江西財(cái)經(jīng)大學(xué)第9章 輸入輸出系統(tǒng)-習(xí)題

計(jì)算機(jī)組成原理朱華貴2017年11月30日計(jì)算機(jī)組成原理第9章輸入輸出系統(tǒng)朱華貴2017年11月30日計(jì)算機(jī)組成原理１、什么是計(jì)算機(jī)的輸入輸出系統(tǒng)？輸入輸出設(shè)備有哪些編址方式？有什么特點(diǎn)？答：計(jì)算機(jī)的輸入輸出系統(tǒng)包括輸入輸出接口和輸入輸出信息傳送控制方式等，它們是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最具有多樣性和復(fù)雜性的部分。輸入輸出設(shè)備有兩種編址方式：I／O映射方式（獨(dú)立編址）和存儲(chǔ)器映射方式（統(tǒng)一編址），獨(dú)立編址的優(yōu)點(diǎn)是I／O指令和訪存指令容易區(qū)分，外設(shè)地址線少，譯碼簡單，主存空間不會(huì)減少，缺點(diǎn)是控制線增加了I／O讀和I／O寫信號(hào)；統(tǒng)一編址的優(yōu)點(diǎn)是總線結(jié)構(gòu)簡單，全部訪存類指令都可用于控制外設(shè)，可直接對(duì)外設(shè)寄存器進(jìn)行各種運(yùn)算，占用主存一部分地址，縮小了可用的主存空間。２、什么是I／O接口？I／O接口有哪些特點(diǎn)和功能？接口有哪些類型？答：I／O接口是主機(jī)和外設(shè)之間的交接界面，通過接口可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)之間的信息交換。接口的基本功能有：實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)的通信聯(lián)絡(luò)控制；進(jìn)行地址譯碼和設(shè)備選擇；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖；完成數(shù)據(jù)格式的變換；傳遞控制命令和狀態(tài)信息。接口按數(shù)據(jù)傳送方式分類，有串行接口和并行接口；按控制方式分類，有程序查詢接口、程序中斷接口、DMA接口；按靈活性分類，有可編程接口和不可編程接口；按通用性分類，有通用接口和專用接口；按I／O信號(hào)分類，有數(shù)字接口和模擬接口；按應(yīng)用分類，有運(yùn)行輔助接口、用戶交互接口、傳感接口、控制接口。３、并行接口和串行接口實(shí)質(zhì)上的區(qū)別是什么？其界面如何劃分？各有什么特點(diǎn)？答：有串行接口和并行接口。兩者的實(shí)質(zhì)區(qū)別在于外設(shè)和接口一側(cè)的傳送方式不同，而在主機(jī)和接口一側(cè)，數(shù)據(jù)總是并行傳送的。在并行接口中，外設(shè)和接口間的傳送寬度是一個(gè)字節(jié)（或字）的所有位，一次傳輸?shù)男畔⒘看?，但?shù)據(jù)線的數(shù)目將隨著傳送數(shù)據(jù)寬度的增加而增加。在串行接口中，外設(shè)和接口間的數(shù)據(jù)是一位一位串行傳送的，一次傳輸?shù)男畔⒘啃。恍枰桓鶖?shù)據(jù)線。在遠(yuǎn)程終端和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備離主機(jī)較遠(yuǎn)的場合下，用串行接口比較經(jīng)濟(jì)劃算。４、I／O數(shù)據(jù)傳送可以采用哪些方式？它們各有什么特點(diǎn)及應(yīng)用場所？試比較之。答：主機(jī)和外設(shè)之間的信息傳送控制方式，經(jīng)歷了由低級(jí)到高級(jí)、由簡單到復(fù)雜、由集中管理到各部件分散管理的發(fā)展過程，按其發(fā)展的先后次序和主機(jī)與外設(shè)并行工作的程度，可以分為４種。程序查詢方式是主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行信息交換的最簡單方式，輸入和輸出完全是通過CPU執(zhí)行程序來完成的。這種方式控制簡單，但外設(shè)和主機(jī)不能同時(shí)工作，系統(tǒng)效率很低，因此，僅適用于外設(shè)的數(shù)目不多、對(duì)I／O處理的實(shí)時(shí)要求不高、CPU的操作任務(wù)比較單一、并不很忙的情況。