計算機(jī)組成原理第五章部分課后題答案

1、計算機(jī)組成原理第五章局部課 后題答案唐朔飛版5.1 I/O 設(shè)備有哪些編址方式，各有何特點(diǎn)？ 常用的 I/O 編址方式有兩種： I/O 與內(nèi)存統(tǒng)一編址和 I/O 獨(dú)立編址 I/O與內(nèi)存統(tǒng)一編址方式的I/O地址采用與主存單元地址完全一樣的格式， I/O 設(shè)備與主存占用同一個地址空間， CPU 可像訪問主存 一樣訪問I/O 設(shè)備，不需要安排專門的 I/O 指令。 I/O 獨(dú)立編址方式時機(jī)器為 I/O 設(shè)備專門安排一套完全不同于主 存地址格式的地址編碼，此時 I/O 地址與主存地址是兩個獨(dú)立 的空間， CPU 需要通過專門的 I/O 指令來訪問 I/O 地址空間。5.3 I/O 設(shè)備與主機(jī)交換信息時

2、，共有哪幾種控制方式？簡述它們的特點(diǎn)。 程序直接控制方式：也稱查詢方式，采用該方式，數(shù)據(jù)在CPU 和外設(shè)間的傳送完全靠計算機(jī)程序控制， CPU 的操作和外圍設(shè)備操作同 步，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但由于外部設(shè)備動作慢，浪費(fèi) CPU 時間多，系統(tǒng)效率低程序中斷方式：外設(shè)備準(zhǔn)備就緒后中斷方式豬肚通知CPU，在CPU 相應(yīng) I/O 設(shè)備的中斷請求后，在暫?，F(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)為 I/O 設(shè)備效勞可 明顯提高 CPU 的利用率， 在一定程度上實(shí)現(xiàn)了 主機(jī)和 I/O 設(shè)備的并行工 作，但硬件結(jié)構(gòu)負(fù)載，效勞開銷時間 大 DMA 方式與中斷方式一樣， 實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和 I/O 設(shè)備的并行工作， 由于 DM 方式直接依靠硬件

3、實(shí)現(xiàn)貯存與 I/O 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送， 傳送期間不需要 CPU 程序干預(yù)， CPU 可繼續(xù)執(zhí)行原來的程序， 因此 CPU 利用率和系統(tǒng) 效率比中斷方式更高，但 DMA 方式的 硬件結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。5.4 比擬程序查詢方式、程序中斷方式和 DMA 方式對 CPU 工作效率的影 響。 程序查詢方式：主要用于 CPU 不太忙且傳送速度不高的情況下。 無條件傳送方式作為查詢方式的一個特例，主要用于對簡單 I/O 設(shè)備的控制或 CPU 明確知道外設(shè)所處狀態(tài)的情況下。 中斷方式：主要用于 CPU 的任務(wù)比擬忙的情況下，尤其適合實(shí) 時控制和緊急事件的處理 DMA 方式(直接存儲器存取方式) ：主要用于高速外

4、設(shè)進(jìn)行大批 量數(shù)據(jù)傳送的場合5.8 某計算機(jī)的 I/O 設(shè)備采用異步串行傳送方式傳送字符信息。字符信息 的格式為 1 位起始位、 7 位數(shù)據(jù)位、 1 位檢驗位和 1 位停止位 假設(shè)要求每秒鐘傳 送 480 個字符，那么該設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率為多 少？解：480 * (1 + 7 + 1 + 1) = 4800 位/ 秒 = 4800 波特5.11 簡述 I/O 接口的功能和根本組成I/O 接口功能(1)選址功能(2)傳送指令功能(3)傳送數(shù)據(jù)功能(4)反映 I/O 設(shè)備工作狀態(tài)的功能 I/O接口根本組成設(shè)備選擇電路、命令存放器和命令譯碼器、數(shù)據(jù)緩沖存放器、設(shè)備狀 態(tài)標(biāo)記觸發(fā)器5.13 說明中斷向

5、量地址和入口地址的區(qū)別和聯(lián)系。 中斷向量地址和入口地址的區(qū)別 向量地址是硬件電路 ( 向量編 碼器 ) 產(chǎn)生的中斷源的內(nèi)存地址編號， 中 斷入口地址是中斷效勞程序的首地址。 中斷向量地址和入口地址的聯(lián)系 中斷向量地址可理解為中斷效勞程序入口地址指示器 ( 入口地址的 地址) ，通過它訪存可獲得中斷效勞程序入口地址。 ( 兩 種方法： 在向量地址所指單元內(nèi)放一條 JUM 指令；主 存中設(shè)向量地址5.20 比擬単重中斷和多重中斷效勞程序的處理流程，說明它們不同的原 因單重中斷：開中斷指令設(shè)置在最后“中斷返回之前，意味著在 整個中斷 效勞處理過程中，不能再響應(yīng)其他中斷源的請求。多重中斷：開中斷指令設(shè)

