IO接口与外围设备主教材习题解析4257.docx

第7章 II/O接接口与外外围设备备7.1主主教材习习题解析析7 11 CPPU同外外设交换换的信息息有三种种类型：数据信信息、状状态信息息和控制制信息，请请说明CCPU是是如何通通过其三三总线（地地址总线线、数据据总线和和控制总总线）同同外设交交换这三三类信息息的？ii解：外设设接口同同外设之之间传送送的数据据信息是是CPUU同外设设进行输输入输出出的主要要实体，CCPU用用OUTT指令通通过“数据总总线”由接口口中的“数据端端口”向外设设输出“数据信信息”，CPPU用IIN指令令通过“数据总总线”读入从从外设经经接口中中的“数据端端口”送来的的“数据信信息”。外设接口口同外设设之间传传送的“控制信信息”是CPPU用OOUT指指令通过过“数据总总线”写入接接口中的的“控制端端口”向外设设输出的的信息，用用来控制制外设的的启动和和停止，以以及把数数据信息息打入外外设数据据缓冲器器的选通通信号。 外设接口口同外设设之间传传送的“状态信信息”是CPPU用IIN指令令通过“数据总总线”读入从从外设经经接口中中的“状态端端口”输入的的信息，该该信息反反应了外外设当前前所处的的工作状状态，用用来实现现CPUU与外设设之间信信息传输输的“同步”。7. 22. 简述述查询式式数据传传送方式式的工作作过程。解：查询询式数据据传送又又称为“异步传传送方式式”或“条件传传送方式式”，其工工作过程程如下： 在实现现数据传传送前必必须首先先读取外外设的当当前状态态 ，检检查外设设是否已已准备好好进行数数据传送送。如果果外设尚尚未准备备就绪，通通常由状状态信息息“BUSSY(忙忙)有效效或“REAADY”(就绪绪)无效效表示，则则CPUU继续查查询外设设状态；如果外外设已准准备就绪绪，通常常由状态态信息“BUSSY”(忙)无效，或或“REAADY”(就绪绪)有效效表示，则则CPUU可通过过数据端端口进行行输入或或输出操操作，以以实现同同外设的的数据传传送。7. 33. 简述述中断传传送方式式的工作作过程。解：采用用中断方方式传送送数据，在在硬件方方面，外外设与CCPU之之前必须须有一个个具有中中断控制制逻辑的的接口电电路，用用来实现现数据传传送的控控制，也也可以是是一般的的接口电电路(无无中断控控制逻辑辑)加上上一个专专用的中中断控制制器(例例如82259AA可编程程中断控控制器PPIC)。在软软件方面面，必须须编制一一段“中断服服务程序序”以完成成CPUU与外设设之间的的一次数数据传送送。在中断传传送方式式中，通通常在一一个主程程序中安安排好在在某一时时刻启动动某一外外设后，CCPU继继续执行行主程序序。此时时，外设设同时准准备数据据传送的的准备工工作，当当外设完完成数据据传送的的准备时时，通过过中断控控制逻辑辑向CPPU发出出中断请请求，在在CPUU可以响响应中断断的条件件下(CCPU已已开中断断IFF=1，并并且在完完成当前前指令后后)，现现行主程程序被“中断”，通过过中断控控制逻辑辑提供的的“中断类类型码”，从“中断向向量表”中读入入“中断向向量”转去执执行“中断服服务程序序”，在“中断服服务程序序”中完成成一次CCPU与与外设之之间的数数据传送送。传送送完成后后返回被被中断的的主程序序，从断断点处继继续执行行，并等等待外设设的下一一次中断断请求。7. 44简述三三种DMMA传送送方式的的区别。解：（11） 单单字节传传送方式式每次DMMA传送送只传送送一个字字节的数数据，传传送后释释放总线线由CPPU控制制总线至至少一个个完整的的总线周周期。以以后又是是测试DDMA请请求线DDREQQ，若有有效，再再进入DDMA周周期。在在这种方方式中要要注意：在DMMA响应应信号DDACKK有效前前，DRREQ必必须保持持有效；即使DDREQQ在传送送过程中中一直保保持有效效，在两两次传送送之间也也必需释释放总线线。（2）成成组传送送方式一个DMMA请求求可以传传送一组组信息，这这一组信信息的字字节数由由编程决决定（在在DMAAC初始始化时），只只要在DDACKK有效之之前DRREQ保保持有效效即可。