计算机组成原理 作业三

-计算机组成原理作业（三）学完6-7章后可以完成作业（二）。作业总分100分，将作为平时成绩记入课程总成绩。一、 简答题（每题6分，共30分）1、 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？答: 总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。总线上信息传输的特点：某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，但多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。以CPU片内总线为例，在每个需要将信息送至总线的寄存器输出端接三态门，由三态门控制端控制什么时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时，寄存器和总线之间呈高阻状态。2、 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答: 总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。3、 简要说明程序中断接口中IM、IR、EI、RD、BS五个触发器的作用。五个触发器的作用：中断屏蔽触发器（IM）：CPU是否受理中断或批准中断的标志。Im标志为“0”时，CPU可受理外界中断请求。中断请求触发器（IR）：暂存中断请求线上由设备发出的中断请求信号，IR标志为“1”时，表示设备发出了中断请求。允许中断触发器（EI）：用程序指令来置位，控制是否允许某设备发出中断请求。IE为“1”时，某设备可以向CPU发出请求。准备就绪的标志（RD）：一旦设备做好一次数据的接收或发送，便发出一个设备动作完毕信号，使RS标志为“1”。工作触发器（BS）：设备“忙”的标志。BS=1，表示启动设备工作4、 中断处理过程包括哪些操作步骤？答:中断处理过程如下：(1)设备提出中断请求(2)当一条指令执行结束时CPU响应中断(3)CPU设置“中断屏蔽”标志，不再响应其它中断请求(4)保存程序断点（PC）(5)硬件识别中断源（转移到中断服务子程序入口地址）(6)用软件方法保存CPU现场(7)为设备服务(8)恢复CPU现场(9)“中断屏蔽”标志复位，以便接收其它设备中断请求(10)返回主程序5、 什么是闪速存储器？它有哪些特点？答:90年代INTEL公司发明的一种高密度、非易失性的读写半导体存储器闪速存储器的特点闪速存储器（FlashMemory）是一类非易失性存储器NVM（Non-VolatileMemory）即使在供电电源关闭后仍能保持片内信息；而诸如DRAM、SRAM这类易失性存储器，当供电电源关闭时片内信息随即丢失。FlashMemory集其它类非易失性存储器的特点：与EPROM相比较，闪速存储器具有明显的优势在系统电可擦除和可重复编程，而不需要特殊的高电压（某些第一代闪速存储器也要求高电压来完成擦除和/或编程操作）；与EEPROM相比较，闪速存储器具有成本低、密度大的特点。其独特的性能使其广泛地运用于各个领域，包括嵌入式系统，如PC及外设、电信交换机、蜂窝电话、网络互联设备、仪器仪表和汽车器件，同时还包括新兴的语音、图像、数据存储类产品，如数字相机、数字录音机和个人数字助理（PDA）。二、 应用题（共70题）1 （10分）用异步通信方式传送字符A和8，数据有7位，偶校验1 位。起始位1位,停止位l位，请分别画出波形图。2 （10分）某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHZ ，求总线带宽是多少？答:总线宽带 = 70MHZ 8B=560MBps3 （10分）异步通信方式传送ASCII码，数据位8位，奇校验1位，停止位1位。计算当波特率为4800时，字符传送的速率是多少？每个数据位的时间长度是多少？数据位的传送速率是多少？答: 4800/(1+8+1)=480字符/秒；4 （10分）CDROM光盘的外缘有5mm的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60分钟。请计算模式2情况下光盘存储容量是多少？5 （20分）画出单机系统中采用的三种总线结构6 （10分）用多路DMA控制器控制磁盘、磁带、打印机三个设备同时工作。磁盘以30s的间隔向控制器发DMA请求，磁带以45s的间隔向控制器发DMA请求，打印机以150s的间隔发DMA请求。请画出多路DMA控制器的工作时空图。由于多路型DMA同时要为多个设备服务，因此对应多少个DMA通路(设备)，在控制器内部就有多少组寄存器用于存放各自的传送参数。多路型DMA控制器的逻辑结构请见文字教材图8.17。通过配合使用I/O通用接口片子，多路型DMA控制器可以对8个独立的DMA通路(CH)进行控制，使外围设备以周期挪用方式对内存进行存取。8条独立的DMA请求线或响应线能在外围设备与DMA控制器之间进行双向通信。一条线上进行双向通信是通过分时和脉冲编码技术实现的。也可以分别设立DMA请求线和响应线实现双向通信。每条DMA线在优先权结构中具有固定位置，一般DMA0线具有最高优先权，DMA7线具有最低优先权。控制器中有8个8位的控制传送长度的寄存器，8个16位的地址寄存器。每个长度寄存器和地址寄存器对应一个设备。每个寄存器都可以用程序中的I/O指令从CPU送入控制数据。每一寄存器组各有一个计数器，用于修改内存地址和传送长度。当某个外围设备请求DMA服务时，操作过程如下：(1)DMA控制器接到设备发出的DMA请求时，将请求转送到CPU。(2)CPU在适当的时刻响应DMA请求。若CPU不需要占用总线则继续执行指令；若CPU需要占用总线，则CPU进入等待状态。(3)DMA控制器接到CPU的响应信号后，进行以下工作：对现有DMA请求中优先权最高的请求给予DMA响应；选择相应的地址寄存器的内容驱动地址总线；根据所选设备操作寄存器的内容，向总线发读、写信号；外围设备向数据总线传送数据