計(jì)算機(jī)組成原理習(xí)題課

1、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論 1. 什么是什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)硬件硬件和計(jì)和計(jì)算機(jī)算機(jī)軟件軟件？硬件和軟件哪個(gè)？硬件和軟件哪個(gè)更重要更重要？ 解：解：P3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理或邏輯的據(jù)通信設(shè)備的物理或邏輯的綜合體綜合體。 計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體物理實(shí)體。 計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的程序程序及相關(guān)資料。及相關(guān)資料。 硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此缺一不可，因此同樣重要同樣重要。 5. 馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)諾依曼計(jì)算機(jī)

2、的特點(diǎn)是什么？是什么？ 解：馮氏計(jì)算機(jī)的解：馮氏計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)特點(diǎn)是：是：P9 由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成五大部件組成； 指令和數(shù)據(jù)以指令和數(shù)據(jù)以同一形式同一形式（二進(jìn)制（二進(jìn)制形式）存于存儲(chǔ)器中；形式）存于存儲(chǔ)器中； 指令由操作碼、地址碼指令由操作碼、地址碼兩大部分兩大部分組成；組成； 指令在存儲(chǔ)器中指令在存儲(chǔ)器中順序存放順序存放，通常，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行自動(dòng)順序取出執(zhí)行； 以以運(yùn)算器為中心運(yùn)算器為中心（原始馮氏機(jī)）。（原始馮氏機(jī)）。 7. 解釋下列概念：解釋下列概念：主機(jī)、主機(jī)、CPU、主存、存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)、主存、存

3、儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)元件、存儲(chǔ)基元、存儲(chǔ)元、存儲(chǔ)字、元件、存儲(chǔ)基元、存儲(chǔ)元、存儲(chǔ)字、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、機(jī)器字長(zhǎng)、指存儲(chǔ)字長(zhǎng)、存儲(chǔ)容量、機(jī)器字長(zhǎng)、指令字長(zhǎng)。令字長(zhǎng)。 解：解：P10 主機(jī)主機(jī)是計(jì)算機(jī)硬件的是計(jì)算機(jī)硬件的主體主體部部分，分，由由CPU+MM（主存或內(nèi)存）組成；（主存或內(nèi)存）組成； CPU中央處理器（機(jī)），是中央處理器（機(jī)），是計(jì)算機(jī)硬件的計(jì)算機(jī)硬件的核心核心部件，部件，由運(yùn)算器由運(yùn)算器+控控制器制器組成；組成； 主存主存計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的計(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??；工作存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存??； 存儲(chǔ)單元

4、存儲(chǔ)單元可可存放一個(gè)機(jī)器字存放一個(gè)機(jī)器字并并具有特定存儲(chǔ)地址具有特定存儲(chǔ)地址的存儲(chǔ)單位；的存儲(chǔ)單位； 存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單的物理元件，是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，又叫位，又叫存儲(chǔ)基元存儲(chǔ)基元或或存儲(chǔ)元存儲(chǔ)元，不能單獨(dú)不能單獨(dú)存??；存??； 存儲(chǔ)字存儲(chǔ)字一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的制代碼的邏輯單位邏輯單位； 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng)一個(gè)存儲(chǔ)單元所一個(gè)存儲(chǔ)單元所存存二進(jìn)制代碼的位數(shù)二進(jìn)制代碼的位數(shù)； 存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器中可存二存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的進(jìn)制代碼的總量總量； 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)CPU能能同時(shí)處理同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位

5、數(shù)；的數(shù)據(jù)位數(shù)； 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng)一條指令的一條指令的二進(jìn)二進(jìn)制代碼制代碼位數(shù)；位數(shù)； 8. 解釋下列解釋下列英文縮寫的中文含義英文縮寫的中文含義：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS 解：解： CPUCentral Processing Unit，中央處理機(jī)（器），中央處理機(jī)（器），見(jiàn)見(jiàn)7題；題； PCProgram Counter，程序計(jì)程序計(jì)數(shù)器數(shù)器，存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可，并可自動(dòng)計(jì)數(shù)形成下一條指令地址自動(dòng)計(jì)數(shù)形成下一條指令地址的計(jì)數(shù)器；的計(jì)數(shù)器； IRInstruction Regis

6、ter，指令寄存器指令寄存器，存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的的寄存器；寄存器； CUControl Unit，控制單元控制單元（部件），控制器中（部件），控制器中產(chǎn)生微操作命令序列產(chǎn)生微操作命令序列的部件，為控制器的核心部件；的部件，為控制器的核心部件； ALUArithmetic Logic Unit，算術(shù)邏輯運(yùn)算單元算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，運(yùn)算器中，運(yùn)算器中完成算術(shù)邏完成算術(shù)邏輯運(yùn)算輯運(yùn)算的邏輯部件；的邏輯部件； ACCAccumulator，累加器累加器，運(yùn)算器中運(yùn)算前存放操作數(shù)、運(yùn)算后運(yùn)算器中運(yùn)算前存放操作數(shù)、運(yùn)算后存放存放運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算結(jié)果的寄存器；的寄存器； MQMulti

7、plier-Quotient Register，乘商寄存器乘商寄存器，乘法運(yùn)算時(shí)，乘法運(yùn)算時(shí)存放存放乘數(shù)乘數(shù)、除法時(shí)、除法時(shí)存放商存放商的寄存器。的寄存器。 X此字母沒(méi)有專指的縮寫含義，此字母沒(méi)有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄操作數(shù)寄存器存器，即運(yùn)算器中工作寄存器之一，用來(lái)，即運(yùn)算器中工作寄存器之一，用來(lái)存放操作數(shù)存放操作數(shù)； MARMemory Address Register，存儲(chǔ)器地址寄存器存儲(chǔ)器地址寄存器，內(nèi)存中用，內(nèi)存中用來(lái)來(lái)存放欲訪問(wèn)存儲(chǔ)單元地址存放欲訪問(wèn)存儲(chǔ)單元地址的寄存器；的寄存器； MDRMemory Data Registe

8、r，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來(lái)，主存中用來(lái)存放存放從某單元從某單元讀出讀出、或、或?qū)懭雽懭肽炒鎯?chǔ)單元某存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的寄存器寄存器； I/OInput/Output equipment，輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計(jì)算機(jī)的總稱，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送換與傳送； MIPSMillion Instruction Per Second，每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令數(shù)每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令數(shù)，為計(jì)，為計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計(jì)量單位計(jì)量單位； CPICycle Per Instr

9、uction，執(zhí)行一條指令所需時(shí)鐘周期數(shù)執(zhí)行一條指令所需時(shí)鐘周期數(shù)，計(jì)算機(jī)運(yùn)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)算速度指標(biāo)計(jì)量單位計(jì)量單位之一；之一； FLOPSFloating Point Operation Per Second，每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)，計(jì)算機(jī)運(yùn)，計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度算速度計(jì)量單位計(jì)量單位之一。之一。 10. 指令和數(shù)據(jù)指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中都存于存儲(chǔ)器中,計(jì)計(jì)算機(jī)如何算機(jī)如何區(qū)分區(qū)分它們？它們？ 解：計(jì)算機(jī)硬件主要解：計(jì)算機(jī)硬件主要通過(guò)不同的時(shí)通過(guò)不同的時(shí)間段間段來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)，即：取指周期取指周期（或取指微程序）取出的即為指令，（或取指微程序）取出的即為指

