计算机组成原理第五章答案ppt课件.ppt
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1、我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物输入输出系统输入输出系统我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 1. I/O有哪些编址方式?各有何特点?有哪些编址方式?各有何特点? 解:常用的解:常用的I/O编址方式有两种:编址方式有两种: I/O与内与内存统一编址和存统一编址和I/O独立编址独立编址; 特点特点: I/O与内存统一编址方式的与内存统一编址方式的I/O地址地址采用采用与主存单元地址完全一样与主存
2、单元地址完全一样的格式,的格式,I/O设备设备和主存占用和主存占用同一个同一个地址空间,地址空间,CPU可可像访问主像访问主存一样存一样访问访问I/O设备,设备,不需要安排专门的不需要安排专门的I/O指指令令。 I/O独立编址方式时机器为独立编址方式时机器为I/O设备专门安设备专门安排一套完全不同于主存地址格式的地址编码,排一套完全不同于主存地址格式的地址编码,此时此时I/O地址与主存地址是地址与主存地址是两个独立的空间两个独立的空间,CPU需要通过需要通过专门的专门的I/O指令指令来访问来访问I/O地址空地址空间。间。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里
3、呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 2. 简要说明简要说明CPU与与I/O之间传递信息可采用之间传递信息可采用哪几种联络方式?它们分别用于什么场合?哪几种联络方式?它们分别用于什么场合? 答:答: CPU与与I/O之间传递信息常采用三种联之间传递信息常采用三种联络方式:络方式:直接控制(立即响应)、直接控制(立即响应)、 同步、异步。同步、异步。 适用场合分别为:适用场合分别为: 直接控制直接控制适用于结构极简单、速度极慢的适用于结构极简单、速度极慢的I/O设备,设备,CPU直接控制直接控制外设处于某种状态而无须外设处于某种状态而无须联络信号。联络信号。 同步方式同
4、步方式采用采用统一的时标统一的时标进行联络,适用于进行联络,适用于CPU与与I/O速度差不大,近距离传送的场合。速度差不大,近距离传送的场合。 异步方式异步方式采用采用应答机制应答机制进行联络,适用于进行联络,适用于CPU与与I/O速度差较大、远距离传送的场合。速度差较大、远距离传送的场合。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物4. 试比较程序查询方式、程序中断方式和DMA方式对CPU工作效率的影响。 答:程序查询方式:使CPU的操作和外围设备的操作能够同步,但是外围设备动作很慢,程序进入查询循环
5、时将白白浪费掉CPU很多时间。所以CPU工作效率很低。 程序中断方式:外围设备用来“主动”通知CPU,当一个中断发生时,CPU暂停它的现行程序,而转向中断处理程序,从而可以输入或输出一个数据。当中断处理完毕后,CPU又返回到它原来的任务,并从它停止的地方开始执行程序。与程序查询方式相比,对CPU工作效率的影响有所减少。 DMA方式:DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制,数据交换不经过CPU,而直接在内存和外围设备之间进行,以高速传送数据。所以DMA方式对CPU工作效率的影响大大减少我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没
6、有错:表里边有一个活的生物 6. 字符显示器的接口电路中配字符显示器的接口电路中配有有缓冲存储器缓冲存储器和和只读存储器只读存储器,各有何,各有何作用?作用? 解:显示缓冲存储器的作用是解:显示缓冲存储器的作用是支持屏幕扫描时的反复支持屏幕扫描时的反复刷新刷新;只读存;只读存储器作为储器作为字符发生器字符发生器使用,他起着将使用,他起着将字符的字符的ASCII码转换为字形点阵码转换为字形点阵信息信息的作用。的作用。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 8. 某计算机的某计算机的I/O设备采用异步
7、设备采用异步串行传送方式传送字符信息。字符串行传送方式传送字符信息。字符信息的格式为信息的格式为一位起始位、七位数一位起始位、七位数据位、一位校验位和一位停止位。据位、一位校验位和一位停止位。若要求每秒钟传送若要求每秒钟传送480个字符个字符,那么,那么该设备的数据传送速率为多少?该设备的数据传送速率为多少? 解:解:48010=4800位位/秒秒=4800波特;波特; 波特波特是数据传送速率波特是数据传送速率波特率的率的单位单位。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 10. 什么是什么是I/O
