计算机组成原理第五章部分课后题答案

1、计算机组成原理第五章局部课 后题答案唐朔飞版5.1 I/O 设备有哪些编址方式，各有何特点？ 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 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 设备与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。5.3 I/O 设备与主机交换信息时

2、，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。 程序直接控制方式：也称查询方式，采用该方式，数据在CPU 和外设间的传送完全靠计算机程序控制， CPU 的操作和外围设备操作同 步，硬件结构简单，但由于外部设备动作慢，浪费 CPU 时间多，系统效率低程序中断方式：外设备准备就绪后中断方式猪肚通知CPU，在CPU 相应 I/O 设备的中断请求后，在暂停现行程序的执行，转为 I/O 设备效劳可 明显提高 CPU 的利用率， 在一定程度上实现了 主机和 I/O 设备的并行工 作，但硬件结构负载，效劳开销时间 大 DMA 方式与中断方式一样， 实现了主机和 I/O 设备的并行工作， 由于 DM 方式直接依靠硬件

3、实现贮存与 I/O 设备之间的数据传送， 传送期间不需要 CPU 程序干预， CPU 可继续执行原来的程序， 因此 CPU 利用率和系统 效率比中断方式更高，但 DMA 方式的 硬件结构更为复杂。5.4 比拟程序查询方式、程序中断方式和 DMA 方式对 CPU 工作效率的影 响。 程序查询方式：主要用于 CPU 不太忙且传送速度不高的情况下。 无条件传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单 I/O 设备的控制或 CPU 明确知道外设所处状态的情况下。 中断方式：主要用于 CPU 的任务比拟忙的情况下，尤其适合实 时控制和紧急事件的处理 DMA 方式(直接存储器存取方式) ：主要用于高速外

4、设进行大批 量数据传送的场合5.8 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 位检验位和 1 位停止位 假设要求每秒钟传 送 480 个字符，那么该设备的数据传送速率为多 少？解：480 * (1 + 7 + 1 + 1) = 4800 位/ 秒 = 4800 波特5.11 简述 I/O 接口的功能和根本组成I/O 接口功能(1)选址功能(2)传送指令功能(3)传送数据功能(4)反映 I/O 设备工作状态的功能 I/O接口根本组成设备选择电路、命令存放器和命令译码器、数据缓冲存放器、设备状 态标记触发器5.13 说明中断向

5、量地址和入口地址的区别和联系。 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 断入口地址是中断效劳程序的首地址。 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效劳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效劳程序入口地址。 ( 两 种方法： 在向量地址所指单元内放一条 JUM 指令；主 存中设向量地址5.20 比拟単重中断和多重中断效劳程序的处理流程，说明它们不同的原 因单重中断：开中断指令设置在最后“中断返回之前，意味着在 整个中断 效劳处理过程中，不能再响应其他中断源的请求。多重中断：开中断指令设

6、置在“保护现场之后，意味着保 护现场 之后，假设有更高级别的中断请求， CPU 也可以响应， 即再次中断现行 的效劳程序，转至新的中断效劳程序，这是 单重中断和多重中断的 主要区别。5.25 根据以下要求设计一个产生 3 个设备向量地址的电路3个设备的优先级 Af B C降序排列。 A、B、 C的向量地址分别为 110100、010100、000110。3排队器采用链式排队电路。 当CPU发来中断响应信号INTA时，可将向量地址取至 CPUDMA5.27 DMA方式有何特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用方式，举例说明。由于主存和DMA接口之间有一条数据通路， 因此主存和设备交 换信息

7、是， 不通过CPU，也不需要CPU暂停现行程序为设备服 务，省去了保护和恢 复现场，因此工作速度比程序中断方式的 通常DMA与主存交换数据是采用如下三种方法:1停止CPU访问主存2周期挪用周期窃取3DMA与CPU交替访问5.30在DMA的工作方式中，CPU暂停方式和周期挪用方式的数据传送 流程有何不同，画图说明。由于主存和DMA接口之间有一条数据通路，因此主存和设备 交换信 息是，不通过 CPU，也不需要 CPU暂停现行程序为设备效劳，省去了 保护和恢复现场，因此工作速度比程序中断方式的高通常DMA与主存交换数据是采用如下三种方法：(1)停止 CPU访问主存(2 )周期挪用(周期窃取)(3)D

8、MA与CPU交替访问解：两种DMA方式的工作流程见下页，其主要区别在于传送阶段，停止CPU访存方式的DMA工作流程如现行程序CPUDMACI/OCPUI/ODMACBDC周期窃取方式DMA工作流程如的下：行程序CPUDMACI/O现行程序是否完全停止访存I/O5.31假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40000次/秒，而相应的中断处 理程序执行时间为40 °，试问该设备是否可用程序中断方 式与主机交换信息，为什么？解：根据题意，该设备每隔1/40K = 25 °向CPU传送一次信息，如CPU果采用程序中断执行方式，需40 Q (>25 °s)才能处理一次

9、数据，DMAC从而造成数据丧失，所以不能用程序中断方式与主机交换信息5.32设磁盘存储器转速为 3000转/分，分8个扇区，每扇区存储1KB，主存与 磁盘存储器数据传送的宽度为16位即每次传送16位。假设一条指令最长执行时间是25是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的 方案，为什么？假设不行，应采取什么方案？ 解：磁盘传送速度道容量=1KB * 8/16 = 1K * 8 * 8/16 = 1K * 4 = 4K数传率=1KB * 3000转/分 = 4KB * 50转/秒一个字符传送时 间=1/2000K 字 / 秒=5 1S5 e <<25 |JS，所以不能采用一条指令执行结束响应 DMA 请求方案，应采用每个CPU机器周期末查询及响应 DMA 请求方案通 常安排CPU机器周期=MM存取周期5.35从5个方面比拟程序中断方式和DMA方式的区别1 硬件。程序中断方式的数据传送主要依赖 软件，(2 ) 块。程序中断传送数据的根本单位为字 或字节，DMA主要依赖DMA为数 据3程序中断方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与 I/O 传送串行进