計(jì)算機(jī)原理答案蒼松教學(xué)

1、第1章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論1. 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件？硬件和軟件哪個(gè)更重要？解：p3計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的物理或邏輯的綜合體。計(jì)算機(jī)硬件計(jì)算機(jī)的物理實(shí)體。計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的程序及相關(guān)資料。硬件和軟件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中相互依存，缺一不可，因此同樣重要。5. 馮諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？解：馮氏計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是：p9由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；指令和數(shù)據(jù)以同一形式（二進(jìn)制形式）存于存儲(chǔ)器中；指令由操作碼、地址碼兩大部分組成；指令在存儲(chǔ)器中順序存放，通常自動(dòng)順序取出執(zhí)行；以運(yùn)算器為中心（原始馮氏機(jī)）。7. 解釋下列概念：主機(jī)、cpu

2、、主存、存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)元件、存儲(chǔ)基元、存儲(chǔ)元、存儲(chǔ)字、存儲(chǔ)字長、存儲(chǔ)容量、機(jī)器字長、指令字長。解：p10主機(jī)是計(jì)算機(jī)硬件的主體部分，由cpu+mm（主存或內(nèi)存）組成；cpu中央處理器（機(jī)），是計(jì)算機(jī)硬件的核心部件，由運(yùn)算器+控制器組成；（早期的運(yùn)、控不在同一芯片上）主存計(jì)算機(jī)中存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，為計(jì)算機(jī)的主要工作存儲(chǔ)器，可隨機(jī)存取；由存儲(chǔ)體、各種邏輯部件及控制電路組成。存儲(chǔ)單元可存放一個(gè)機(jī)器字并具有特定存儲(chǔ)地址的存儲(chǔ)單位；存儲(chǔ)元件存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的物理元件，是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，又叫存儲(chǔ)基元或存儲(chǔ)元，不能單獨(dú)存?。淮鎯?chǔ)字一個(gè)存儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的邏輯單位；存儲(chǔ)字長一個(gè)存

3、儲(chǔ)單元所存二進(jìn)制代碼的位數(shù)；存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器中可存二進(jìn)制代碼的總量；（通常主、輔存容量分開描述）機(jī)器字長cpu能同時(shí)處理的數(shù)據(jù)位數(shù)；指令字長一條指令的二進(jìn)制代碼位數(shù)；8. 解釋下列英文縮寫的中文含義：cpu、pc、ir、cu、alu、acc、mq、x、mar、mdr、i/o、mips、cpi、flops解：全面的回答應(yīng)分英文全稱、中文名、中文解釋三部分。cpucentral processing unit，中央處理機(jī)（器），見7題；pcprogram counter，程序計(jì)數(shù)器，存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動(dòng)計(jì)數(shù)形成下一條指令地址的計(jì)數(shù)器；irinstruction register，指令寄

4、存器，存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器； cucontrol unit，控制單元（部件），控制器中產(chǎn)生微操作命令序列的部件，為控制器的核心部件；aluarithmetic logic unit，算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，運(yùn)算器中完成算術(shù)邏輯運(yùn)算的邏輯部件；accaccumulator，累加器，運(yùn)算器中運(yùn)算前存放操作數(shù)、運(yùn)算后存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器；mqmultiplier-quotient register，乘商寄存器，乘法運(yùn)算時(shí)存放乘數(shù)、除法時(shí)存放商的寄存器。 x此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器，即運(yùn)算器中工作寄存器之一，用來存放操作數(shù)；marmemory addres

5、s register，存儲(chǔ)器地址寄存器，內(nèi)存中用來存放欲訪問存儲(chǔ)單元地址的寄存器；mdrmemory data register，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來存放從某單元讀出、或?qū)懭肽炒鎯?chǔ)單元數(shù)據(jù)的寄存器；i/oinput/output equipment，輸入/輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送；mipsmillion instruction per second，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計(jì)量單位；11. 指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？解：計(jì)算機(jī)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)有以下2種方法：l 通過不同的時(shí)間段來區(qū)分指令和數(shù)

6、據(jù)，即在取指令階段（或取指微程序）取出的為指令，在執(zhí)行指令階段（或相應(yīng)微程序）取出的即為數(shù)據(jù)。l 通過地址來源區(qū)分，由pc提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是指令，由指令地址碼部分提供存儲(chǔ)單元地址的取出的是操作數(shù)。 第2章 計(jì)算機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用1. 通常計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代以什么為依據(jù)？答：p22主要以組成計(jì)算機(jī)基本電路的元器件為依據(jù)，如電子管、晶體管、集成電路等。2. 舉例說明專用計(jì)算機(jī)和通用計(jì)算機(jī)的區(qū)別。答：按照計(jì)算機(jī)的效率、速度、價(jià)格和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性可以將計(jì)算機(jī)劃分為通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)。通用計(jì)算機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，但犧牲了效率、速度和經(jīng)濟(jì)性；而專用計(jì)算機(jī)是最有效、最經(jīng)濟(jì)和最快的計(jì)算機(jī)，但適應(yīng)性很差。例