一一旦DAACK有有效，不不管DRREQ是是否有效效，DMMAC一一直不放放弃总线线控制权权，直到到整个数数组传送送完。（3）请请求传送送方式又称查询询传送方方式。该该方式的的传送类类似于成成组传送送方式，但但每传送送一个字字节后，DDMACC就检测测DREEQ，若若无效，则则挂起；若有效效，继续续DMAA传送，直直到（11）一组组信息传传送结束束；（22）外加加信号强强制DMMAC中中止操作作。7. 55简述DMMA控制制器同一一般接口口芯片的的区别。解：能能发出地地址信息息，对存存储器寻寻址，并并修改地地址指针针。DMMAC内内部必须须有能自自动加11/减11的地址址寄存器器；能发出出读、写写控制信信号，包包括存储储器访问问信号和和I/OO访问信信号。7. 66画出查查询传送送方式输输出数据据的流程程图解：能能发出地地址信息息，对存存储器寻寻址，并并修改地地址指针针。DMMAC内内部必须须有能自自动加11/减11的地址址寄存器器；能发出出读、写写控制信信号，包包括存储储器访问问信号和和I/OO访问信信号。7. 77什么是是计算机机的输入入/输出系系统？解：计算算机的输输入/输输出系统统是实现现计算机机系统与与人（或或其它系系统）之之间进行行数据交交换的系系统，包包括硬件件系统和和软件系系统，硬硬件系统统由外围围设备和和接口电电路组成成，软件件系统主主要是接接口控制制程序，两两者配合合实现数数据的正正确传输输。7 8 习图图7.2为为一个LLED接接口电路路，写出出使8个LEDD管自上上而下依依次发亮亮2秒的程程序，并并说明该该接口属属于何种种输入输输出控制制方式？为什么么？l习图7.-2解：控制程序序为： MOOV AL，77FH LLOP： OOUT 200H，AAL CAALLDELLAY22S；调用用延时22秒子程程序 ROOR AL，11 JMMP 内内部LOPP 该接口口属无条条件传送送方式，CCPU同同LEDD之间无无联络信信号，且且无中断断控制逻逻辑。LLED总总是已准准备好，可可以接收收来自CCPU的的信息。7 .99 习习图7.-3是是一个具具有中断断功能的的输入接接口电路路，当外外设数据据准备就就绪时，发发一个RREADDY的正正脉冲，向向CPUU发中断断请求，请请分析该该电路的的工作过过程。习图7.-3解：该电电路工作作过程如如下：当当外设准准备好数数据后，把把数据送送入数据据寄存器器U1，同时时发出一一个REEADYY正脉冲冲送到中中断请求求触发器器U3，U3的Q为为高电平平，送与与门3。UU2为中断断允许触触发器，在在传送数数据前，由由CPUU对U22初始化化，即用用MOVV ALL，011H；OOUT Y2，ALL使U22的D =“1”，则UU3的Q端端生成的的中断请请求信号号通过与与门3向向CPUU发出中中断请求求INTTR，CCPU若若满足中中断响应应条件，转转入中断断服务程程序，在在中断服服务程序序中用IIN AAL，YY1指令产产生负脉脉冲，使使U1（输入入数据寄寄存器）的的OE有有效，读读入外设设送入的的数据。7 100 具有有中断屏屏蔽的接接口电路路中的“屏蔽”同“屏蔽中中断”中的“屏蔽”是否一一回事，若若不是，有有何区别别？解：具有有中断屏屏蔽的接接口电路路中的“屏蔽”是指是是否允许许接口电电路产生生可屏蔽蔽中断请请求信号号；而“屏蔽中中断”中的“屏蔽”是指有有了可屏屏蔽中断断请求信信号后，CCPU是是否能响响应。两两者是不不一样的的。7.111. 什什么是/接口口？/接口口有哪些些特点和和功能？实现计算算机主机机同输入入/输出出设备问问能正确确地传送送信息的的控制电电路，称称为接口口。接口的基基本功能能为：(1) 实现数数据缓冲冲，使主主机与外外围设备备在工作作速度上上达到匹匹配。(2) 实现数数据格式式转换。接接口线路路在完成成数据传传送的同同时，实实现处理理器与外外围设备备之间数数据格式式的转换换。 (3) 提供供外围设设备和接接口的状状态，为为处理器器更好地地控制和和调整各各种外围围设备提提供有效效的帮助助。 (4) 实现现主机与与外围设设备之间间的通信信联络控控制。包包括设备备的选择择，操作作时序的的控制与与协调，主主机命令令与外围围设备状状态的交交换与传传递等。7.122/数据据传送可可以采用用哪些方方式？它它们各有有什么特特点？解：计算算机系统统中数据据传送的的控制方方式有如如下几种种：1. 无条件传传送方式式：接口口中既无无联络信信号也无无中断控控制逻辑辑2. 程序查询询方式：接口中中必须有有状态端端口3. 程序中断断方式：接口中中必须有有中断控控制逻辑辑4. 直接存存储器存存取方式式（DMMA）：一种不不需要CCPU干干预也不不需要软软件介入入的高速速数据传传送方式式。由于于CPUU只启动动而不干干预这一一传送过过程，同同时整个个传送过过程只由由硬件完完成而不不需软件件介入，所所以其数数据传送送速率可可以达到到很高。在在DMAA传送方方式中，由由硬件- DMMA控制制器（DDMACC）控制制数据传传送。4. 通道方式式: 通通道是一一个具有有输入输输出处理理器控制制的输入入输出部部件。通通道控制制器有自自己的指指令，即即通道指指令。能能够根据据程序控控制多个个外部设设备并提提供了DDMA共共享的功功能，5. 外围处理理机方式式: 外外围处理理机（PPeriipheerall Prroceessiing Uniit，PPPU）基基本上是是独立于于主机工工作的，它它有自己己的指令令系统，完完成算术术/逻辑辑运算、读读/写主主存储器器，与外外设交换换信息等等7.133. 简要要说明882599A中断断控制器器中的IIRR、ISRR和IMRR三个寄寄存器的的功能。(删除此此题)7-144 . .设一一个磁盘盘的平均均寻道时时间为110mss，数据据读取的的速率高高于数据据传输速速率，数数据传输输速率是是2MBB/s，控控制器延延迟是22ms，盘盘片转速速为每分分钟72200转转。求读读写一个个5122字节的的扇区的的平均时时间。解：平均均旋转延延时 = 0.5 / 54400 = 00.00056ss = 5.66 mss平均磁盘盘诊问时时间 = 平均均寻道时时间 + 平均均旋转延延时 + 传输输时间 + 控控制器延延迟 = 20mms + 5.6mss +00.5KKB / 1.0MBB + 2mss = 220mss + 5.66ms +0.5mss + 2mss = 228,11ms7.155. 外外部设备备有哪些些主要功功能？外外部设备备的重要要性有哪哪些？解：外部部设备即即外围设设备简称称外设，是是指在计计算机主主机处理理信息前前负责把把信息送送入计算算机的设设备，以以及在主主机对信信息进行行处理后后输出处处理结果果的设备备，是实实现计算算机系统统与人（或或其它系系统）之之间进行行数据交交换的设设备。7.166. 外外设可分分为哪几几大类？举例各各类中的的典型设设备.解：输入入设备 健健盘、鼠鼠标 输输出设备备打印印机、显显示器 外外存储器器磁盘盘存储器器、光盘盘存储器器 多多媒体设设备声卡、图图形卡 网网络通信信设备MOODEMM、网卡卡7.177. 扫扫描仪的的结构与与工作过过程？解：扫描描仪主要要由光学学成像部部件、机机械传动动部件和和光电转转换部件件组成，这这三个部部件相互互配合将将反映图图像特征征的光信信号转换换为计算算机能处处理的电电信号。扫描仪的的光源照照射在要要输入的的图稿（或或文稿）上上，对不不透光的的纸张文文稿产生生反射光光，对透透明胶片片文稿产产生透射射光。光光学系统统收集这这些光信信号聚焦焦到电荷荷耦合元元件CCCD，CCCD将将这些光光信号转转换成电电信号，然然后由AA/D转转换器（模模拟/数数字转换换器）转转换为数数字信号号，产生生数字图图像信息息，传送送到计算算机7.188. 打打印机分分几类？解：打印印机是计计算机最最基本的的硬拷贝贝输出设设备。一一般分为为针式打打印机、喷喷墨打印印机和激激光打印印机。7.199. 简述述显示器器的逐行行扫描与与隔行扫扫描。解：逐行扫描描电子子束在垂垂直扫描描时，按按奇偶敳敳隔一行行扫描一一次，称称为“逐行扫扫描”，隔行扫描描电子子束在垂垂直扫描描时，按按奇偶敳敳隔一行行扫描一一次，称称为“隔行扫描描”，7.200. 