10、令，執(zhí)執(zhí)行周期行周期（或相應(yīng)微程序）取出的即為數(shù)（或相應(yīng)微程序）取出的即為數(shù)據(jù)。據(jù)。 另外也可另外也可通過(guò)地址來(lái)源區(qū)分通過(guò)地址來(lái)源區(qū)分，從，從PC指出的存儲(chǔ)單元取出的是指令，由指出的存儲(chǔ)單元取出的是指令，由指令指令地址碼地址碼部分提供操作數(shù)地址。部分提供操作數(shù)地址。系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線 1. 什么是什么是總線總線？總線傳輸有何？總線傳輸有何特特點(diǎn)點(diǎn)？為了減輕總線負(fù)載，總線上的？為了減輕總線負(fù)載，總線上的部部件件應(yīng)具備什么特點(diǎn)？應(yīng)具備什么特點(diǎn)？ 解：總線是解：總線是多個(gè)部件共享多個(gè)部件共享的傳輸?shù)膫鬏敳考徊考?總線傳輸?shù)目偩€傳輸?shù)奶攸c(diǎn)特點(diǎn)是：某一時(shí)刻只是：某一時(shí)刻只能有一路信息在總線上傳輸

11、，能有一路信息在總線上傳輸，即分時(shí)即分時(shí)使用；使用； 為了減輕總線負(fù)載，總線上的部為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過(guò)件應(yīng)通過(guò)三態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路三態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路與總線連與總線連通。通。 4. 為什么要設(shè)置為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制總線判優(yōu)控制？常見(jiàn)的集？常見(jiàn)的集中式總線控制有中式總線控制有幾種幾種？各有何？各有何特點(diǎn)特點(diǎn)？哪種方式？哪種方式響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間最快最快？哪種方式對(duì)電路故障？哪種方式對(duì)電路故障最敏感最敏感？ 解：總線判優(yōu)控制解：總線判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)解決多個(gè)部件同時(shí)申請(qǐng)總線時(shí)的使用權(quán)分配問(wèn)題總線時(shí)的使用權(quán)分配問(wèn)題； 常見(jiàn)的集中式總線控制有常見(jiàn)的集中式總線控制有三種三種：鏈?zhǔn)讲樵?/p>

12、、計(jì)數(shù)器查詢、獨(dú)立請(qǐng)求；鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器查詢、獨(dú)立請(qǐng)求； 特點(diǎn)：特點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)充，對(duì)電路故障最敏感對(duì)電路故障最敏感；計(jì)數(shù)器查詢方式；計(jì)數(shù)器查詢方式優(yōu)先級(jí)設(shè)優(yōu)先級(jí)設(shè)置較靈活置較靈活，對(duì)故障不敏感，連線及控制過(guò)程較，對(duì)故障不敏感，連線及控制過(guò)程較復(fù)雜；獨(dú)立請(qǐng)求方式復(fù)雜；獨(dú)立請(qǐng)求方式判優(yōu)速度最快判優(yōu)速度最快，但硬件器，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。件用量大，連線多，成本較高。 5. 解釋下列概念解釋下列概念：總線的主設(shè)備（或主：總線的主設(shè)備（或主模塊）、總線的從設(shè)備（或從模塊）、總線的模塊）、總線的從設(shè)備（或從模塊）、總線的傳輸周期和總線的通

13、信控制。傳輸周期和總線的通信控制。 解：解： 總線的主設(shè)備總線的主設(shè)備（主模塊）（主模塊）指一次總指一次總線傳輸期間，線傳輸期間，擁有總線控制權(quán)擁有總線控制權(quán)的設(shè)備（模塊）；的設(shè)備（模塊）； 總線的從設(shè)備總線的從設(shè)備（從模塊）（從模塊）指一次總指一次總線傳輸期間，線傳輸期間，配合配合主設(shè)備完成傳輸?shù)脑O(shè)備（模主設(shè)備完成傳輸?shù)脑O(shè)備（模塊），它只能塊），它只能被動(dòng)接受被動(dòng)接受主設(shè)備發(fā)來(lái)的命令；主設(shè)備發(fā)來(lái)的命令； 總線的傳輸周期總線的傳輸周期總線完成總線完成一一次完整而可靠的傳輸次完整而可靠的傳輸所需時(shí)間；所需時(shí)間； 總線的通信控制總線的通信控制指總線傳送指總線傳送過(guò)程中雙方的過(guò)程中雙方的時(shí)間配合方式

14、時(shí)間配合方式。 6. 試試比較同步通信和異步通信比較同步通信和異步通信。 解：解： 同步通信同步通信由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，控，控制方式簡(jiǎn)單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作制方式簡(jiǎn)單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，總線工作效率明顯下降。適速度差異較大時(shí)，總線工作效率明顯下降。適合于速度差別不大的場(chǎng)合；合于速度差別不大的場(chǎng)合； 異步通信異步通信不由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，不由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，部件間部件間采用應(yīng)答方式采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同步復(fù)雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度步復(fù)雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，有利于

15、提高總線工作效率。差異較大時(shí)，有利于提高總線工作效率。 8. 為什么說(shuō)為什么說(shuō)半同步通信同時(shí)保留半同步通信同時(shí)保留了了同步通信和異步通信的特點(diǎn)？同步通信和異步通信的特點(diǎn)？ 解：解： 半同步通信半同步通信既能像既能像同步通信同步通信那樣那樣由統(tǒng)由統(tǒng)一時(shí)鐘控制一時(shí)鐘控制，又能像，又能像異步通信異步通信那樣那樣允許傳允許傳輸時(shí)間不一致輸時(shí)間不一致，因此因此工作效率介于兩者之工作效率介于兩者之間間。 10. 為什么要設(shè)置為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)？你知道？你知道目前目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些？什么叫有哪些？什么叫plug and play？哪些總線有哪些總線有這一特點(diǎn)？這一特點(diǎn)？ 解：解

16、： 總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的模塊化產(chǎn)品的兼容兼容問(wèn)題；問(wèn)題； 目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：ISA、EISA、PCI等；等； plug and play即插即用即插即用，EISA、PCI等具有此功能。等具有此功能。 11. 畫一個(gè)具有畫一個(gè)具有雙向傳輸功能的總線雙向傳輸功能的總線邏輯圖。邏輯圖。 解：此題實(shí)際上是要求設(shè)計(jì)一個(gè)解：此題實(shí)際上是要求設(shè)計(jì)一個(gè)雙向總線收發(fā)雙向總線收發(fā)器器，設(shè)計(jì)要素為設(shè)計(jì)要素為三態(tài)三態(tài)、方向、使能方向、使能等控制功能的實(shí)等控制功能的實(shí)現(xiàn)，可參考現(xiàn)，可參考74LS245等總線緩沖器芯片內(nèi)部電路。等總線緩

17、沖器芯片內(nèi)部電路。 邏輯圖邏輯圖如下：如下：（n位）位）GDIRA1B1AnBn 12. 設(shè)數(shù)據(jù)總線上接有設(shè)數(shù)據(jù)總線上接有A、B、C、D四四個(gè)寄存器，要求選用合適的個(gè)寄存器，要求選用合適的74系列芯片系列芯片，完，完成下列邏輯設(shè)計(jì)：成下列邏輯設(shè)計(jì)： （1） 設(shè)計(jì)一個(gè)電路，在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一個(gè)電路，在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn)DA、DB和和DC寄存器間的傳送；寄存器間的傳送； （2） 設(shè)計(jì)一個(gè)電路，實(shí)現(xiàn)下列操作：設(shè)計(jì)一個(gè)電路，實(shí)現(xiàn)下列操作： T0時(shí)刻完成時(shí)刻完成D總線；總線； T1時(shí)刻完成時(shí)刻完成總線總線A； T2時(shí)刻完成時(shí)刻完成A總線；總線； T3時(shí)刻完成時(shí)刻完成總線總線B。 解：解： （1）采用）采用三