程序中斷方式無需等待查詢，外設(shè)在做好輸入輸出準(zhǔn)備時(shí)，向主機(jī)發(fā)中斷請(qǐng)求，主機(jī)接到請(qǐng)求后就暫時(shí)中止原來執(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的程序繼續(xù)執(zhí)行。程序中斷不僅適用于外部設(shè)備的輸入輸出操作，也適用于對(duì)外界發(fā)生的隨機(jī)事件的處理。由于完成一次程序中斷還需要許多輔助操作，因此主要適用于中、低速外設(shè)。DMA方式是在主存和外設(shè)之間開辟直接的數(shù)據(jù)通路，可以進(jìn)行基本上不需要CPU介入的主存和外設(shè)之間的信息傳送，這樣不僅能保證CPU的高效率，而且能滿足高速外設(shè)的需要。DMA方式只能進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)傳送操作，在數(shù)據(jù)塊傳送的起始和結(jié)束時(shí)還需CPU及中斷系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理和后處理。I／O通道控制方式是DMA方式的進(jìn)一步發(fā)展，在系統(tǒng)中設(shè)有通道控制部件，每個(gè)通道掛若干外設(shè)，主機(jī)在執(zhí)行I／O操作時(shí)，只需啟動(dòng)有關(guān)通道，通道將執(zhí)行通道程序，從而完成I／O操作。５、程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式各自適用什么范圍？下面這些結(jié)論正確嗎？為什么？（１）程序中斷方式能提高CPU利用率，所以在設(shè)置了中斷方式后就沒有再應(yīng)用程序查詢方式的必要了。答：程序查詢方式、程序中斷方式、DMA方式各自適用的范圍見前述。（１）不正確。程序查詢方式接口簡單，可用于外設(shè)與主機(jī)速度相差不大，且外設(shè)數(shù)量很少的情況。（２）DMA方式能處理高速外部設(shè)備與主存間的數(shù)據(jù)傳送，高速工作性能往往能覆蓋低速工作要求，所以DMA方式可以完全取代程序中斷方式。（２不正確。DMA方式用于高速外部設(shè)備與主存間的數(shù)據(jù)傳送，但DMA結(jié)束時(shí)仍需程序中斷方式做后處理。６、什么是程序查詢I／O傳送方式？試舉例說明其工作原理，它有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？答：程序查詢方式是主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行信息交換的最簡單方式，程序查詢方式的核心問題在于需要不斷地查詢I／O設(shè)備是否準(zhǔn)備就緒。CPU利用程序查詢方式從硬盤上讀取一個(gè)數(shù)據(jù)的過程是：CPU首先啟動(dòng)鍵盤工作，然后測試鍵盤狀態(tài)，若鍵盤數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備就緒，則輸入緩沖寄存器的內(nèi)容不可以使用，繼續(xù)查詢；若鍵盤數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備就緒，則執(zhí)行輸入指令取走該數(shù)據(jù)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，節(jié)省硬件，缺點(diǎn)是系統(tǒng)效率低。

７、圖9-5（主教材第287頁）是以程序查詢方式實(shí)現(xiàn)與多臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的流程圖，試分析這種處理方式存在的問題以及改進(jìn)措施。答：若有多個(gè)外設(shè)需要用查詢方式工作時(shí)，CPU巡回檢測各個(gè)外設(shè)，逐個(gè)進(jìn)行查詢，發(fā)現(xiàn)哪個(gè)外設(shè)準(zhǔn)備就緒，就對(duì)該外設(shè)實(shí)施數(shù)據(jù)傳送，然后再對(duì)下一個(gè)外設(shè)查詢，依次循環(huán)。在整個(gè)查詢過程中，CPU不能做別的事。