7、如個(gè)人電腦和計(jì)算器。3. 什么是摩爾定律？該定律是否永遠(yuǎn)生效？為什么？答：p23，否，p36第3章 系統(tǒng)總線1. 什么是總線？總線傳輸有何特點(diǎn)？為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)具備什么特點(diǎn)？解：總線是多個(gè)部件共享的傳輸部件。總線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是：某一時(shí)刻只能有一路信息在總線上傳輸，即分時(shí)使用。為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過三態(tài)驅(qū)動(dòng)緩沖電路與總線連通。4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特點(diǎn)？哪種方式響應(yīng)時(shí)間最快？哪種方式對電路故障最敏感？解：（1）總線判優(yōu)控制解決多個(gè)部件同時(shí)申請總線時(shí)的使用權(quán)分配問題； （2）常見的集中式總線控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器查詢、獨(dú)

8、立請求； （3）特點(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡單，易于擴(kuò)充，對電路故障最敏感；計(jì)數(shù)器查詢方式優(yōu)先級設(shè)置較靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨(dú)立請求方式判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。5. 解釋下列概念：總線寬度.總線帶寬、總線復(fù)用。總線的主設(shè)備（或主模塊）、總線的從設(shè)備（或從模塊）、總線的傳輸周期和總線的通信控制。解：總線寬度：總線寬度可以理解為總線的數(shù)據(jù)總線的根數(shù)，用bit（位）表示?？偩€帶寬：總線帶寬可以理解為總線的數(shù)據(jù)傳輸速率，即單位時(shí)間內(nèi)總線上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)。總線復(fù)用：將地址總線和數(shù)據(jù)總線公用一組物理線路，在這組物理線路上分時(shí)傳輸?shù)刂沸盘柡蛿?shù)據(jù)信號?？偩€的主設(shè)備（主

9、模塊）指一次總線傳輸期間，擁有總線控制權(quán)的設(shè)備（模塊）；總線的從設(shè)備（從模塊）指一次總線傳輸期間，配合主設(shè)備完成傳輸?shù)脑O(shè)備（模塊），它只能被動(dòng)接受主設(shè)備發(fā)來的命令；總線的傳輸周期總線完成一次完整而可靠的傳輸所需時(shí)間；總線的通信控制指總線傳送過程中雙方的時(shí)間配合方式。6. 試比較同步通信和異步通信。解：同步通信由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，控制方式簡單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，總線工作效率明顯下降。適合于速度差別不大的場合；異步通信不由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同步復(fù)雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，有利于提高總線工作效率。7.畫圖說明異

10、步通信中請求與回答有哪幾種互鎖關(guān)系？不互鎖半互鎖全互鎖單機(jī)多機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信8. 為什么說半同步通信同時(shí)保留了同步通信和異步通信的特點(diǎn)？解：半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時(shí)鐘控制，又能像異步通信那樣允許傳輸時(shí)間不一致，因此工作效率介于兩者之間。9.分離式通信有何特點(diǎn)，主要用于什么系統(tǒng)？（1）各模塊欲占用總線使用權(quán)都必須提出申請。（2）在得到總線使用權(quán)后，主模塊在限定的時(shí)間內(nèi)向?qū)Ψ絺魉托畔?，采用同步方式傳送，不再等待對方的回答信號。?）各模塊在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的過程中都不占用總線，使總線可接受其他模塊的請求。（4）總線被占用時(shí)都在做有效工作，或者通過它發(fā)送命令，或者通過它傳送數(shù)據(jù)，不存在內(nèi)存等待時(shí)間，充

11、分的利用了總線的有效占用，從而實(shí)現(xiàn)了總線在多個(gè)主、從模塊間進(jìn)行信息交叉重疊并行使傳送，這對大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是極為重要的。10.什么是總線標(biāo)準(zhǔn)？什么是即插即用，哪些總線有這一特點(diǎn)？ 為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？你知道目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些？ 解： 所謂總線標(biāo)準(zhǔn)，可視為系統(tǒng)與各模塊，模塊與模塊之間的一個(gè)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)界面總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題；目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：isa、eisa、pci等；plug and play即插即用，eisa、pci等具有此功能。使能控制 第4章 存儲(chǔ)器3. 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在什么地方？為什么要分這些層次？計(jì)算機(jī)如何管理這些層次？答：存儲(chǔ)器