18、態(tài)輸出三態(tài)輸出的的D型寄存器型寄存器74LS374做做A、B、C、D四個(gè)寄存器，其四個(gè)寄存器，其輸輸出可直接掛總線出可直接掛總線。A、B、C三個(gè)寄存器的三個(gè)寄存器的輸入輸入采用同一脈沖打入采用同一脈沖打入。注意。注意-OE為為電平控電平控制制，與打入脈沖間的時(shí)間配合關(guān)系為：，與打入脈沖間的時(shí)間配合關(guān)系為： 現(xiàn)以現(xiàn)以8位總線為例，設(shè)計(jì)此電路，如下圖位總線為例，設(shè)計(jì)此電路，如下圖示：示： （2）寄存器設(shè)置同（）寄存器設(shè)置同（1），由于本題），由于本題中發(fā)送、接收不在同一節(jié)拍，因此總線需中發(fā)送、接收不在同一節(jié)拍，因此總線需設(shè)設(shè)鎖存器緩沖鎖存器緩沖，鎖存器采用，鎖存器采用74LS373（電（電平使能輸

19、入）。節(jié)拍、脈沖配合關(guān)系如下：平使能輸入）。節(jié)拍、脈沖配合關(guān)系如下： 節(jié)拍、脈沖分配邏輯如下：節(jié)拍、脈沖分配邏輯如下：節(jié)拍、脈沖時(shí)序圖如下：節(jié)拍、脈沖時(shí)序圖如下： 以以8位總線為例，電路設(shè)計(jì)如下：位總線為例，電路設(shè)計(jì)如下：（圖中，（圖中，A、B、C、D四個(gè)寄存器與數(shù)據(jù)總線四個(gè)寄存器與數(shù)據(jù)總線的連接方法同上。）的連接方法同上。）存存 儲(chǔ)儲(chǔ) 器器 4. 說(shuō)明存取周期和存取時(shí)間的說(shuō)明存取周期和存取時(shí)間的區(qū)別區(qū)別。 解：存取周期和存取時(shí)間的主要解：存取周期和存取時(shí)間的主要區(qū)別區(qū)別是：是：存取時(shí)間僅為完成一次操作的時(shí)間存取時(shí)間僅為完成一次操作的時(shí)間，而存取周，而存取周期不僅包含操作時(shí)間，還包含操作后線路

20、的期不僅包含操作時(shí)間，還包含操作后線路的恢恢復(fù)時(shí)間復(fù)時(shí)間。即：。即： 存取周期存取周期 = 存取時(shí)間存取時(shí)間 + 恢復(fù)時(shí)間恢復(fù)時(shí)間 5. 什么是存儲(chǔ)器的什么是存儲(chǔ)器的帶寬帶寬？若存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)？若存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線寬度為總線寬度為32位，存取周期為位，存取周期為200ns，則存儲(chǔ)，則存儲(chǔ)器的帶寬是多少？器的帶寬是多少？ 解：存儲(chǔ)器的帶寬指解：存儲(chǔ)器的帶寬指單位時(shí)間內(nèi)從存儲(chǔ)器單位時(shí)間內(nèi)從存儲(chǔ)器進(jìn)出信息的最大數(shù)量進(jìn)出信息的最大數(shù)量。 存儲(chǔ)器帶寬存儲(chǔ)器帶寬 = 1/200ns X 32位位= 160M位位/秒秒 = 20MB/S = 5M字字/秒秒 6. 某機(jī)字長(zhǎng)為某機(jī)字長(zhǎng)為32位，其存儲(chǔ)容量是位，其存

21、儲(chǔ)容量是64KB，按字編址按字編址它的尋址范圍是多少？若主存它的尋址范圍是多少？若主存以字節(jié)以字節(jié)編址編址，試畫出主存字地址和字節(jié)地址的分配情，試畫出主存字地址和字節(jié)地址的分配情況。況。 解：存儲(chǔ)容量是解：存儲(chǔ)容量是64KB時(shí)，時(shí)，按字節(jié)編址的按字節(jié)編址的尋址范圍就是尋址范圍就是64KB，則：，則： 按字尋址范圍按字尋址范圍 = 64KX8 / 32=16K字字 按字節(jié)編址時(shí)的主存地址分配圖如下：按字節(jié)編址時(shí)的主存地址分配圖如下：3 7. 一個(gè)容量為一個(gè)容量為16KX32位的存儲(chǔ)器，其位的存儲(chǔ)器，其地址線和地址線和數(shù)據(jù)線的總和數(shù)據(jù)線的總和是多少？當(dāng)選用下列不同規(guī)格的存儲(chǔ)芯是多少？當(dāng)選用下列不同

22、規(guī)格的存儲(chǔ)芯片時(shí)，各需要多少片？片時(shí)，各需要多少片？ 1KX4位，位，2KX8位，位，4KX4位，位，16KX1位，位，4KX8位，位，8KX8位位 解：解：地址線和數(shù)據(jù)線的總和地址線和數(shù)據(jù)線的總和 = 14 + 32 = 46根根； 各需要的片數(shù)為：各需要的片數(shù)為： 1KX4：16KX32 / 1KX4 = 16X8 = 128片片 2KX8：16KX32 / 2KX8 = 8X4 = 32片片 4KX4：16KX32 / 4KX4 = 4X8 = 32片片 16KX1：16KX32 / 16KX1 = 32片片 4KX8：16KX32 / 4KX8 = 4X4 = 16片片 8KX8：16

23、KX32 / 8KX8 = 2X4 = 8片片 9. 什么叫什么叫刷新刷新？為什么為什么要刷新？說(shuō)明刷新有要刷新？說(shuō)明刷新有幾種幾種方法方法。 解：解：刷新刷新對(duì)對(duì)DRAM定期定期進(jìn)行的進(jìn)行的全部重寫全部重寫過(guò)程；過(guò)程； 刷新原因刷新原因因因電容泄漏電容泄漏而引起的而引起的DRAM所存信息所存信息的衰減需要的衰減需要及時(shí)補(bǔ)充及時(shí)補(bǔ)充，因此安排了定期刷新操作；，因此安排了定期刷新操作； 常用的刷新方法常用的刷新方法有三種有三種集中式集中式、分散式、異步分散式、異步式式。 集中式：集中式：在最大刷新間隔時(shí)間內(nèi)，在最大刷新間隔時(shí)間內(nèi)，集中安排集中安排一段時(shí)一段時(shí)間進(jìn)行刷新；間進(jìn)行刷新； 分散式：分散

24、式：在每個(gè)讀在每個(gè)讀/寫周期之后寫周期之后插入一個(gè)插入一個(gè)刷新周期，刷新周期，無(wú)無(wú)CPU訪存死時(shí)間；訪存死時(shí)間； 異步式：異步式：是集中式和分散式的是集中式和分散式的折衷折衷。 10. 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式譯碼驅(qū)動(dòng)方式有幾有幾種？種？ 解：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有解：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有兩種兩種：線選法線選法和和重合法重合法。 線選法：線選法：地址譯碼信號(hào)只地址譯碼信號(hào)只選中同一個(gè)字的選中同一個(gè)字的所有位所有位，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)器材；，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，費(fèi)器材； 重合法：重合法：地址地址分行分行、列兩部分譯碼列兩部分譯碼，行、，行、列譯碼線的列譯碼線的交叉點(diǎn)