如果某一外設(shè)剛好在查詢過自己之后才處于就緒狀態(tài)，那么它就必須等CPU查詢完其他外設(shè)后再次查詢自己時(shí)，才能讓CPU為它服務(wù)，這對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的外設(shè)來說，就可能丟失數(shù)據(jù)。改進(jìn)的措施可以采用增加緩沖寄存器的方法。８、如果采用程序查詢方式從磁盤上輸入一組數(shù)據(jù)，設(shè)主機(jī)執(zhí)行指令的平均速度為１００萬條指令每秒，試問從磁盤上讀出相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的最短允許時(shí)間間隔是多少？若改為中斷式輸入，這個(gè)間隔是更短些還是更長些？由此可得出什么結(jié)論？答：指令的平均執(zhí)行時(shí)間為１μs，若采用程序查詢方式，每傳送一個(gè)數(shù)據(jù)至少需要５條指令，則從磁盤上讀出相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的最短允許時(shí)間間隔為５μs。若改為中斷方式輸入，這個(gè)間隔不會(huì)縮短，只會(huì)延長。由此可知，中斷方式并不適合磁盤這類高速外設(shè)使用。９、什么是中斷？外部設(shè)備如何才能產(chǎn)生中斷？答：中斷是指：計(jì)算機(jī)執(zhí)行現(xiàn)行程序的過程中，出現(xiàn)某些急需處理的異常情況和特殊請(qǐng)求，CPU暫時(shí)中止現(xiàn)行程序，而轉(zhuǎn)去對(duì)隨機(jī)發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，在處理完畢后，CPU將自動(dòng)返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行。外部設(shè)備（中斷源）準(zhǔn)備就緒后會(huì)主動(dòng)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。通常由外設(shè)的完成信號(hào)將相應(yīng)的中斷請(qǐng)求觸發(fā)器置成“１”狀態(tài)，表示該中斷源向CPU提出中斷請(qǐng)求。１０、中斷為什么要判優(yōu)？有哪些具體的判優(yōu)方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU在任何瞬間只能響應(yīng)一個(gè)中斷源的請(qǐng)求，所以需要把全部中斷源按中斷的性質(zhì)和輕重緩急安排優(yōu)先級(jí)，以保證響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。中斷判優(yōu)的方法可分為：軟件判優(yōu)法和硬件判優(yōu)法。前者簡單，可以靈活地修改中斷源的優(yōu)先級(jí)別，但查詢、判優(yōu)完全是靠程序?qū)崿F(xiàn)的，不但占用CPU時(shí)間，而且判優(yōu)速度慢。后者可節(jié)省CPU時(shí)間，速度快，但是需要硬件判優(yōu)電路，成本較高。１０、中斷為什么要判優(yōu)？有哪些具體的判優(yōu)方法？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：當(dāng)多個(gè)中斷源同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU在任何瞬間只能響應(yīng)一個(gè)中斷源的請(qǐng)求，所以需要把全部中斷源按中斷的性質(zhì)和輕重緩急安排優(yōu)先級(jí)，以保證響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。中斷判優(yōu)的方法可分為：軟件判優(yōu)法和硬件判優(yōu)法。前者簡單，可以靈活地修改中斷源的優(yōu)先級(jí)別，但查詢、判優(yōu)完全是靠程序?qū)崿F(xiàn)的，不但占用CPU時(shí)間，而且判優(yōu)速度慢。后者可節(jié)省CPU時(shí)間，速度快，但是需要硬件判優(yōu)電路，成本較高。１１、CPU響應(yīng)中斷應(yīng)具備哪些條件？答：①CPU接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)；②CPU允許中斷；③一條指令執(zhí)行完畢。