第3章习题选解(解答3).ppt

计算机配置原理教程，第三章练习题，3.1计算机外部设备可以分为哪种类型？a :外部设备分类可以从多个角度分类。从使用角度来看，可以分为人-机交互设备、机器-机通信设备和计算机信息驻留在设备上的三类。从与CPU的关系来看，它可以分为输入设备、输出设备、选择设备和输入输出设备。3.2开发人机交互的计算机外部设备经过了几个阶段，今后的发展趋势是什么？答：(P91)开发用于人机交互的计算机外部设备，已通过符号接口、图形接口、多媒体接口技术和虚拟现实技术。未来的发展方向更接近于人的自然交互界面的发展，例如具有视觉、听觉、语音功能的外部设备。3.3什么是绿色计算机？有什么要求？答：绿色计算机是对人类及其生活环境没有不利影响的计算机。主要要求：(1)节能。主要要减少电脑本身的耗电量。(2)低污染。在生产、包装过程中，尽量使用无毒的可再生材料。要把打印机的噪音降到最低。电磁辐射也必须符合环境标准。(3)容易回收利用。生产、运输、使用等各工序使用的材料必须容易报废或回收。(4)遵守人体工程学。各种设备的外形符合人体健康标准。3.8指出计算机外部设备的发展趋势。答：新一代外部设备正朝着智能小型化的方向发展，具有逐渐模块化的结构，同时采用了多种自检、诊断、容错技术，使外部设备使用更加方便、可靠。此外，人机交互设备发展为更接近人类的自然交互界面，而机器-通信设备具有更大的带宽，信息驻留在设备上，容量变得更大。3.93.13客观式提问，3.14暂时中断大体上可以分为什么样的过程？答：中断可以大体上分为中断请求。封锁源提出封锁请求。中止判决。CPU对不同中断排队轻重缓急。中断响应。满足CPU响应中断条件时，停止原来运行的程序，开始响应中断。(1)保护源程序的中断状态，(2)切换到中断服务程序中断处理。打开中断，运行中断服务程序，关闭中断。返回中断。恢复源程序的状态和断点，继续运行原始程序。3.15设计8个中断源，优化软件队列。(1)中断请求逻辑电路设计(2)确定中断源的方法，绘制中断处理流程图。A :(1)使用保存一个“或门”和八个请求信号的一个寄存器、“或门”输出来判断是否存在无中断请求，如果存在，则检测寄存器的相应位，并通过程序判断。(2)中断处理程序流程图，3.16具有三个中断源：a、b和c。其中，使用a最高优先级、b最低优先级、c最低优先级、链和独立请求分别设计优化回路。解决方案：(P116)(a)独立请求中断最佳电路，(b)一个指令周期由多个机器周期组成的链中断最佳电路，每个机器周期由多个时钟周期组成。17，3.19解决方案：硬件优化软件优化例外特别情况3.20解决方案：机器周期3.21解决方案：通道的功能是接受CPU的I/O指令并控制与外围设备的基本数据交换。根据通道的工作方式，通道有三种类型：字节多通道、数组多通道和选择通道，通道程序由一个或多个通道指令组成。什么是3.22A(1)B(4)C(3)D(6)E(4)，3.23单层和多层中断？如何实现？什么是中断矢量？(请参见多中断)a :(1)单层中断意味着在中断响应后，在运行中断服务程序期间，不允许其他中断中断中断中断服务程序。为此，请将所有中断源保持在相同级别，以便在响应CPU中断后不会中断其他中断。(2)多级别中断是指根据中断事件的轻重和优先级，将计算机分为多个中断级别，以便在CPU响应停止时，更高级别的中断会干扰中断服务程序的执行。多级中断主要通过堆栈技术实现。(3)中断向量是中断服务程序的入口地址。3.24DMA方法与通道方法的相似之处和不同之处是什么？答：最基本的相同点是从CPU接管外围设备和主机之间的数据交换过程，使外围设备与主机并行运行。主要区别在于(1)工作原理不同。DMA完全从硬件传输数据，而通道通过通道命令集与硬件一起完成数据传输。(2)功能不同。DMA要求CPU执行设备选择、切换、启动、关闭和数据效果，CPU开销大，通道代替执行这些任务。此外，一个通道可以控制多种不同类型的设备，而DMA控制器通常仅控制一个或几个速度较快的同级设备。