25、交叉點(diǎn)即為所選單元。這種方法通過(guò)即為所選單元。這種方法通過(guò)行、列譯碼信號(hào)的行、列譯碼信號(hào)的重合重合來(lái)選址，也稱來(lái)選址，也稱矩陣譯碼矩陣譯碼。可大大節(jié)省器材用量，是可大大節(jié)省器材用量，是最常用最常用的譯碼驅(qū)動(dòng)方式。的譯碼驅(qū)動(dòng)方式。 11. 畫出用畫出用1024X4位位的存儲(chǔ)芯片組成一個(gè)容的存儲(chǔ)芯片組成一個(gè)容量為量為64KX8位位的存儲(chǔ)器邏輯框圖。要求將的存儲(chǔ)器邏輯框圖。要求將64K分分成成4個(gè)頁(yè)面?zhèn)€頁(yè)面，每個(gè)頁(yè)面分，每個(gè)頁(yè)面分16組組，指出共需多少片，指出共需多少片存儲(chǔ)芯片。存儲(chǔ)芯片。 解：設(shè)采用解：設(shè)采用SRAM芯片，芯片， 總片數(shù)總片數(shù) = 64KX8位位 / 1024X4位位 = 64X2

26、 = 128片片 題意分析題意分析：本題設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)上分為：本題設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)上分為總總體體、頁(yè)面、組三級(jí)頁(yè)面、組三級(jí)，因此畫圖時(shí)也應(yīng)分三級(jí)畫。，因此畫圖時(shí)也應(yīng)分三級(jí)畫。首先應(yīng)確定各級(jí)的容量：首先應(yīng)確定各級(jí)的容量： 頁(yè)面容量頁(yè)面容量 = 總?cè)萘靠側(cè)萘?/ 頁(yè)面數(shù)頁(yè)面數(shù) = 64KX8位位 / 4 = 16KX8位位； 組容量組容量 = 頁(yè)面容量頁(yè)面容量 / 組數(shù)組數(shù) = 16KX8位位 / 16 = 1KX8位位； 組內(nèi)片數(shù)組內(nèi)片數(shù) = 組容量組容量 / 片容量片容量 = 1KX8位位 / 1KX4位位 = 2片片；地址分配：地址分配： 組邏輯圖如下：（組邏輯圖如下：（位擴(kuò)展位擴(kuò)展） 頁(yè)

27、面邏輯框圖：（頁(yè)面邏輯框圖：（字?jǐn)U展字?jǐn)U展）4:16 存儲(chǔ)器邏輯框圖：（存儲(chǔ)器邏輯框圖：（字?jǐn)U展字?jǐn)U展） 12. 設(shè)有一個(gè)設(shè)有一個(gè)64KX8位位的的RAM芯片，試問(wèn)芯片，試問(wèn)該芯片共有多少個(gè)該芯片共有多少個(gè)基本單元基本單元電路（簡(jiǎn)稱存儲(chǔ)基電路（簡(jiǎn)稱存儲(chǔ)基元）？欲設(shè)計(jì)一種具有上述同樣多存儲(chǔ)基元的元）？欲設(shè)計(jì)一種具有上述同樣多存儲(chǔ)基元的芯片，要求對(duì)芯片字長(zhǎng)的選擇應(yīng)滿足芯片，要求對(duì)芯片字長(zhǎng)的選擇應(yīng)滿足地址線和地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小數(shù)據(jù)線的總和為最小，試確定這種芯片的地址，試確定這種芯片的地址線和數(shù)據(jù)線，并說(shuō)明有線和數(shù)據(jù)線，并說(shuō)明有幾種幾種解答。解答。 解：解：存儲(chǔ)基元總數(shù)存儲(chǔ)基元總數(shù) = 64K

28、X8位位 = 512K位位 = 219位位； 思路思路：如要滿足地址線和數(shù)據(jù)線總和最小，：如要滿足地址線和數(shù)據(jù)線總和最小，應(yīng)盡量把存儲(chǔ)元安排在應(yīng)盡量把存儲(chǔ)元安排在字向字向，因?yàn)榈刂肺粩?shù)和，因?yàn)榈刂肺粩?shù)和字?jǐn)?shù)成字?jǐn)?shù)成2的冪的冪的關(guān)系，可較好地的關(guān)系，可較好地壓縮壓縮線數(shù)。線數(shù)。 設(shè)地址線根數(shù)為設(shè)地址線根數(shù)為a，數(shù)據(jù)線根數(shù)為，數(shù)據(jù)線根數(shù)為b，則片，則片容量為：容量為：2aXb = 219；b = 219-a；若若a = 19，b = 1，總和，總和 = 19+1 = 20； a = 18，b = 2，總和，總和 = 18+2 = 20； a = 17，b = 4，總和，總和 = 17+4 = 21

29、； a = 16，b = 8，總和，總和 = 16+8 = 24； 由上可看出：由上可看出：片字?jǐn)?shù)越少，片字長(zhǎng)越長(zhǎng)，片字?jǐn)?shù)越少，片字長(zhǎng)越長(zhǎng)，引腳數(shù)越多。引腳數(shù)越多。片字?jǐn)?shù)、片位數(shù)均按片字?jǐn)?shù)、片位數(shù)均按2的冪變化的冪變化。 結(jié)論：結(jié)論：如果滿足地址線和數(shù)據(jù)線的總和為如果滿足地址線和數(shù)據(jù)線的總和為最小，這種芯片的引腳分配方案有最小，這種芯片的引腳分配方案有兩種兩種：地址：地址線線 = 19根根，數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線 = 1根根；或地址線；或地址線 = 18根根，數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 = 2根根。 13. 某某8位位微型機(jī)微型機(jī)地址碼為地址碼為18位位，若使用，若使用4KX4位位的的RAM芯片組成模塊板結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)

30、器，芯片組成模塊板結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器，試問(wèn)：試問(wèn)： （1）該機(jī)所允許的）該機(jī)所允許的最大主存空間最大主存空間是多少？是多少？ （2）若每個(gè)模塊板為）若每個(gè)模塊板為32KX8位位，共需，共需幾幾個(gè)個(gè)模塊板？模塊板？ （3）每個(gè)模塊板內(nèi)共有）每個(gè)模塊板內(nèi)共有幾片幾片RAM芯片？芯片？ （4）共有）共有多少片多少片RAM？ （5）CPU如何如何選擇選擇各模塊板？各模塊板？ 解：解： （1）218 = 256K，則該機(jī)所允許的最大主存，則該機(jī)所允許的最大主存空間是空間是256KX8位位（或（或256KB）；）； （2）模塊板總數(shù)）模塊板總數(shù) = 256KX8 / 32KX8 = 8塊塊； （3）板內(nèi)片數(shù)）板

31、內(nèi)片數(shù) = 32KX8位位 / 4KX4位位 = 8X2 = 16片片； （4）總片數(shù)）總片數(shù) = 16片片X8 = 128片片； （5）CPU通過(guò)通過(guò)最高最高3位地址譯碼位地址譯碼選板，選板，次高次高3位地址譯碼位地址譯碼選片。地址格式分配如下：選片。地址格式分配如下：17 15 14 12 11 0 14. 設(shè)設(shè)CPU共有共有16根地址線根地址線，8根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線，并用并用-MREQ（低電平有效）作訪存控制信號(hào)，（低電平有效）作訪存控制信號(hào)，R/-W作讀寫命令信號(hào)（高電平為讀，低電評(píng)為作讀寫命令信號(hào)（高電平為讀，低電評(píng)為寫）?，F(xiàn)有下列存儲(chǔ)芯片：寫）。現(xiàn)有下列存儲(chǔ)芯片：ROM（2KX8位，

