之間的連接，也可以是軟件系統(tǒng)中兩個(gè)獨(dú)立程序塊之間的連接。2中斷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若系統(tǒng)外部、內(nèi)部或現(xiàn)行程序本身出現(xiàn)某種非預(yù)期的事件，CPU將暫時(shí)停下現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)向?yàn)樵撌录?wù)，待事件處理完畢，再恢復(fù)執(zhí)行原來(lái)被終止的程序，這個(gè)過(guò)程稱為中斷。3中斷處理優(yōu)先級(jí)處理優(yōu)先級(jí)是指CPU實(shí)際完成中斷處理程序的先后次序。對(duì)單級(jí)中斷而言,先被CPU響應(yīng)的中斷服務(wù)程序先完成；對(duì)多重中斷而言，先被CPU響應(yīng)的中斷不一定先完成，這與中斷屏蔽密切相關(guān)。4中斷屏蔽為了便于利用程序控制中斷處理的先后順序，可通過(guò)程序有選擇地封鎖部分中斷源發(fā)出的中斷請(qǐng)求，而允許其余部分中斷仍得到響應(yīng)，這種方式稱為中斷屏蔽。5多重中斷若在中斷服務(wù)程序執(zhí)行過(guò)程中，如果允許CPU響應(yīng)其它中斷請(qǐng)求，則這種中斷稱為多重中斷，也稱中斷嵌套。6中斷向量通常將中斷服務(wù)程序的入口地址和程序狀態(tài)字有的機(jī)器不包含此項(xiàng)稱為中斷向量。7中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)響應(yīng)優(yōu)先級(jí)是指CPU對(duì)各設(shè)備中斷請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)的先后次序，它根據(jù)中斷事件的重要性和迫切性而定。當(dāng)幾個(gè)設(shè)備同時(shí)有中斷請(qǐng)求時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的先響應(yīng)，優(yōu)先級(jí)低的后響應(yīng)。8中斷隱指令CPU響應(yīng)中斷之后，經(jīng)過(guò)某些操作，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。這些操作是由硬件直接實(shí)現(xiàn)的，把它稱為中斷隱指令。中斷隱指令并不是指令系統(tǒng)中的一條真正的指令，它沒(méi)有操作碼，所以中斷隱指令是一種不允許、也不可能為用戶使用的特殊指令。9程序中斷I/O當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)外設(shè)后，無(wú)需等待查詢，而是繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序，外設(shè)在做好輸入輸出準(zhǔn)備時(shí)，向主機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，主機(jī)接到請(qǐng)求后就暫時(shí)中止原來(lái)執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序?qū)ν獠空?qǐng)求進(jìn)行處理，在中斷處理完畢后返回原來(lái)的程序繼續(xù)執(zhí)行。10程序查詢I/O程序查詢方式是一種程序直接控制方式,這是主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行信息交換的最簡(jiǎn)單的方式,輸入和輸出完全是通過(guò)CPU執(zhí)行程序來(lái)完成的。一旦某一外設(shè)被選中并啟動(dòng)后，主機(jī)將查詢這個(gè)外設(shè)的某些狀態(tài)位，看其是否準(zhǔn)備就緒若外設(shè)未準(zhǔn)備就緒，主機(jī)將再次查詢；若外設(shè)已準(zhǔn)備就緒，則執(zhí)行一次I/O操作。11DMA直接存儲(chǔ)器存取控制方式DMA方式下外設(shè)與主存之間傳送數(shù)據(jù)時(shí)，CPU仍可執(zhí)行主程序12周期挪用周期挪用是指利用CPU不訪問(wèn)存儲(chǔ)器的那些周期來(lái)實(shí)現(xiàn)DMA操作，此時(shí)DMAC可以使用總線而不用通知CPU也不會(huì)妨礙CPU的工作。