3.25中断控制方法的中断与DMA的中断有何不同？A :DMA还需要中断，以便在与控制外围设备进行主机数据交换的过程中向CPU请求总线控制，并向CPU报告数据传输过程中的正常和异常情况，但与程序中断控制方法中的中断不同。(1)对于DMA，CPU在一个系统周期中响应。对于程序中断，CPU必须能够在发出一个命令后响应。(2)DMA的控制仅在外围设备和内存之间进行，不需要保护现场而不破坏CPU上的现场，因此需要快速响应。讨论3.26接口的功能和配置。A: 1，简单地说，接口的基本功能是在系统总线和外围设备之间传输信号，提供缓冲功能以满足双方的计时要求。由于外围设备的多样性和复杂性，不同的外围设备具有不同的界面功能。接口通常具有以下功能：(1)寻址功能：接口识别CPU的访问信号并确定所需的操作。(2)I/o功能。接口可以在总线上从CPU发送、接收控制信息，或将数据和状态信息发送到总线，具体取决于CPU要求的读取和写入信号。(3)数据缓冲功能。CPU和外围设备的速度经常不匹配，为了消除速度差异，接口必须提供数据的缓冲功能。(4)数据转换功能。与主机格式不同，每个设备信息格式都要求接口提供计算机和外围设备信息格式(例如正负逻辑转换、串行到并行转换、计数/模式转换或模式/计数转换)的转换。(5)其他。接口除了上述功能外，还必须具有纠错功能、中断功能、定时控制功能等。2、为了实现上述功能。接口必须至少有一个缓冲集和一个具有锁定功能的寄存器。主内存访问接口主要是对端口(各种寄存器)的访问。因此，接口还必须具有地址解码线路、读写控制线路和中断控制线路等端口的选择机构和读写控制机构。此外，还需要设备状态寄存器、定时信号线等。3.27 I/O I/O接口的两种寻址方法是什么？各自的缺点是什么？A: (1)端口地址和默认集成地址，以及与端口无关的寻址。(2)集成寻址的优点是，无需专用输入/输出命令，允许CPU访问I/O，更灵活、更方便，而中断具有更大的寻址空间。缺点是端口占用了存储地址，内存容量变小，利用存储寻址的I/o设备对数据执行I/o操作的速度慢。单独寻址的优点是，通过专用输入和输出命令，可以清楚、方便地确定进程地址。缺点是输入和输出指令较少，通常只是端口的传输操作，需要两组控制信号，如CPU存储读取和写入、I/O设备读取和写入，从而增加了控制的复杂性。3.28硬接线并行接口和可编程并行接口的特点是什么？答：硬接线并行接口通常易于使用和操作。硬连接方式不同，可以创建不同的界面，但是一旦连接到系统上的芯片，用户就不能更改功能。可编程并行接口更灵活，用户可以在使用过程中根据相应操作的需要通过程序命令设置接口的功能，从而逐渐一般化接口。3.29串行通信的特点是什么？异步串行接口的基本操作是什么？答：串行通信的特点是传输时1位顺序传输，传输线路少，成本低，干扰小，适合远距离数据传输，但是数字慢。异步串行接口的基本操作包括：串行数据格式化实现字符串和通过自动数据错误检测和纠错实现的通信互连和控制，3.31输入/输出缓冲区为什么设置？答：缓冲技术的主要作用是匹配设备与设备之间、设备与设备之间以及设备与设备之间的速度差异。例如，存储系统设置了缓存以匹配CPU和主内存的速度差异，并在接口上设置了缓冲寄存器以匹配主存储和外围设备的数据交换时外围设备和主机的速度差异。3.32设备驱动程序的作用是什么？一般包括哪些内容？A: (1)简单地说，设备驱动程序是提供设备特定操作关系的程序。因为每个外部设备都涉及低级别的语言操作(如DMA或中断进程)，并且操作系统中仅设置了几个通用I/O操作和管理模块。用户使用简单的命令通过应用程序使用外部设备。因此设备制造商必须为其设备的特性和不同的操作系统设计与设备具体操作密切的程序。(2)设备驱动程序通常由以下5部分组成：设备标题；存储数据的本地过程是什么？中止策略进程进程。命令处理子程序，3.33各种设备的设备分配方法a:设备分配方法有两种