32、位，4KX4位，位，8KX8位），位），RAM（1KX4位，位，2KX8位，位，4KX8位），及位），及74138譯譯碼器和其他碼器和其他門電路門電路（門電路自定）。試從上述（門電路自定）。試從上述規(guī)格中選用合適芯片，畫出規(guī)格中選用合適芯片，畫出CPU和存儲(chǔ)芯片的和存儲(chǔ)芯片的連接圖。要求：連接圖。要求： （1）最小最小4K地址地址為為系統(tǒng)系統(tǒng)程序區(qū)，程序區(qū)，409616383地址范圍為地址范圍為用戶用戶程序區(qū)；程序區(qū)； （2）指出）指出選用選用的存儲(chǔ)芯片類型及數(shù)量；的存儲(chǔ)芯片類型及數(shù)量； （3）詳細(xì)）詳細(xì)畫出畫出片選邏輯。片選邏輯。 解：解： （1）地址空間分配圖地址空間分配圖： （2）選片選

33、片：ROM：4KX4位：位：2片片； RAM：4KX8位：位：3片片； （3）CPU和存儲(chǔ)器連接邏輯圖和存儲(chǔ)器連接邏輯圖及及片選邏片選邏輯輯：CBA -Y0-Y1-Y2-Y3 15. CPU假設(shè)同上題，現(xiàn)有假設(shè)同上題，現(xiàn)有8片片8KX8位位的的RAM芯片與芯片與CPU相連，試回答：相連，試回答： （1）用）用74138譯碼器畫出譯碼器畫出CPU與存儲(chǔ)芯片與存儲(chǔ)芯片的的連接圖連接圖； （2）寫出每片）寫出每片RAM的的地址范圍地址范圍； （3）如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片）如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫寫入數(shù)據(jù)后，以入數(shù)據(jù)后，以A000H為起始地址的存儲(chǔ)芯片都為起始地址的存儲(chǔ)芯片都有與其有與其相同

34、相同的數(shù)據(jù)，分析的數(shù)據(jù)，分析故障原因故障原因。 （4）根據(jù)（）根據(jù)（1）的連接圖，若出現(xiàn)地址線）的連接圖，若出現(xiàn)地址線A13與與CPU斷線斷線，并，并搭接搭接到到高電平高電平上，將出現(xiàn)上，將出現(xiàn)什么什么后果后果？ 解：解： （1）CPU與存儲(chǔ)器芯片連接邏輯圖：與存儲(chǔ)器芯片連接邏輯圖：R/-WD70A120-MREQA13A14A15 （2）地址空間分配圖：）地址空間分配圖： （3）如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片）如果運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)不論往哪片RAM寫入寫入數(shù)據(jù)后，以數(shù)據(jù)后，以A000H為起始地址的存儲(chǔ)芯片都有與為起始地址的存儲(chǔ)芯片都有與其相同的數(shù)據(jù)，則根本的其相同的數(shù)據(jù)，則根本的故障原因故障原因?yàn)椋涸摯鎯?chǔ)

35、芯為：該存儲(chǔ)芯片的片的片選輸入端片選輸入端很可能很可能總是處于低電平總是處于低電平?？赡艿??？赡艿那闆r有：情況有：1）該片的）該片的-CS端與端與-WE端端錯(cuò)連錯(cuò)連或或短路短路；2）該片的）該片的-CS端與端與CPU的的-MREQ端端錯(cuò)連錯(cuò)連或或短路短路；3）該片的）該片的-CS端與端與地線地線錯(cuò)連錯(cuò)連或或短路短路； 在此，假設(shè)芯片與譯碼器本身都是好的。在此，假設(shè)芯片與譯碼器本身都是好的。 （4）如果地址線）如果地址線A13與與CPU斷線斷線，并，并搭接到高電平搭接到高電平上，將會(huì)出現(xiàn)上，將會(huì)出現(xiàn)A13恒為恒為“1”的的情況。此時(shí)存儲(chǔ)器只能尋址情況。此時(shí)存儲(chǔ)器只能尋址A13=1的地址空的地址空

36、間，間，A13=0的另一半地址空間將永遠(yuǎn)訪問(wèn)不的另一半地址空間將永遠(yuǎn)訪問(wèn)不到到。若對(duì)。若對(duì)A13=0的地址空間進(jìn)行訪問(wèn)，只能的地址空間進(jìn)行訪問(wèn)，只能錯(cuò)誤地訪問(wèn)到錯(cuò)誤地訪問(wèn)到A13=1的對(duì)應(yīng)空間中去。的對(duì)應(yīng)空間中去。 17. 某機(jī)字長(zhǎng)某機(jī)字長(zhǎng)16位位，常規(guī)的存儲(chǔ)空間為，常規(guī)的存儲(chǔ)空間為64K字字，若，若想不改用其他高速的存儲(chǔ)芯片，而使訪存速度提高到想不改用其他高速的存儲(chǔ)芯片，而使訪存速度提高到8倍倍，可采取什么措施？畫圖說(shuō)明。，可采取什么措施？畫圖說(shuō)明。 解：若想不改用高速存儲(chǔ)芯片，而使訪存速度提解：若想不改用高速存儲(chǔ)芯片，而使訪存速度提高到高到8倍，可采取倍，可采取多體交叉存取技術(shù)多體交叉存取

37、技術(shù)，圖示如下：，圖示如下：8體交叉訪問(wèn)時(shí)序：體交叉訪問(wèn)時(shí)序： 23. 畫出畫出RZ、NRZ、NRZ1、PE、FM寫入寫入數(shù)字串?dāng)?shù)字串1011001的的寫入電流波形圖寫入電流波形圖。 解：解：ttttt 24. 以寫入以寫入1001 0110為例，比較調(diào)頻制為例，比較調(diào)頻制和改進(jìn)調(diào)頻制的寫電流波形圖。和改進(jìn)調(diào)頻制的寫電流波形圖。 解：寫電流波形圖如下：解：寫電流波形圖如下：ttt 比較：比較： 1）FM和和MFM寫電流在寫電流在位周期中心處位周期中心處的的變化規(guī)則變化規(guī)則相同相同； 2）MFM制除連續(xù)一串制除連續(xù)一串“0”時(shí)時(shí)兩個(gè)兩個(gè)0周周期交界處期交界處電流電流仍變化仍變化外，外，基本取消了

38、位周期基本取消了位周期起始處的電流變化；起始處的電流變化； 3）FM制記錄一位二進(jìn)制代碼制記錄一位二進(jìn)制代碼最多兩次最多兩次磁翻轉(zhuǎn)，磁翻轉(zhuǎn)，MFM制記錄一位二進(jìn)制代碼制記錄一位二進(jìn)制代碼最多一最多一次次磁翻轉(zhuǎn)，因此磁翻轉(zhuǎn)，因此MFM制的記錄密度可制的記錄密度可提高一提高一倍倍。上圖中示出了在。上圖中示出了在MFM制時(shí)制時(shí)位周期時(shí)間縮位周期時(shí)間縮短一倍短一倍的情況。由圖可知，當(dāng)?shù)那闆r。由圖可知，當(dāng)MFM制記錄密制記錄密度度提高一倍提高一倍時(shí)，其寫電流頻率與時(shí)，其寫電流頻率與FM制的寫電制的寫電流頻率流頻率相當(dāng)相當(dāng)； 4）由于）由于MFM制并不是制并不是每個(gè)位周期都有電流變化，故每個(gè)位周期都有電流