13通道通道方式是DMA方式的發(fā)展，在通道方式下，數(shù)據(jù)的傳送方向、存取數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址及傳送的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度等都由獨(dú)立于CPU的通道來(lái)進(jìn)行控制，因此，通道方式可進(jìn)一步減少CPU的干預(yù)。14選擇型通道對(duì)于這種高速傳輸，通道難以同時(shí)對(duì)多個(gè)這樣的設(shè)備進(jìn)行操作，只能一次對(duì)一個(gè)設(shè)備進(jìn)行操作,這種通道稱為選擇通道。15通道指令通道程序是由一系列通道指令組成的，通道指令一般包含被交換數(shù)據(jù)在內(nèi)存中應(yīng)占據(jù)的位置、傳送方向、數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度及被控制的I/O設(shè)備的地址信息、特征信息（例如是磁帶設(shè)備還是磁盤(pán)設(shè)備）等16輸入設(shè)備向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備17輸出設(shè)備是人與計(jì)算機(jī)交互的一種部件，用于數(shù)據(jù)的輸出。18顯示分辨率顯示分辨率是顯示器在顯示圖像時(shí)的分辨率，分辨率是用點(diǎn)來(lái)衡量的，顯示器上這個(gè)“點(diǎn)”就是指像素PIXEL。19點(diǎn)距點(diǎn)距指屏幕上相鄰兩個(gè)同色像素單元之間的距離，即兩個(gè)紅色（或綠、藍(lán)）像素單元之間的距離。20行反轉(zhuǎn)掃描法先對(duì)所有行線送“1“，所有列線送“0”，讀鍵盤(pán)行掃描值；然后反過(guò)先對(duì)所有行線送“0“，然后對(duì)所有列線送“1”，并讀鍵盤(pán)列掃描值。92簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題1什么是接口它有哪些功能2主機(jī)與外部設(shè)備之間如何連接3主機(jī)與外部設(shè)備信息交換的控制方式有哪些各有什么特點(diǎn)4什么是程序程序查詢I/O方式,簡(jiǎn)要說(shuō)明其工作原理5比較單級(jí)中斷和多重中斷處理流程的異同點(diǎn)6中斷隱指令完成什么功能7為什么在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中,CPU必須關(guān)中斷8CPU響應(yīng)中斷的條件有哪些9什么是中斷向量,簡(jiǎn)要分析中斷向量方式下形成中斷向量的基本方法10為什么采用DMA方式能提高成組數(shù)據(jù)傳送的速度11什么是中斷優(yōu)先級(jí)它具有哪兩層含義劃分優(yōu)先等級(jí)的原則是什么12計(jì)算機(jī)中斷系統(tǒng)中使用屏蔽技術(shù)有什么好處13計(jì)算機(jī)中斷響應(yīng)后，如何調(diào)出中斷服務(wù)程序14DMA方式傳送數(shù)據(jù)前，主機(jī)應(yīng)向DMA接口輸送哪些參數(shù)15比較中斷I/O和DMA的一統(tǒng)點(diǎn)。16比較DMA與通道的異同點(diǎn)。17中斷系統(tǒng)中設(shè)計(jì)中斷允許和中斷屏蔽的作用分別是什么兩者是否可以合二為一解1接口是兩個(gè)不同部件或系統(tǒng)之間的連接部分，可以是兩個(gè)硬設(shè)備可以都是計(jì)算機(jī)，也可以都是外部設(shè)備之間的連接，也可以是軟件系統(tǒng)中兩個(gè)獨(dú)立程序塊之間的連接。具有的功能1尋址功能。2數(shù)據(jù)輸入/輸出功能。3匹配主機(jī)與外設(shè)的速度差距。4實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換或邏輯電平轉(zhuǎn)換。5傳送主機(jī)命令。6反映設(shè)備的工作狀態(tài)。2主機(jī)通過(guò)接口連接I/O設(shè)備，接口實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)的連接和信息的交換。3主機(jī)與外部設(shè)備信息交換的控制方式有程序查詢控制方式、程序中斷控制方式、直接存儲(chǔ)器存取控制方式DMA、通道方式、外圍處理機(jī)方式。