１２、什么叫中斷隱指令？中斷隱指令有哪些功能？中斷隱指令如何實(shí)現(xiàn)？答：CPU響應(yīng)中斷之后，經(jīng)過某些操作，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，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。其所完成的操作主要有：①保存斷點(diǎn)；②暫不允許中斷；③引出中斷服務(wù)程序。１３、什么是中斷向量？中斷向量如何形成？向量中斷和非向量中斷有何差異？答：中斷向量是指向量中斷在中斷事件在提出中斷請(qǐng)求時(shí)，通過硬件向主機(jī)提供的中斷向量地址。中斷向量由中斷源的有關(guān)硬件電路形成。向量中斷和非向量中斷的區(qū)別在于：前者是指那些中斷服務(wù)程序的入口地址是由中斷事件自己提供的中斷；后者是指中斷事件不能直接提供中斷服務(wù)程序入口地址的中斷。１４、在程序中斷處理中，要做到現(xiàn)行程序向中斷服務(wù)程序過渡和中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢返回現(xiàn)行程序，必須進(jìn)行哪些關(guān)鍵性操作？一般采用什么方法實(shí)現(xiàn)這些操作？答：最關(guān)鍵的操作有保存斷點(diǎn)，適時(shí)開、關(guān)中斷，保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場等，其中部分工作由硬件完成，部分工作由軟件完成。１５、假定某機(jī)的中斷處理方式是將斷點(diǎn)存入０００００Q單元，并從７７７７７Q單元取出指令（即中斷服務(wù)程序的第一條指令）執(zhí)行。試排出完成此功能的中斷周期微操作序列，并判斷出中斷服務(wù)程序的第一條指令是何指令（假定主存容量為２１５個(gè)單元）？答：中斷周期微操作序列：０００００Q→MAR（PC）→MDRWRITE０→EINT７７７７７Q→PC中斷服務(wù)程序的第一條指令必須是一條無條件轉(zhuǎn)移指令，否則PC＋１將會(huì)變?yōu)?00000，斷點(diǎn)被當(dāng)成指令。１６、假設(shè)有１、２兩個(gè)設(shè)備，其優(yōu)先級(jí)為設(shè)備１＞設(shè)備２，若它們同時(shí)提出中斷請(qǐng)求，試說明中斷處理過程，畫出其中斷處理過程示意圖，并標(biāo)出斷點(diǎn)。答：中斷處理過程示意圖見圖9-１５。17、設(shè)某計(jì)算機(jī)有4個(gè)中斷源，優(yōu)先級(jí)為1→2→3→4降序排列，若1、2、3、4中斷源的服務(wù)程序中對(duì)應(yīng)得屏蔽字分別為1110、0100、0110、1111，試寫出這4個(gè)中斷源的中斷處理次序（按降序排列）。若4個(gè)中斷源同時(shí)有中斷請(qǐng)求，畫出CPU執(zhí)行程序的軌跡。答：中斷處理次序：4→1→3→2L1L2L3L4現(xiàn)行程序L1L2L3L4１8、現(xiàn)有A、B、C、D共４個(gè)中斷源，其優(yōu)先級(jí)由高向低按A、B、C、D順序排列。若中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間為20μs，請(qǐng)根據(jù)圖所示時(shí)間軸給出的中斷源請(qǐng)求中斷的時(shí)刻，畫出CPU執(zhí)行程序的軌跡。答：CPU執(zhí)行程序的軌跡如圖所示。中斷請(qǐng)求時(shí)間軸CPU執(zhí)行程序的軌跡19、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)椋篖０最高、L１次之、??、L４最低?，F(xiàn)在要求將中斷處理次序改為L１→L３→L０→L４→L２，試問：（１）各級(jí)中斷服務(wù)程序中的各中斷屏蔽碼應(yīng)如何設(shè)置（設(shè)每級(jí)對(duì)應(yīng)一位，當(dāng)該位為“０”，表示中斷允許；當(dāng)該位為“１”，表示中斷屏蔽）？（２）若這５級(jí)同時(shí)都發(fā)出中斷請(qǐng)求，試畫出進(jìn)入各級(jí)中斷處理過程示意圖。