39、變化，故自同步脈沖的分離需依據(jù)自同步脈沖的分離需依據(jù)相鄰相鄰兩個(gè)位周期的讀出信息兩個(gè)位周期的讀出信息產(chǎn)生，產(chǎn)生，自同步技術(shù)比自同步技術(shù)比FM制制復(fù)雜復(fù)雜得多。得多。 25. 畫出畫出調(diào)相制調(diào)相制記錄記錄01100010的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電流電流、記錄記錄磁通磁通、感應(yīng)、感應(yīng)電勢(shì)電勢(shì)、同步同步脈沖及脈沖及讀出讀出代碼等代碼等幾種波形。幾種波形。 解：解：ttttt 26. 磁盤組有磁盤組有六片六片磁盤，每片磁盤，每片有有兩個(gè)兩個(gè)記錄面，存儲(chǔ)區(qū)域記錄面，存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑內(nèi)徑22厘厘米米，外徑外徑33厘米厘米，道密度道密度為為40道道/厘米厘米，內(nèi)層密度內(nèi)層密度為為400位位/厘米厘米，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速2400轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/

40、分分，問(wèn)：，問(wèn)： （1）共有多少）共有多少存儲(chǔ)面存儲(chǔ)面可用？可用？ （2）共有多少）共有多少柱面柱面？ （3）盤組）盤組總存儲(chǔ)容量總存儲(chǔ)容量是多少？是多少？ （4）數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率是多少？是多少？ 解：解： （1）若）若去掉兩個(gè)保護(hù)面去掉兩個(gè)保護(hù)面，則共有：，則共有： 6 X 2 - 2 = 10個(gè)存儲(chǔ)面可用個(gè)存儲(chǔ)面可用； （2）有效存儲(chǔ)區(qū)域）有效存儲(chǔ)區(qū)域 =（33-22）/ 2 = 5.5cm 柱面數(shù)柱面數(shù) = 40道道/cm X 5.5= 220道道 （3）內(nèi)層道周長(zhǎng)）內(nèi)層道周長(zhǎng)=22 = 69.08cm 道容量道容量=400位位/cmX69.08cm = 3454B 面容量面容量=3

41、454B X 220道道 = 759，880B 盤組盤組總?cè)萘靠側(cè)萘?= 759，880B X 10面面 = 7，598，800B（4）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 = 2400轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) / 60秒秒 = 40轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率 = 3454B X 40轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒 = 138，160 B/S 27. 某磁盤存儲(chǔ)器某磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速為為3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分，共有，共有4個(gè)記錄盤面?zhèn)€記錄盤面，每毫米每毫米5道道，每道記錄信息，每道記錄信息12 288字節(jié)字節(jié)，最小磁道直徑為，最小磁道直徑為230mm，共有，共有275道道，求：，求： （1）磁盤存儲(chǔ)器的）磁盤存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量； （2）最高位密度最高位

42、密度（最小磁道的位密度）（最小磁道的位密度）和和最低位密度最低位密度； （3）磁盤）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率； （4）平均等待時(shí)間平均等待時(shí)間。解：解： （1）存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)容量 = 275道道X12 288B/道道X4面面 = 13 516 800B （2）最高位密度最高位密度 = 12 288B/230 = 17B/mm = 136位位/mm（向下取整）（向下取整） 最大磁道直徑最大磁道直徑 =230mm+275道道/5道道 X2 = 230mm + 110mm = 340mm 最低位密度最低位密度 = 12 288B / 340 = 11B/mm = 92位位 / mm （向下取整）（向下

43、取整） （3）磁盤）磁盤數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率 = 12 288B X 3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分 =12 288B X 50轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒=614 400B/S （4）平均等待時(shí)間平均等待時(shí)間 = 1/50 / 2 = 10ms輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng) 1. I/O有哪些編址方式？各有何特點(diǎn)？有哪些編址方式？各有何特點(diǎn)？ 解：常用的解：常用的I/O編址方式有兩種：編址方式有兩種： I/O與內(nèi)與內(nèi)存統(tǒng)一編址和存統(tǒng)一編址和I/O獨(dú)立編址獨(dú)立編址； 特點(diǎn)特點(diǎn)： I/O與內(nèi)存統(tǒng)一編址方式的與內(nèi)存統(tǒng)一編址方式的I/O地址地址采用采用與主存單元地址完全一樣與主存單元地址完全一樣的格式，的格式，I/O設(shè)備設(shè)備和主存占用

44、和主存占用同一個(gè)同一個(gè)地址空間，地址空間，CPU可可像訪問(wèn)主像訪問(wèn)主存一樣存一樣訪問(wèn)訪問(wèn)I/O設(shè)備，設(shè)備，不需要安排專門的不需要安排專門的I/O指指令令。 I/O獨(dú)立編址方式時(shí)機(jī)器為獨(dú)立編址方式時(shí)機(jī)器為I/O設(shè)備專門安設(shè)備專門安排一套完全不同于主存地址格式的地址編碼，排一套完全不同于主存地址格式的地址編碼，此時(shí)此時(shí)I/O地址與主存地址是地址與主存地址是兩個(gè)獨(dú)立的空間兩個(gè)獨(dú)立的空間，CPU需要通過(guò)需要通過(guò)專門的專門的I/O指令指令來(lái)訪問(wèn)來(lái)訪問(wèn)I/O地址空地址空間。間。 6. 字符顯示器的接口電路字符顯示器的接口電路中配有中配有緩沖存儲(chǔ)器緩沖存儲(chǔ)器和和只讀存儲(chǔ)只讀存儲(chǔ)器器，各有何作用？，各有何作用

45、？ 解：顯示緩沖存儲(chǔ)器的作解：顯示緩沖存儲(chǔ)器的作用是支持屏幕掃描時(shí)的反復(fù)用是支持屏幕掃描時(shí)的反復(fù)刷刷新新；只讀存儲(chǔ)器作為；只讀存儲(chǔ)器作為字符發(fā)生字符發(fā)生器器使用，他起著將字符的使用，他起著將字符的ASCII碼轉(zhuǎn)換為字形點(diǎn)陣碼轉(zhuǎn)換為字形點(diǎn)陣信息的作用。信息的作用。 8. 某計(jì)算機(jī)的某計(jì)算機(jī)的I/O設(shè)備采用設(shè)備采用異步串行傳送方式傳送字符信息。異步串行傳送方式傳送字符信息。字符信息的格式為字符信息的格式為一位起始位、一位起始位、七位數(shù)據(jù)位、一位校驗(yàn)位和一位七位數(shù)據(jù)位、一位校驗(yàn)位和一位停止位。停止位。若要求每秒鐘傳送若要求每秒鐘傳送480個(gè)字符個(gè)字符，那么該設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送，那么該設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率為

46、多少？速率為多少？ 解：解：48010=4800位位/秒秒=4800波特；波特； 波特波特是數(shù)據(jù)傳送速率是數(shù)據(jù)傳送速率波特率的波特率的單位單位。 10. 什么是什么是I/O接口接口?為什么為什么要要設(shè)置設(shè)置I/O接口？接口？I/O接口如何接口如何分分類類？ 解：解： I/O接口接口一般指一般指CPU和和I/O設(shè)備間的設(shè)備間的連接部件連接部件； I/O接口接口分類方法很多，主要有：分類方法很多，主要有： 按按數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式分有分有并行并行接接口和口和 串行串行接口接口兩種兩種； 按按數(shù)據(jù)傳送的控制方式數(shù)據(jù)傳送的控制方式分有分有程序控制程序控制接口、接口、程序中斷程序中斷接口、接口、DM