什什么是光光盘？简简述光盘盘的工作作原理。解：光盘盘（Oppticcal Dissk）是是用光学学方式进进行读出出或写入入信息的的盘片，利利用激光光束在光光盘记录录表面上上存储信信息。 写写入时，激激光束聚聚焦成直直径为112m的的微小光光点，产产生热量量融化光光盘表面面上的碲碲合金薄薄膜，在在薄膜上上形成小小凹坑，表表示“1”，无凹凹坑，表表示“0”。读出出时，在在读出光光束照射射下，有有凹坑处处和无凹凹坑处反反射的光光强是不不同的，可可以读出出“0”和“1”两种信信息。鉴鉴于读出出光束功功率极小小，仅为为写入光光束的11/100，因此此不会产产生新的的凹坑。7.211. 硬硬盘存储储器的参参数有哪哪些?硬硬盘的接接口类型型有哪几几种?解：硬盘盘存储器器的参数数有磁盘记录录密度平均访问问时间数据传输输率（ddataa ttrannsfeer ratte）转速硬盘的接接口类型型有ATA ( IIDE ) 接接口、SSCSII接口7.222 响响应中断断应具备备哪能些些条件？解：1）在在接口电电路中设设置中断断请求触触发器 2）在接接口电路路中设置置中断屏屏蔽触发发器这样，接接口电路路可向CCPU发发出中断断请求信信号3）若CCPU开开中，即即在CPPU中设设置中断断允许触触发器4）CPPU在现现行指令令结束后后响应中中断7.233简述传传送的工工作过程程。解：以习习图7-4为例例当输入设设备准备备好一个个字节数数据时，发发出选通通脉冲SSTB，该该信号一一方面选选通“数据缓缓冲寄存存器”U2，把输输入数据据通过UU2送入“锁存器器”U3；另一一方面将将“DMAA请求触触发器”U1置“1”，作为为锁存器器U3的准备备就绪信信号REEADYY，打开开锁存器器U3，把输输入数据据送上数数据总线线；同时时DMAA请求触触发器UU1向DMMAC发发出DMMA请求求信号。然然后，DDMACC向CPPU发出出HOLLD（总总线请求求）信号号，CPPU在现现行总线线周期结结束后给给予响应应，发出出HLDDA信号号，DMMAC接接到该信信号后接接管总线线控制权权，发出出DMAA响应和和地址信信息，并并发出存存储器写写命令，把把外设输输入数据据（经缓缓冲器UU2、锁存存器U33暂存在在系统数数据总线线上）写写到内存存，然后后修改地地址指针针，修改改计数器器、检查查传送是是否结束束，若未未结束，则则循环传传送直到到整个数数据块传传送完。在在整个数数据传送送完后，DDMACC撤除总总线请求求信号HHOLDD，在下下一个TT周期的的上升沿沿，使HHLDAA变为无无效。习图7-47.244 什么么是通道道控制方方式？通通道设备备控制器器各有哪哪些基本本功能？解：通道道是一个个具有输输入输出出处理器器控制的的输入输输出部件件。通道道控制器器有自己己的指令令，即通通道指令令。能够够根据程程序控制制多个外外部设备备并提供供了DMMA共享享的功能能，设备控制制器是通通道对输输入输出出设备实实现传输输控制的的执行机机构，设设备控制制器的具具体任务务是：1)从通通道接受受通道指指令，控控制外围围设备完完成指定定的操作作；2)向通通道提供供外围设设备的状状态；3)将各各种外围围设备的的不同信信号转换换成通道道能够识识别的标标准信号号。7.255 通道道有哪些些基本类类型？各各有何特特点？解：根据据数据传传送方式式，通道道可分成成字节多多路通道道、选择择通道和和数组多多路通道道三种类类型。选择通道道对于于高速的的设备，如如磁盘等等，要求求较高的的数据传传输速度度。对于于这种高高速传输输，通道道难以同同时对多多个这样样的设备备进行操操作，只只能一次次对一个个设备进进行操作作。数组多路路通道以数数组（数数据块）为为单位在在若干高高速传输输操作之之间进行行交叉复复用。这这样可减减少外设设申请使使用通道道时的等等待时间间。数组组多路通通道适用用于高速速外围设设备字节多路路通道用于于连接多多个慢速速的和中中速的设设备，这这些设备备的数据据传送以以字节为为单位。