6、置在“保護(hù)現(xiàn)場之后，意味著保 護(hù)現(xiàn)場 之后，假設(shè)有更高級別的中斷請求， CPU 也可以響應(yīng)， 即再次中斷現(xiàn)行 的效勞程序，轉(zhuǎn)至新的中斷效勞程序，這是 單重中斷和多重中斷的 主要區(qū)別。5.25 根據(jù)以下要求設(shè)計一個產(chǎn)生 3 個設(shè)備向量地址的電路3個設(shè)備的優(yōu)先級 Af B C降序排列。 A、B、 C的向量地址分別為 110100、010100、000110。3排隊器采用鏈?zhǔn)脚抨犽娐贰?當(dāng)CPU發(fā)來中斷響應(yīng)信號INTA時，可將向量地址取至 CPUDMA5.27 DMA方式有何特點(diǎn)？什么樣的I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息時采用方式，舉例說明。由于主存和DMA接口之間有一條數(shù)據(jù)通路， 因此主存和設(shè)備交 換信息

7、是， 不通過CPU，也不需要CPU暫?，F(xiàn)行程序為設(shè)備服 務(wù)，省去了保護(hù)和恢 復(fù)現(xiàn)場，因此工作速度比程序中斷方式的 通常DMA與主存交換數(shù)據(jù)是采用如下三種方法:1停止CPU訪問主存2周期挪用周期竊取3DMA與CPU交替訪問5.30在DMA的工作方式中，CPU暫停方式和周期挪用方式的數(shù)據(jù)傳送 流程有何不同，畫圖說明。由于主存和DMA接口之間有一條數(shù)據(jù)通路，因此主存和設(shè)備 交換信 息是，不通過 CPU，也不需要 CPU暫停現(xiàn)行程序為設(shè)備效勞，省去了 保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場，因此工作速度比程序中斷方式的高通常DMA與主存交換數(shù)據(jù)是采用如下三種方法：(1)停止 CPU訪問主存(2 )周期挪用(周期竊取)(3)D

8、MA與CPU交替訪問解：兩種DMA方式的工作流程見下頁，其主要區(qū)別在于傳送階段，停止CPU訪存方式的DMA工作流程如現(xiàn)行程序CPUDMACI/OCPUI/ODMACBDC周期竊取方式DMA工作流程如的下：行程序CPUDMACI/O現(xiàn)行程序是否完全停止訪存I/O5.31假設(shè)某設(shè)備向CPU傳送信息的最高頻率是40000次/秒，而相應(yīng)的中斷處 理程序執(zhí)行時間為40 °，試問該設(shè)備是否可用程序中斷方 式與主機(jī)交換信息，為什么？解：根據(jù)題意，該設(shè)備每隔1/40K = 25 °向CPU傳送一次信息，如CPU果采用程序中斷執(zhí)行方式，需40 Q (>25 °s)才能處理一次

9、數(shù)據(jù)，DMAC從而造成數(shù)據(jù)喪失，所以不能用程序中斷方式與主機(jī)交換信息5.32設(shè)磁盤存儲器轉(zhuǎn)速為 3000轉(zhuǎn)/分，分8個扇區(qū)，每扇區(qū)存儲1KB，主存與 磁盤存儲器數(shù)據(jù)傳送的寬度為16位即每次傳送16位。假設(shè)一條指令最長執(zhí)行時間是25是否可采用一條指令執(zhí)行結(jié)束時響應(yīng)DMA請求的 方案，為什么？假設(shè)不行，應(yīng)采取什么方案？ 解：磁盤傳送速度道容量=1KB * 8/16 = 1K * 8 * 8/16 = 1K * 4 = 4K數(shù)傳率=1KB * 3000轉(zhuǎn)/分 = 4KB * 50轉(zhuǎn)/秒一個字符傳送時 間=1/2000K 字 / 秒=5 1S5 e <<25 |JS，所以不能采用一條指令執(zhí)行結(jié)束響應(yīng) DMA 請求方案，應(yīng)采用每個CPU機(jī)器周期末查詢及響應(yīng) DMA 請求方案通 常安排CPU機(jī)器周期=MM存取周期5.35從5個方面比擬程序中斷方式和DMA方式的區(qū)別1 硬件。程序中斷方式的數(shù)據(jù)傳送主要依賴 軟件，(2 ) 塊。程序中斷傳送數(shù)據(jù)的根本單位為字 或字節(jié)，DMA主要依賴DMA為數(shù) 據(jù)3程序中斷方式時，CPU與I/O設(shè)備并行工作，現(xiàn)行程序與 I/O 傳送串行進(jìn)