答：（１）各級(jí)中斷服務(wù)程序中的各中斷屏蔽碼設(shè)置如表所示2）５級(jí)中斷同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求，各級(jí)中斷處理過程示意如圖所示。中斷屏蔽碼20、實(shí)現(xiàn)多重中斷應(yīng)具備何種條件？如有A、B、C、D共４級(jí)中斷，A的優(yōu)先級(jí)最高，B次之，??，D最低。如在程序執(zhí)行過程中，C和D同時(shí)申請(qǐng)中斷，該先響應(yīng)哪級(jí)中斷？如正在處理該中斷時(shí)，A、B又同時(shí)有中斷請(qǐng)求，試畫出該多級(jí)中斷處理的流程來。答：多重中斷又稱為中斷嵌套，在執(zhí)行某個(gè)中斷服務(wù)程序的過程中，CPU可去響應(yīng)級(jí)別更高的中斷請(qǐng)求。多級(jí)中斷處理的流程如圖所示。

21、CPU響應(yīng)DMA請(qǐng)求和響應(yīng)中斷請(qǐng)求有什么區(qū)別？為什么通常使DMA請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)高于中斷請(qǐng)求？答：對(duì)中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間只能發(fā)生在每條指令執(zhí)行完畢時(shí)，而對(duì)DMA請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間可以發(fā)生在每個(gè)機(jī)器周期結(jié)束時(shí)。DMA方式常用于高速外設(shè)的成組數(shù)據(jù)傳送，如果不及時(shí)處理將丟失信息，所以DMA請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)應(yīng)高于中斷請(qǐng)求。22、什么是DMA傳送方式？試比較常用的３種DMA傳送方法的優(yōu)缺點(diǎn)？答：DMA傳送方式是在外設(shè)和主存之間開辟一條“直接數(shù)據(jù)通道”，在不需要CPU干預(yù)也不需要軟件介入的情況下在兩者之間進(jìn)行的高速數(shù)據(jù)傳送方式。常用的DMA傳送方法有：CPU停止訪問主存法、存儲(chǔ)器分時(shí)法和周期挪用法。CPU停止訪問主存法適用于高速外設(shè)的成組傳送，可以減少系統(tǒng)總線控制權(quán)的交換次數(shù)，有利于提高輸入輸出的速度。存儲(chǔ)器分時(shí)法無需申請(qǐng)和歸還總線，可在CPU不知不覺中進(jìn)行了DMA傳送；但這種方法需要主存在原來的存取周期內(nèi)為兩個(gè)部件服務(wù)，如果要維持CPU的訪存速度不變，就要求主存的工作速度提高一倍。另外，由于大多數(shù)外設(shè)的速度都不能與CPU相匹配，所以供DMA使用的時(shí)間片可能成為空操作，將會(huì)造成一些不必要的浪費(fèi)。周期挪用法是前兩種方法的折中。23、實(shí)現(xiàn)DMA傳送需要哪些硬件支持？答：DMA傳送需要DMA控制器的支持。DMA控制器中主要有下面各部分。主存地址計(jì)數(shù)器：用來存放待交換數(shù)據(jù)的主存地址。傳送長度計(jì)數(shù)器：用來記錄傳送數(shù)據(jù)塊的長度。數(shù)據(jù)緩沖寄存器：用來暫存每次傳送的數(shù)據(jù)。DMA請(qǐng)求觸發(fā)器：每當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后給出一個(gè)控制信號(hào)，使DMA請(qǐng)求觸發(fā)器置位。控制／狀態(tài)邏輯：用于指定傳送方向，修改傳送參數(shù)，并對(duì)DMA請(qǐng)求信號(hào)和CPU響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)和同步。中斷機(jī)構(gòu)：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送完畢后觸發(fā)中斷機(jī)構(gòu)，向CPU提出中斷請(qǐng)求，CPU將進(jìn)行DMA傳送的結(jié)束處理。24、簡述DMA傳送的工作過程。答：DMA傳送的工作過程為：①DMA預(yù)處理：在DMA傳送之前必須要做準(zhǔn)備工作，即初始化。