47、A接口三種。接口三種。 12. 結(jié)合結(jié)合程序查詢方式的接口程序查詢方式的接口電路，說(shuō)明其工電路，說(shuō)明其工作過(guò)程。作過(guò)程。 解：解：程序查詢接口工作過(guò)程程序查詢接口工作過(guò)程如下（以輸入為如下（以輸入為例）：例）： 1）CPU發(fā)發(fā)I/O地址地址地址總線地址總線接口接口設(shè)備選設(shè)備選擇器譯碼擇器譯碼選中，發(fā)選中，發(fā)SEL信號(hào)信號(hào)開(kāi)命令接收門；開(kāi)命令接收門； 2）CPU發(fā)發(fā)啟動(dòng)啟動(dòng)命令命令 D置置0，B置置1 接口向設(shè)接口向設(shè)備發(fā)啟動(dòng)命令備發(fā)啟動(dòng)命令設(shè)備開(kāi)始工作；設(shè)備開(kāi)始工作； 3）CPU等待等待，輸入設(shè)備讀出數(shù)據(jù)，輸入設(shè)備讀出數(shù)據(jù) DBR； 4）外設(shè)工作）外設(shè)工作完成完成，完成信號(hào)，完成信號(hào)接口接口

48、B置置0，D置置1； 5）準(zhǔn)備）準(zhǔn)備就緒就緒信號(hào)信號(hào)控制總線控制總線 CPU； 6）輸入輸入：CPU通過(guò)通過(guò)輸入指令輸入指令（IN）將）將DBR中的中的數(shù)據(jù)取走；數(shù)據(jù)取走； 若為若為輸出輸出，除數(shù)據(jù)傳送方向相反以外，其他操作，除數(shù)據(jù)傳送方向相反以外，其他操作與輸入類似。工作過(guò)程如下：與輸入類似。工作過(guò)程如下： 1）CPU發(fā)發(fā)I/O地址地址地址總線地址總線接口接口設(shè)備選擇設(shè)備選擇器譯碼器譯碼選中，發(fā)選中，發(fā)SEL信號(hào)信號(hào)開(kāi)命令接收門；開(kāi)命令接收門； 2）輸出輸出： CPU通過(guò)通過(guò)輸出指令輸出指令（OUT）將數(shù)據(jù)放）將數(shù)據(jù)放入接口入接口DBR中；中； 3）CPU發(fā)發(fā)啟動(dòng)啟動(dòng)命令命令 D置置0，B置

49、置1 接口向設(shè)接口向設(shè)備發(fā)啟動(dòng)命令備發(fā)啟動(dòng)命令設(shè)備開(kāi)始工作；設(shè)備開(kāi)始工作； 4）CPU等待等待，輸出設(shè)備將數(shù)據(jù)，輸出設(shè)備將數(shù)據(jù)從從 DBR取走；取走； 5）外設(shè)工作）外設(shè)工作完成完成，完成信號(hào)，完成信號(hào)接口接口 B置置0，D置置1； 6）準(zhǔn)備）準(zhǔn)備就緒就緒信號(hào)信號(hào)控制總線控制總線 CPU，CPU可通可通過(guò)指令過(guò)指令再次再次向接口向接口DBR輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)行第二次傳送。輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)行第二次傳送。 13. 說(shuō)明說(shuō)明中斷向量地址中斷向量地址和和入口地址入口地址的區(qū)別的區(qū)別和聯(lián)系。和聯(lián)系。 解：解： 中斷向量地址和入口地址的中斷向量地址和入口地址的區(qū)別區(qū)別： 向量地址向量地址是硬件電路（向量編碼器）產(chǎn)是

50、硬件電路（向量編碼器）產(chǎn)生的中斷源的內(nèi)存地址編號(hào)，生的中斷源的內(nèi)存地址編號(hào)，中斷入口地址中斷入口地址是中斷服務(wù)程序首址。是中斷服務(wù)程序首址。 中斷向量地址和入口地址的中斷向量地址和入口地址的聯(lián)系聯(lián)系： 中斷向量地址可理解為中斷服務(wù)程序中斷向量地址可理解為中斷服務(wù)程序入入口地址指示器口地址指示器（入口地址的地址），通過(guò)它（入口地址的地址），通過(guò)它訪存可獲得中斷服務(wù)程序入口地址。訪存可獲得中斷服務(wù)程序入口地址。 14. 在什么條件下，在什么條件下，I/O設(shè)備可以向設(shè)備可以向CPU提出提出中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求？ 解：解：I/O設(shè)備向設(shè)備向CPU提出中斷請(qǐng)求的提出中斷請(qǐng)求的條件條件是：是：I/O接口中的設(shè)

51、備工作完成狀態(tài)為接口中的設(shè)備工作完成狀態(tài)為1（D=1），中斷屏蔽碼為），中斷屏蔽碼為0 （MASK=0），且），且CPU查詢中斷時(shí)，中斷請(qǐng)求觸發(fā)器狀態(tài)為查詢中斷時(shí)，中斷請(qǐng)求觸發(fā)器狀態(tài)為1（INTR=1）。）。 15. 什么是什么是中斷允許觸發(fā)器中斷允許觸發(fā)器？它有何作用？它有何作用？ 解：中斷允許觸發(fā)器是解：中斷允許觸發(fā)器是CPU中斷系統(tǒng)中中斷系統(tǒng)中的一個(gè)部件，他起著開(kāi)關(guān)中斷的作用（即中斷的一個(gè)部件，他起著開(kāi)關(guān)中斷的作用（即中斷總開(kāi)關(guān)總開(kāi)關(guān)，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的分開(kāi)分開(kāi)關(guān)關(guān)）。）。 16. 在什么在什么條件條件和什么和什么時(shí)間時(shí)間，CPU可以可以響響應(yīng)應(yīng)I

52、/O的中斷請(qǐng)求？的中斷請(qǐng)求？ 解：解：CPU響應(yīng)響應(yīng)I/O中斷請(qǐng)求的中斷請(qǐng)求的條件和時(shí)間條件和時(shí)間是：當(dāng)中斷允許狀態(tài)為是：當(dāng)中斷允許狀態(tài)為1（EINT=1），且），且至少至少有一個(gè)中斷請(qǐng)求有一個(gè)中斷請(qǐng)求被查到，則在被查到，則在一條指令執(zhí)行完一條指令執(zhí)行完時(shí)，響應(yīng)中斷。時(shí)，響應(yīng)中斷。 17. 某系統(tǒng)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣處理，每某系統(tǒng)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣處理，每抽取一個(gè)輸入數(shù)據(jù)，抽取一個(gè)輸入數(shù)據(jù)，CPU就要中斷處理一次，就要中斷處理一次，將取樣的數(shù)據(jù)存至存儲(chǔ)器的緩沖區(qū)中，該中斷將取樣的數(shù)據(jù)存至存儲(chǔ)器的緩沖區(qū)中，該中斷處理需處理需P秒秒。此外，緩沖區(qū)內(nèi)每存儲(chǔ)。此外，緩沖區(qū)內(nèi)每存儲(chǔ)N個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)，主程序

53、就要將其取出進(jìn)行處理，這個(gè)處理需主程序就要將其取出進(jìn)行處理，這個(gè)處理需Q秒秒。試問(wèn)該系統(tǒng)可以。試問(wèn)該系統(tǒng)可以跟蹤到每秒多少次中斷請(qǐng)跟蹤到每秒多少次中斷請(qǐng)求？求？ 解：這是一道求解：這是一道求中斷飽和度中斷飽和度的題，要的題，要注意注意主程序?qū)?shù)據(jù)的處主程序?qū)?shù)據(jù)的處理不是中斷處理，因此理不是中斷處理，因此Q秒不能秒不能算在中斷次數(shù)內(nèi)。算在中斷次數(shù)內(nèi)。 N個(gè)數(shù)據(jù)所需的處理時(shí)間個(gè)數(shù)據(jù)所需的處理時(shí)間=PN+Q秒秒 平均每個(gè)數(shù)據(jù)所需處理時(shí)間平均每個(gè)數(shù)據(jù)所需處理時(shí)間= （PN+Q） /N秒；秒； 求倒數(shù)得：求倒數(shù)得： 該系統(tǒng)該系統(tǒng)跟蹤到的每秒中斷請(qǐng)求跟蹤到的每秒中斷請(qǐng)求數(shù)數(shù)=N/（PN+Q）次。）次。

