计算机组成原理作业1 - 10章答案(唐朔飞) 联系客服

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第5章 输入输出系统

1. I/O有哪些编址方式?各有何特点?

解:常用的I/O编址方式有两种: I/O与内存统一编址和I/O独立编址。 特点:I/O与内存统一编址方式的I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式,I/O设备和主存占用同一个地址空间,CPU可像访问主存一样访问I/O设备,不需要安排专门的I/O指令。

I/O独立编址方式时机器为I/O设备专门安排一套完全不同于主存地址格式的地址编码,此时I/O地址与主存地址是两个独立的空间,CPU需要通过专门的I/O指令来访问I/O地址空间。

2. 简要说明CPU与I/O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?

答: CPU与I/O之间传递信息常采用三种联络方式:直接控制(立即响应)、 同步、异步。 适用场合分别为:

直接控制适用于结构极简单、速度极慢的I/O设备,CPU直接控制外设处于某种状态而无须联络信号。

同步方式采用统一的时标进行联络,适用于CPU与I/O速度差不大,近距离传送的场合。

异步方式采用应答机制进行联络,适用于CPU与I/O速度差较大、远距离传送的场合。

6. 字符显示器的接口电路中配有缓冲存储器和只读存储器,各有何作用?

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解:显示缓冲存储器的作用是支持屏幕扫描时的反复刷新;只读存储器作为字符发生器使用,他起着将字符的ASCII码转换为字形点阵信息的作用。

8. 某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息。字符信息的格式为1位起始位、7位数据位、1位校验位和1位停止位。若要求每秒钟传送480个字符,那么该设备的数据传送速率为多少? 解:480×10=4800位/秒=4800波特 波特——是数据传送速率波特率的单位。

10. 什么是I/O接口,与端口有何区别?为什么要设置I/O接口?I/O接口如何分类?

解:I/O接口一般指CPU和I/O设备间的连接部件,而端口是指I/O接口内CPU能够访问的寄存器,端口加上相应的控制逻辑即构成I/O接口。

I/O接口分类方法很多,主要有:

(1)按数据传送方式分有并行接口和串行接口两种;

(2)按数据传送的控制方式分有程序控制接口、程序中断接口、DMA接口三种。

12. 结合程序查询方式的接口电路,说明其工作过程。 解:程序查询接口工作过程如下(以输入为例):

1)CPU发I/O地址设备开始工作;地址总线?接口?设备选择器译码?选中?发SEL信号; 2)CPU发启动命令 DBR?开命令接收门; ? D置0,B

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置1 ? 接口向设备发启动命令;3)CPU等待,输入设备读出数据;4)外设工作完成,B置0,D置1;5)准备就绪信号?接口?完成信号?控制总线? CPU;6)输入:CPU通过输入指令(IN)将DBR中的数据取走。

若为输出,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:

开命令接收门;?选中,发SEL信号?设备选择器译码?接口?地址总线?1)CPU发I/O地址 2)输出: CPU通过输出指令(OUT)将数据放入接口DBR中;设备开始工作;?接口向设备发启动命令? D置0,B置1 ? 3)CPU发启动命令 4)CPU等待,输出设备将数据从 DBR取走; B置0,D置1;?接口? 5)外设工作完成,完成信号 CPU,CPU可通过指令再次向接口DBR输出数据,进行第二次传送。?控制总线?6)准备就绪信号。

13. 说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。 解:中断向量地址和入口地址的区别:

向量地址是硬件电路(向量编码器)产生的中断源的内存地址编号,中断入口地址是中断服务程序首址。 中断向量地址和入口地址的联系:

中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器(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。 (两种方法:在向量地址所指单元内放一条JMP指令;主存中设向量地址表。参考8.4.3)

14. 在什么条件下,I/O设备可以向CPU提出中断请求?

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解:I/O设备向CPU提出中断请求的条件是:I/O接口中的设备工作完成状态为1(D=1),中断屏蔽码为0 (MASK=0),且CPU查询中断时,中断请求触发器状态为1(INTR=1)。

15. 什么是中断允许触发器?它有何作用?

解:中断允许触发器是CPU中断系统中的一个部件,他起着开关中断的作用(即中断总开关,则中断屏蔽触发器可视为中断的分开关)。

16. 在什么条件和什么时间,CPU可以响应I/O的中断请求?

解:CPU响应I/O中断请求的条件和时间是:当中断允许状态为1(EINT=1),且至少有一个中断请求被查到,则在一条指令执行完时,响应中断。

17. 某系统对输入数据进行取样处理,每抽取一个输入数据,CPU就要中断处理一次,将取样的数据存至存储器的缓冲区中,该中断处理需P秒。此外,缓冲区内每存储N个数据,主程序就要将其取出进行处理,这个处理需Q秒。试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求?

解:这是一道求中断饱和度的题,要注意主程序对数据的处理不是中断处理,因此Q秒不能算在中断次数内。

N个数据所需的处理时间=P×N+Q秒

平均每个数据所需处理时间= (P×N+Q)/N秒

求倒数得:该系统跟踪到的每秒中断请求数=N/(P×N+Q)次。

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