CPU首先執(zhí)行幾條I／O指令，用于測試外設(shè)的狀態(tài)、向DMA控制器的有關(guān)寄存器設(shè)置初值、設(shè)置傳送方向、啟動(dòng)該外部設(shè)備等。在這些工作完成之后，CPU繼續(xù)執(zhí)行原來的程序，由外設(shè)向DMA控制器發(fā)DMA請(qǐng)求，再由DMA控制器向CPU發(fā)總線請(qǐng)求。②數(shù)據(jù)傳送：DMA的數(shù)據(jù)傳送可以單字節(jié)（或字）為基本單位，也可以數(shù)據(jù)塊為基本單位。③DMA后處理：當(dāng)傳送長度計(jì)數(shù)器計(jì)到０時(shí)，DMA操作結(jié)束，DMA控制器向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，CPU停止原來程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序做DMA結(jié)束處理工作。25、在主存接收從磁盤送來的一批信息時(shí)：（１）假定主存的周期為１μs，若采用程序查詢方式傳送，試估算在磁盤上相鄰兩數(shù)據(jù)字間必須具有的最短允許時(shí)間間隔是多少？（２）若改為中斷方式傳送，這個(gè)時(shí)間又會(huì)怎樣？是否還有更好的傳送方式？（３）在采用更好的傳送方式下，假設(shè)磁盤上兩數(shù)據(jù)字間的間隔為１μs，主存又要被CPU占有一半周期時(shí)間，試計(jì)算這種情況下主存周期最少應(yīng)是多少？答：（１）根據(jù)程序查詢方式的流程圖可見，程序查詢方式至少需要５條指令才能完成一個(gè)數(shù)據(jù)的傳送，假定每條指令執(zhí)行時(shí)間為１μs，則兩個(gè)數(shù)據(jù)字之間的最短時(shí)間間隔為５μs（假設(shè)每條指令１μs）。（２）采用中斷方式傳送，這個(gè)時(shí)間并不會(huì)縮短，因?yàn)槌绦蚯袚Q時(shí)有許多輔助操作要執(zhí)行。更好的傳送方式是DMA方式。（３）在DMA方式下，假設(shè)磁盤上兩數(shù)據(jù)字間的間隔為１μs，主存又要被CPU占有一半周期時(shí)間，需要采用存儲(chǔ)器分時(shí)法，此時(shí)主存周期最少應(yīng)是原來的一半，即０．５μs。26、磁盤機(jī)采用DMA方式與主機(jī)通信，若主存周期為１μs，能否滿足傳送速率為１MB／s的磁盤機(jī)的要求？此時(shí)CPU處于什么狀態(tài)？若要求主存有一半時(shí)間允許CPU訪問，該如何辦？答：剛好能滿足磁盤機(jī)的要求，但此時(shí)CPU只能處于停止訪問主存方法。若要求主存有一半時(shí)間允許CPU訪問，則主存的存取周期必須提高到０．５μs。27、假定一個(gè)字長為32位的CPU的主頻為500MHz，硬盤的傳輸速率為4MB/s。（1）采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，每次中斷傳輸4字塊數(shù)據(jù)。每次中斷的開銷（包括中斷響應(yīng)和中斷處理的時(shí)間）是500個(gè)時(shí)鐘周期，問CPU用于磁盤數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間占整個(gè)CPU時(shí)間的百分比是多少？（2）采用DMA方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，每次DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為8KB，如果CPU在DMA預(yù)處理時(shí)花了1000個(gè)時(shí)鐘周期，在DMA后處理時(shí)花了500個(gè)時(shí)鐘周期，問CPU用于磁盤數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間占整個(gè)CPU周期的百分比為多少？答：（1）中斷開銷=500/（500*106）=10-6s數(shù)據(jù)塊中斷請(qǐng)求頻率=4MB/s÷(4*4)=0.25M中斷間隔時(shí)間=1/0.25M=4*10-6s占整個(gè)CPU百分比=10-6s/(4*10-6s)=25%(2)CPU預(yù)后處理時(shí)間=（500+1000）/（500*106）=3*10-6s數(shù)據(jù)塊請(qǐng)求頻率=4MB/s÷(8KB/S)=0.5*103sDMA間隔時(shí)間=1/0.5*103s=2*10-3s占整個(gè)CPU百分比=3*10-6s/(2*10-3s)=0.15%28、通道有哪些基本類型？