特點(diǎn)程序查詢控制方式接口設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但是CPU與外設(shè)只能串行工作，由于CPU的速度比外設(shè)的速度要高得多，所以在信息傳送過(guò)程中，CPU的大量時(shí)間是花費(fèi)在查詢和等待上，從而使系統(tǒng)效率大大降低。程序中斷控制方式允許外部設(shè)備用“中斷”信號(hào)中止CPU正在執(zhí)行的程序。具體他說(shuō)，當(dāng)接口電路需要與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（輸入、輸出等）時(shí)，便由接口電路向CPU發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU響應(yīng)這一中斷請(qǐng)求，并調(diào)用中斷服務(wù)程序完成一個(gè)或多個(gè)字節(jié)的信息交換。這種方式不需要接口軟件主動(dòng)查詢，而是由接口電路主動(dòng)通知CPU，即在設(shè)備準(zhǔn)備數(shù)據(jù)階段，CPU與外設(shè)能并行工作，使得接口軟件的效率比較高。直接存儲(chǔ)器存取控制方式數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊；所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是從設(shè)備直接送入內(nèi)存的,或者相反；整塊數(shù)據(jù)的傳送是在控制器的控制下完成的；通道方式CPU發(fā)出啟動(dòng)通道的指令，通道就開(kāi)始工作。I/O通道控制I/O控制器工作，I/O控制器又控制I/O設(shè)備。這樣，一個(gè)通道可以連接多個(gè)I/O控制器，而一個(gè)I/O控制器又可以連接若干臺(tái)同類型的外部設(shè)備。外圍處理機(jī)方式通常用于大、中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。由于PPU基本上獨(dú)立于主機(jī)工作，其結(jié)構(gòu)更接近一般處理機(jī)，甚至就是一般的通用微小型計(jì)算機(jī)。它可以完成IOP的功能，還可以完成碼制變換、格式處理、數(shù)據(jù)塊檢錯(cuò)、糾錯(cuò)等操作。93A、B、C是與主機(jī)連接的3臺(tái)設(shè)備，在硬件排隊(duì)線路中，它們的優(yōu)先級(jí)是ABCCPU，為改變中斷處理的次序，它們的中斷屏蔽字如表93所示設(shè)“0”表示允許中斷，“1”表示中斷屏蔽表93中斷屏蔽表81屏蔽碼ABCA111B010C011請(qǐng)按圖937所示時(shí)間軸給出的設(shè)備中斷請(qǐng)求時(shí)刻，畫(huà)出CPU執(zhí)行程序的軌跡。A、B、C中斷服務(wù)程序的時(shí)間寬度均為20US。圖937中斷程序執(zhí)行軌跡解分析如下A在0US到達(dá)，首先執(zhí)行A，20US后返回，30US時(shí)B到過(guò)開(kāi)始執(zhí)行B,40US時(shí)C到過(guò)，由B的屏蔽碼可知沒(méi)有對(duì)C屏蔽，故40US后去執(zhí)行C，60US后C返回B，70秒時(shí)返回主程序。流程圖如下設(shè)備名稱BC中斷請(qǐng)求20406080A0主程序ABC94設(shè)某機(jī)有5級(jí)中斷；L0，L1，L2，L3，L4，其中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?yàn)長(zhǎng)0最高，L1次之，L4最低?，F(xiàn)在要求將中斷處理次序改為L(zhǎng)1L3L0L4L2，試問(wèn)1表94所示的中斷屏蔽字該如何設(shè)置“0”表示允許中斷，“1”表示中斷屏蔽2若這5級(jí)中斷同時(shí)都發(fā)出中斷請(qǐng)求，按更改后的次序畫(huà)出進(jìn)入各級(jí)中斷處理程序的過(guò)程示意圖。94更新后的中斷屏蔽表中斷處理級(jí)屏蔽位中斷處理程序L0級(jí)L1級(jí)L2級(jí)L3級(jí)L4級(jí)L0中斷處理程序L1中斷處理程序L2中斷處理程序L3中斷處理程序L4中斷處理程序解1中斷處理級(jí)屏蔽位中斷處理程序L0級(jí)L1級(jí)L2級(jí)L3級(jí)L4級(jí)L0中斷處理程序L1中斷處理程序L2中斷處理程序L3中斷處理程序L4中斷處理程序11010010011111001010110112時(shí)間0A到達(dá)20A返回30B到達(dá)40C到達(dá)60C返回70B返回L0L1L2L3L4同時(shí)到達(dá)95以圖615所示的多周期方案數(shù)據(jù)通路高層視圖為例,設(shè)計(jì)帶異常處理的控制器有限狀態(tài)機(jī)示意圖。