54、19. 在程序中斷方式中，磁盤申請(qǐng)中在程序中斷方式中，磁盤申請(qǐng)中斷的優(yōu)先權(quán)高于打印機(jī)。當(dāng)打印機(jī)正在斷的優(yōu)先權(quán)高于打印機(jī)。當(dāng)打印機(jī)正在進(jìn)行打印時(shí)，磁盤申請(qǐng)中斷請(qǐng)求。試問(wèn)進(jìn)行打印時(shí)，磁盤申請(qǐng)中斷請(qǐng)求。試問(wèn)是否要將打印機(jī)輸出停下來(lái)是否要將打印機(jī)輸出停下來(lái)，等磁盤操，等磁盤操作結(jié)束后，打印機(jī)輸出才能繼續(xù)進(jìn)行？作結(jié)束后，打印機(jī)輸出才能繼續(xù)進(jìn)行？為什么？為什么？ 解：這是一道解：這是一道多重中斷多重中斷的題，由于的題，由于磁盤中斷的優(yōu)先權(quán)高于打印機(jī)，因此磁盤中斷的優(yōu)先權(quán)高于打印機(jī)，因此應(yīng)應(yīng)將打印機(jī)輸出停下來(lái)將打印機(jī)輸出停下來(lái)，等磁盤操作結(jié)束，等磁盤操作結(jié)束后，打印機(jī)輸出才能繼續(xù)進(jìn)行。因?yàn)榇蚝?，打印機(jī)輸出才

55、能繼續(xù)進(jìn)行。因?yàn)榇蛴C(jī)的速度比磁盤輸入輸出的速度慢，印機(jī)的速度比磁盤輸入輸出的速度慢，并且暫停打印不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。并且暫停打印不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。 22. CPU對(duì)對(duì)DMA請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的響請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)時(shí)間是否一樣是否一樣？為什么？為什么？ 解：解： CPU對(duì)對(duì)DMA請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的請(qǐng)求和中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間不一樣不一樣，因?yàn)閮煞N方式的交換速，因?yàn)閮煞N方式的交換速度相差很大，因此度相差很大，因此CPU必須以更短的時(shí)間必須以更短的時(shí)間間隔查詢并響應(yīng)間隔查詢并響應(yīng)DMA請(qǐng)求（請(qǐng)求（一個(gè)存取周期一個(gè)存取周期末末）。）。 24. DMA的工作方式中，的工作方式中，CPU暫停方暫停方

56、式和周期挪用方式的式和周期挪用方式的數(shù)據(jù)傳送流程數(shù)據(jù)傳送流程有何不有何不同？畫圖說(shuō)明。同？畫圖說(shuō)明。 解：兩種解：兩種DMA方式的工作流程見(jiàn)下頁(yè)，方式的工作流程見(jiàn)下頁(yè)，其其主要區(qū)別在于傳送階段，現(xiàn)行程序是否主要區(qū)別在于傳送階段，現(xiàn)行程序是否完全停止訪存。完全停止訪存。停止停止CPU訪存訪存方式的方式的DMA工作流程如下：工作流程如下：現(xiàn)行程序現(xiàn)行程序 CPU DMAC I/O讓出讓出總線總線 CPU DMAC I/O B C D周期竊取方式的周期竊取方式的DMA工作流程如下：工作流程如下：現(xiàn)行程序現(xiàn)行程序 CPU DMAC I/O CPU DMAC I/O B C D 25. 假設(shè)某設(shè)備向假設(shè)

57、某設(shè)備向CPU傳送信息的最高傳送信息的最高頻率是頻率是40K次次/秒秒，而相應(yīng)的中斷處理程序其，而相應(yīng)的中斷處理程序其執(zhí)行時(shí)間為執(zhí)行時(shí)間為40 s，試問(wèn)該外設(shè)，試問(wèn)該外設(shè)是否可用程序是否可用程序中斷中斷方式與主機(jī)交換信息，為什么？方式與主機(jī)交換信息，為什么？ 解：該設(shè)備向解：該設(shè)備向CPU傳送信息的時(shí)間間隔傳送信息的時(shí)間間隔 =1/40K=0.025103=25 s 40 s 則：該外設(shè)則：該外設(shè)不能用程序中斷方式不能用程序中斷方式與主機(jī)與主機(jī)交換信息，因?yàn)槠渲袛嗵幚沓绦虻膱?zhí)行速度交換信息，因?yàn)槠渲袛嗵幚沓绦虻膱?zhí)行速度比該外設(shè)的交換速度慢。比該外設(shè)的交換速度慢。 26. 設(shè)磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為設(shè)磁

58、盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分，分，分8個(gè)扇區(qū)個(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)存儲(chǔ)，每扇區(qū)存儲(chǔ)1K字節(jié)字節(jié)，主存與磁盤存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送的寬度為主存與磁盤存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送的寬度為16位位（即每次傳送（即每次傳送16位）。假設(shè)一條位）。假設(shè)一條指令最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間是指令最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間是25 s，是否可采，是否可采用用一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)響應(yīng)一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)響應(yīng)DMA請(qǐng)求請(qǐng)求的方案，為什么？若不行，應(yīng)采取什么的方案，為什么？若不行，應(yīng)采取什么方案？方案？ 解：先算出磁盤傳送速度，然后和指解：先算出磁盤傳送速度，然后和指令執(zhí)行速度進(jìn)行比較得出結(jié)論。令執(zhí)行速度進(jìn)行比較得出結(jié)論。道容量道容量=1KB8 16 =1K 8 8 16

59、=1K 4=4K字字?jǐn)?shù)傳率數(shù)傳率=4K字字3000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分 =4K字字50轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/秒秒 =200K字字/秒秒一個(gè)字的傳送時(shí)間一個(gè)字的傳送時(shí)間=1/200K字字/秒秒=5 s 5 s 1/2； （2）X 1/8； （3）1/4 X 1/16 解：解： （1）若要）若要X 1/2，只要，只要a1=1，a2a6不全為不全為0即可（即可（a2 or a3 or a4 or a5 or a6 = 1）；）； （2）若要）若要X 1/8，只要只要a1a3不全為不全為0即可（即可（a1 or a2 or a3 =1），）， a4a6可任取可任取0或或1；（3）若要）若要1/4 X 1/16，只要，只要a1=

60、0，a2可任可任取取0或或1； 當(dāng)當(dāng)a2=0時(shí)，若時(shí)，若a3=0，則必須，則必須a4=1，且且a5、a6不全為不全為0（a5 or a6=1；若；若a3=1，則，則a4a6可任可任取取0或或1； 當(dāng)當(dāng)a2=1時(shí)，時(shí)， a3a6可任取可任取0或或1。 3. 設(shè)設(shè)x為整數(shù)，為整數(shù)，x補(bǔ)補(bǔ)=1，x1x2x3x4x5，若要，若要求求 x -16，試問(wèn)，試問(wèn) x1x5 應(yīng)取何值？應(yīng)取何值？ 解：若要解：若要x -16，需，需 x1=0，x2x5 任意。任意。（注：（注：負(fù)數(shù)絕對(duì)值大的反而小負(fù)數(shù)絕對(duì)值大的反而小。）。） 4. 設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為設(shè)機(jī)器數(shù)字長(zhǎng)為8位（含位（含1位符號(hào)位在位符號(hào)位在內(nèi)），寫出對(duì)應(yīng)下