各有何特點(diǎn)？答：通道可分為３種基本類型：字節(jié)多路通道、選擇通道和數(shù)組多路通道。字節(jié)多路通道是一種簡單的共享通道，用于連接與管理多臺(tái)低速設(shè)備，以字節(jié)交叉方式傳送信息。選擇通道也可以連接多個(gè)設(shè)備，但這些設(shè)備不能同時(shí)工作，在一段時(shí)間內(nèi)通道只能選擇一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，此時(shí)該設(shè)備可以獨(dú)占整個(gè)通道。選擇通道主要用于連接高速外設(shè)，以成組方式高速傳送。數(shù)組多路通道是把字節(jié)多路通道和選擇通道的特點(diǎn)結(jié)合起來的一種通道結(jié)構(gòu)。它的基本思想是：當(dāng)某設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，通道只為該設(shè)備服務(wù)；當(dāng)設(shè)備在執(zhí)行輔助操作時(shí)，通道暫時(shí)斷開與這個(gè)設(shè)備的連接，掛起該設(shè)備的通道程序，去為其他設(shè)備服務(wù)。29、已知一個(gè)３２位大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有兩個(gè)選擇通道和一個(gè)多路通道。每個(gè)選擇通道連接兩臺(tái)磁盤機(jī)和兩臺(tái)磁帶機(jī)，多路通道連接兩臺(tái)打印機(jī)、兩臺(tái)卡片輸入機(jī)和１０臺(tái)CRT顯示終端。假設(shè)這些設(shè)備的傳送速率分別為磁盤機(jī)８００KB／s磁帶機(jī)200KB／s打印機(jī)6.6KB／s卡片輸入機(jī)1.2KB／sCRT顯示終端1KB／s求該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的最大I／O傳送速率。答：由于兩個(gè)選擇通道所連接的設(shè)備相同，只要計(jì)算其中一個(gè)通道的通道傳輸率即可。因?yàn)榇疟P機(jī)的傳輸率大于磁帶機(jī)，所以此類型通道的通道傳輸率為：選擇通道傳輸率＝max｛800,200｝＝800KB／s字節(jié)多路通道的最大傳輸率是通道上所有設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸率之和。即：字節(jié)多路通道傳輸率＝6.6×2＋1.2×2＋1×10＝25.6KB／s計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最大I／O數(shù)據(jù)傳輸率＝２×選擇通道傳輸率＋字節(jié)多路通道傳輸率＝800×2＋25.6＝1625.6KB／s30、某計(jì)算機(jī)I／O系統(tǒng)中，接有一個(gè)字節(jié)多路通道和一個(gè)選擇通道。字節(jié)多路通道包括3個(gè)子通道。其中：０號(hào)子通道上接有兩臺(tái)打印機(jī)（傳送率為5KB／s）；1號(hào)子通道上接有３臺(tái)卡片輸入機(jī)（傳送率為1.5KB／s）；2號(hào)子通道上接８臺(tái)顯示器（傳送率為1KB／s）。選擇通道上接兩臺(tái)磁盤機(jī)（傳送率為800KB／s）；5臺(tái)磁帶機(jī)（傳送率為250KB／s），求I／O系統(tǒng)的實(shí)際最大流量。若I／O系統(tǒng)的極限容量為822KB／s，問能否滿足所連接設(shè)備流量的要求？答：字節(jié)多路通道傳輸率＝5×2+1.5×3+1×8＝22.5KB／s選擇通道傳輸率＝max｛800,500｝＝800KB／s計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最大I／O數(shù)據(jù)傳輸率＝選擇通道傳輸率＋字節(jié)多路通道傳輸率＝800＋22.5＝822.5KB／s不能滿足所連接設(shè)備流量的要求。31、試概括通道控制方式和DMA方式的異同點(diǎn)。答：DMA