8、接口接口?它与它与端口端口有何区别?有何区别?为为什么什么要设置要设置I/O接口?接口?I/O接口如何接口如何分类分类? 解:解: I/O接口一般指接口一般指CPU和和I/O设备间的设备间的连连接部件接部件; I/O端口一般指端口一般指I/O接口中的各种接口中的各种寄存器寄存器。 I/O接口和接口和I/O端口是两个不同的概念。一端口是两个不同的概念。一个接口中往往包含个接口中往往包含若干个若干个端口,因此端口,因此接口地址接口地址往往包含有若干个往往包含有若干个端口地址端口地址。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:
9、表里边有一个活的生物 由于由于I/O设备的物理结构和工作速率设备的物理结构和工作速率一般与主机一般与主机差异差异很大,无法很大,无法直接直接相连,因相连,因此通常通过此通常通过I/O接口接口进行连接。进行连接。 I/O接口分类方法接口分类方法很多很多,主要有:,主要有: 按数据传送方式按数据传送方式分,有分,有并行并行接口和接口和串行串行接口两种;接口两种; 按数据传送的按数据传送的控制方式控制方式分,有分,有程序程序控制控制接口、接口、程序中断程序中断接口、接口、DMA接口三接口三种。种。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的
10、猜测没有错:表里边有一个活的生物 12. 结合结合程序查询方式的接口程序查询方式的接口电路,说明其工电路,说明其工作过程。作过程。 解:解:程序查询接口工作过程程序查询接口工作过程如下(以输入为如下(以输入为例):例): 1)CPU发发I/O地址地址地址总线地址总线接口接口设备选设备选择器译码择器译码选中,发选中,发SEL信号信号开命令接收门;开命令接收门; 2)CPU发发启动启动命令命令 D置置0,B置置1 接口向设接口向设备发启动命令备发启动命令设备开始工作;设备开始工作; 3)CPU等待等待,输入设备读出数据,输入设备读出数据 DBR; 4)外设工作)外设工作完成完成,完成信号,完成信号
11、接口接口 B置置0,D置置1; 5)准备)准备就绪就绪信号信号控制总线控制总线 CPU; 6)输入输入:CPU通过通过输入指令输入指令(IN)将)将DBR中的中的数据取走;数据取走;我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 若为若为输出输出,除数据传送方向相反以外,其他操作,除数据传送方向相反以外,其他操作与输入类似。工作过程如下:与输入类似。工作过程如下: 1)CPU发发I/O地址地址地址总线地址总线接口接口设备选择设备选择器译码器译码选中,发选中,发SEL信号信号开命令接收门;开命令接收门; 2
12、)输出输出: CPU通过通过输出指令输出指令(OUT)将数据放)将数据放入接口入接口DBR中;中; 3)CPU发发启动启动命令命令 D置置0,B置置1 接口向设接口向设备发启动命令备发启动命令设备开始工作;设备开始工作; 4)CPU等待等待,输出设备将数据,输出设备将数据从从 DBR取走;取走; 5)外设工作)外设工作完成完成,完成信号,完成信号接口接口 B置置0,D置置1; 6)准备)准备就绪就绪信号信号控制总线控制总线 CPU,CPU可通可通过指令过指令再次再次向接口向接口DBR输出数据,进行第二次传送。输出数据,进行第二次传送。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一
13、个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 13. 说明说明中断向量地址中断向量地址和和入口地址入口地址的区别的区别和联系。和联系。 解:解: 中断向量地址和入口地址的中断向量地址和入口地址的区别区别: 向量地址向量地址是硬件电路(向量编码器)产是硬件电路(向量编码器)产生的中断源的内存地址编号,生的中断源的内存地址编号,中断入口地址中断入口地址是中断服务程序首址。是中断服务程序首址。 中断向量地址和入口地址的中断向量地址和入口地址的联系联系: 中断向量地址可理解为中断服务程序中断向量地址可理解为中断服务程序入入口地址指示器口地址指示器(入口地址的地址),通过
14、它(入口地址的地址),通过它访存可获得中断服务程序入口地址。访存可获得中断服务程序入口地址。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 14. 在什么条件下,在什么条件下,I/O设备可以向设备可以向CPU提出提出中断请求中断请求? 解:解:I/O设备向设备向CPU提出中断请求的提出中断请求的条件条件是:是:I/O接口中的设备工作完成状态为接口中的设备工作完成状态为1(D=1),中断屏蔽码为),中断屏蔽码为0 (MASK=0),且),且CPU查询中断时,中断请求触发器状态为查询中断时,中断请求触发器状态
