计算机组成原理第五章部分课后题答案(唐朔飞版)

1、5.11/0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。 5.3I/O设备与主机交换信息时，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

2、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设备服务可 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，服务开销时间大 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DMA 方式直接依靠硬件实现贮存与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

3、方式更高，但 DMA方式的硬件结构更为复杂。 5.4比较程序查询方式、程序中断方式和 DMA方式对CPUX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勺任务比较忙的情况下，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。若要求每秒钟传送 4

4、80个字符，那么该设备的数据传送速率为多少？ 解：480R(1+7+1+1)=4800位/ 秒=4800 波特 5.11简述I/O接口的功能和基本组成。 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接口基本组成 设备选择电路、命令寄存器和命令译码器、数据缓冲寄存器、设备状态标记触发 器 5.13说明中断向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 断入口地址是中断服务程序的首地址。 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

5、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JUM指令；主存中设向量地址表。 5.20比较単重中断和多重中断服务程序的处理流程，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，意味着在整个中断服务 处理过程中，不能再响应其他中断源的请求。 多重中断：开中断指令设置在“保护现场”之后，意味着保护现场之后， 若有更高级别的中断请求，CPU也可以响应，即再次中断现行的服务程序， 转至新的中断服务程序，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。 (1)

6、 3个设备的优先级A-B-C降序排列。 (2) 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 CPU Y INTP HJ 1 朴Il IU I K) 1HI1JI 1CB Ti J izrK* 1VTA I分吟令:V |1STP25卩s)才能处理一次数据，从而造成数据丢失， 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卩

7、s，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？若不行，应采取什么方案？ 解：磁盘传送速度 道容量=1KBR8/16=1KR8R8/16=1KR4=4K 数传率=1KBR3000专/分=4KBR5(转/秒 一个字符传送时间=1/20RRK字/秒=5卩s 5卩s25卩s，所以不能采用一条指令执行结束响应 DMA青求方案，应 采用每个CPU机器周期末查询及响应 DMA青求方案(通常安排CPU机器 周期=MM存取周期) 5.35从5个方面比较程序中断方式和 DM/方式的区别。 (1) 程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMAfc要依赖硬件。 (2) 程序中断传送数据的基本单位为字或字节，DMA为数据块。 (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 行进行；DMA方式时，CPU与 I/O设备并行工作，现行程序与I