計算機(jī)組成原理第五章部分課后題答案(唐朔飛版)

5.1I/O設(shè)備有哪些編址方式，各有何特點？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。5.3I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息時，共有哪幾種控制方式？簡述它們的特點?！こ绦蛑苯涌刂品绞剑阂卜Q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)備服務(wù)可明顯提高CPU的利用率，在一定程度上實現(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，服務(wù)開銷時間大DMA方式與中斷方式一樣，實現(xiàn)了主機(jī)和I/O設(shè)備的并行工作，由于DMA方式直接依靠硬件實現(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比較程序查詢方式、程序中斷方式和DMA方式對CPU工作效率的影響?！こ绦虿樵兎绞剑褐饕糜贑PU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)比較忙的情況下，尤其適合實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。若要求每秒鐘傳送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接口的功能和基本組成?！/O接口功能選址功能傳送指令功能傳送數(shù)據(jù)功能反映I/O設(shè)備工作狀態(tài)的功能·I/O接口基本組成設(shè)備選擇電路、命令寄存器和命令譯碼器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器、設(shè)備狀態(tài)標(biāo)記觸發(fā)器5.13說明中斷向量地址和入口地址的區(qū)別和聯(lián)系?！ぶ袛嘞蛄康刂泛腿肟诘刂返膮^(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服務(wù)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服務(wù)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服務(wù)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)向量地址表。5.20比較単重中斷和多重中斷服務(wù)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，意味著在整個中斷服務(wù)處理過程中，不能再響應(yīng)其他中斷源的請求。程序執(zhí)行時間為40μs，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=25μs向CPU傳送一次信息，如果采用程序中斷執(zhí)行方式，需40μs(>25μs)才能處理一次數(shù)據(jù)，從而造成數(shù)據(jù)丟失，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25μs，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？若不行，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=5μs5μs<<25μs，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個方面比較程序中斷方式和DMA方式的區(qū)別。程序中斷方式的數(shù)據(jù)傳送主要依賴軟件，DMA主要依賴硬件。程序中斷傳送數(shù)據(jù)的基本單位為字或字節(jié)，DMA為數(shù)據(jù)塊。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)行；DMA方式時，CPU與I/O設(shè)備并行工作，現(xiàn)行