15、为1(INTR=1)。)。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 16. 在什么在什么条件条件和什么和什么时间时间,CPU可以可以响响应应I/O的中断请求?的中断请求? 解:解:CPU响应响应I/O中断请求的中断请求的条件和时间条件和时间是:当中断允许状态为是:当中断允许状态为1(EINT=1),且),且至少至少有一个中断请求有一个中断请求被查到,则在被查到,则在一条指令执行完一条指令执行完时,响应中断。时,响应中断。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢
16、?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 17. 某系统对输入数据进行取样处理,每某系统对输入数据进行取样处理,每抽取一个输入数据,抽取一个输入数据,CPU就要中断处理一次,就要中断处理一次,将取样的数据存至存储器的缓冲区中,该中断将取样的数据存至存储器的缓冲区中,该中断处理需处理需P秒秒。此外,缓冲区内每存储。此外,缓冲区内每存储N个个数据,数据,主程序就要将其取出进行处理,这个处理需主程序就要将其取出进行处理,这个处理需Q秒秒。试问该系统可以。试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请跟踪到每秒多少次中断请求?求?我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个
17、美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 解:这是一道求解:这是一道求中断饱和度中断饱和度的题,要的题,要注意注意主程序对数据的处理不是中断处理,主程序对数据的处理不是中断处理,因此因此Q秒不能算在中断次数内。秒不能算在中断次数内。 N个数据所需的处理时间个数据所需的处理时间=PN+Q秒秒 平均每个数据所需处理时间平均每个数据所需处理时间= (PN+Q) /N秒;秒; 求倒数得:求倒数得: 该系统该系统跟踪到的每秒中断请求数跟踪到的每秒中断请求数=N/(PN+Q)次。)次。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感
18、到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 19. 在程序中断方式中,磁盘申请中在程序中断方式中,磁盘申请中断的优先权高于打印机。当打印机正在断的优先权高于打印机。当打印机正在进行打印时,磁盘申请中断请求。试问进行打印时,磁盘申请中断请求。试问是否要将打印机输出停下来是否要将打印机输出停下来,等磁盘操,等磁盘操作结束后,打印机输出才能继续进行?作结束后,打印机输出才能继续进行?为什么?为什么? 解:这是一道解:这是一道多重中断多重中断的题,由于的题,由于磁盘中断的优先权高于打印机,因此磁盘中断的优先权高于打印机,因此应应将打印机输出停下来将打印机输出停下来,等磁盘操作结束,等磁盘操作结束
19、后,打印机输出才能继续进行。因为打后,打印机输出才能继续进行。因为打印机的速度比磁盘输入输出的速度慢,印机的速度比磁盘输入输出的速度慢,并且暂停打印不会造成数据丢失。并且暂停打印不会造成数据丢失。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物 22. 程序查询程序查询方式和方式和程序中断程序中断方式都是通过方式都是通过“程序程序”传送数据,两者的传送数据,两者的区别区别是什么?是什么? 答:程序查询方式通过答:程序查询方式通过“程序程序”传送数据时,传送数据时,程序对程序对I/O的控制包括了的控制包括了I
20、/O准备准备和和I/O传送传送两段时两段时间。由于间。由于I/O的工作速度比的工作速度比CPU低得多,因此程序低得多,因此程序中要反复询问中要反复询问I/O的状态,造成的状态,造成“踏步等待踏步等待”,严严重浪费重浪费了了CPU的工作时间。的工作时间。 而程序中断方式虽然也是通过而程序中断方式虽然也是通过“程序程序”传送传送数据,但程序仅对数据,但程序仅对I/O传送阶段传送阶段进行控制,进行控制,I/O准准备阶段不需要备阶段不需要CPU查询。故查询。故CPU此时照样可以运此时照样可以运行现行程序,与行现行程序,与I/O并行工作并行工作,大大提高了,大大提高了CPU的的工作效率。工作效率。我吓了
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