本章中沒(méi)找到相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)96某計(jì)算機(jī)的CPU主頻為500MHZ,與之連接的外設(shè)的最大數(shù)據(jù)傳輸率為20KBPS,外設(shè)接口中有一個(gè)16位的數(shù)據(jù)緩沖器,相應(yīng)的中斷服務(wù)執(zhí)行時(shí)間為500個(gè)時(shí)鐘周期,通過(guò)計(jì)算分析該設(shè)備是否可采用中斷I/O方式若該設(shè)備的最大數(shù)據(jù)傳輸率為2MBPS,該設(shè)備是否可采用中斷I/O方式解由題意可知當(dāng)外設(shè)的最大數(shù)據(jù)傳輸率為20KBPS，緩沖區(qū)為2B。則每秒鐘產(chǎn)生的中斷數(shù)為20KB/2B10000次。每次的執(zhí)行為500個(gè)周期。則中斷占CPU時(shí)間的比率為50010000/5001061,對(duì)CPU的影響不大，可以采用中斷方式。當(dāng)最大數(shù)率為2MBPS時(shí)，每秒鐘產(chǎn)生的中斷數(shù)為2MB/2B106則中斷占CPU的時(shí)間比率為500106/500106100故不能采用中斷方式。97假設(shè)某個(gè)主頻為1GHZ的處理器需要從某個(gè)成塊傳送的I/O設(shè)備讀取1000字節(jié)的數(shù)據(jù)到主存緩沖區(qū)中,該I/O設(shè)備一旦啟動(dòng)就按50KBPS的數(shù)據(jù)傳輸率向主機(jī)傳送1000字節(jié)的數(shù)據(jù),每個(gè)字節(jié)的讀、處理及送內(nèi)存緩沖區(qū)共需要1000個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間，則以下四種方式下，在1000字節(jié)的讀取過(guò)程中，CPU花費(fèi)在該設(shè)備I/O操作上的時(shí)間分別為多少這部分時(shí)間占處理器時(shí)間的百分比分別是多少（1）采用獨(dú)占式查詢方式，每次處理一個(gè)字節(jié)，一次狀態(tài)查詢需要60個(gè)時(shí)鐘周期；（2）采用中斷I/O方式，外設(shè)每準(zhǔn)備好一個(gè)字節(jié)發(fā)送一次中斷請(qǐng)求。每次中斷請(qǐng)求需要主程序L0L1L2L3L42個(gè)時(shí)鐘周期，中斷服務(wù)程序的執(zhí)行需要1200個(gè)時(shí)鐘周期；（3）采用周期挪用的DMA方式，每挪用一次主存周期處理一個(gè)字節(jié)，一次DMA傳送完成1000字節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸，DMA初始化和后處理的總時(shí)間為2000個(gè)時(shí)鐘周期，CPU和DMA沒(méi)有訪存沖突。（4）如將外設(shè)的速度提高到5MBPS，則上述三種方式中，哪些不可行，為什么對(duì)于可行的I/O方式，計(jì)算機(jī)CPU花費(fèi)在I/O操作上的時(shí)間占CPU時(shí)間的百分比。解1采用獨(dú)占式查詢方式第個(gè)字節(jié)的查詢時(shí)間為60個(gè)周期，每個(gè)字節(jié)的讀、處理及送內(nèi)存緩沖區(qū)共需要1000個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間。則一共的時(shí)間為（100060）1000106106周期占處理器時(shí)間的百分比為106106/110901062采用中斷I/O方式（120021000）10002202106個(gè)周期占處理器的百分比為2202106/1109022023DMA方式100020003103個(gè)周期占處理器的百分比為3103/1109000000398某CRT顯示器可顯示64種ASCII字符，每幀可顯示64字25排；字符采用78點(diǎn)陣，即橫向7點(diǎn)，字間間隔1點(diǎn)，縱向8點(diǎn)，排間間隔6條掃描線；水平回掃為行掃描周期的1/5；垂直回掃為幀掃描周期的1/4；幀頻為50HZ，采取逐行掃描方式。問(wèn)1刷新存儲(chǔ)