12、的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在cache主存和主存輔存這兩個(gè)存儲(chǔ)層次上。 cache主存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要對cpu訪存起加速作用，即從整體運(yùn)行的效果分析，cpu訪存速度加快，接近于cache的速度，而尋址空間和位價(jià)卻接近于主存。 主存輔存層次在存儲(chǔ)系統(tǒng)中主要起擴(kuò)容作用，即從程序員的角度看，他所使用的存儲(chǔ)器其容量和位價(jià)接近于輔存，而速度接近于主存。 綜合上述兩個(gè)存儲(chǔ)層次的作用，從整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)來看，就達(dá)到了速度快、容量大、位價(jià)低的優(yōu)化效果。 主存與cache之間的信息調(diào)度功能全部由硬件自動(dòng)完成。而主存輔存層次的調(diào)度目前廣泛采用虛擬存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，即將主存與輔存的一部份通過軟硬結(jié)合的技術(shù)組成虛擬存儲(chǔ)器，程序員

13、可使用這個(gè)比主存實(shí)際空間（物理地址空間）大得多的虛擬地址空間（邏輯地址空間）編程，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，再由軟、硬件自動(dòng)配合完成虛擬地址空間與主存實(shí)際物理空間的轉(zhuǎn)換。因此，這兩個(gè)層次上的調(diào)度或轉(zhuǎn)換操作對于程序員來說都是透明的。4. 說明存取周期和存取時(shí)間的區(qū)別。解：存取周期和存取時(shí)間的主要區(qū)別是：存取時(shí)間僅為完成一次操作的時(shí)間，而存取周期不僅包含操作時(shí)間，還包含操作后線路的恢復(fù)時(shí)間。即：存取周期 = 存取時(shí)間 + 恢復(fù)時(shí)間5. 什么是存儲(chǔ)器的帶寬？若存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)總線寬度為32位，存取周期為200ns，則存儲(chǔ)器的帶寬是多少？解：存儲(chǔ)器的帶寬指單位時(shí)間內(nèi)從存儲(chǔ)器進(jìn)出信息的最大數(shù)量。存儲(chǔ)器帶寬 = 1/20

14、0ns ×32位= 160m位/秒 = 20mb/s = 5m字/秒9. 什么叫刷新？為什么要刷新？說明刷新有幾種方法。解：刷新對dram定期進(jìn)行的全部重寫過程；刷新原因因電容泄漏而引起的dram所存信息的單元電壓信號衰減而引起的信息丟失，需要及時(shí)補(bǔ)充。因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三種集中式、分散式、異步式。集中式：在最大刷新間隔時(shí)間內(nèi)，集中安排一段時(shí)間進(jìn)行刷新；有cpu訪存死時(shí)間；分散式：在每個(gè)讀/寫周期之后插入一個(gè)刷新周期，無cpu訪存死時(shí)間；異步式：是集中式和分散式的折衷。討論：1）刷新與再生的比較：共同點(diǎn)：動(dòng)作機(jī)制一樣。都是利用dram存儲(chǔ)元破壞性讀操作時(shí)的重寫過

15、程實(shí)現(xiàn)；操作性質(zhì)一樣。都是屬于重寫操作。區(qū)別：解決的問題不一樣。再生主要解決dram存儲(chǔ)元破壞性讀出時(shí)的信息重寫問題；刷新主要解決長時(shí)間不訪存時(shí)的信息衰減問題。操作的時(shí)間不一樣。再生緊跟在讀操作之后，時(shí)間上是隨機(jī)進(jìn)行的；刷新以最大間隔時(shí)間為周期定時(shí)重復(fù)進(jìn)行。動(dòng)作單位不一樣。再生以存儲(chǔ)單元為單位，每次僅重寫剛被讀出的一個(gè)字的所有位；刷新以行為單位，每次重寫整個(gè)存儲(chǔ)器所有芯片內(nèi)部存儲(chǔ)矩陣的同一行。芯片內(nèi)部i/o操作不一樣。讀出再生時(shí)芯片數(shù)據(jù)引腳上有讀出數(shù)據(jù)輸出；刷新時(shí)由于cas信號無效，芯片數(shù)據(jù)引腳上無讀出數(shù)據(jù)輸出（唯ras有效刷新，內(nèi)部讀）。鑒于上述區(qū)別，為避免兩種操作混淆，分別叫做再生和刷新。

16、2）cpu訪存周期與存取周期的區(qū)別：cpu訪存周期是從cpu一邊看到的存儲(chǔ)器工作周期，他不一定是真正的存儲(chǔ)器工作周期；存取周期是存儲(chǔ)器速度指標(biāo)之一，它反映了存儲(chǔ)器真正的工作周期時(shí)間。3）分散刷新是在讀寫周期之后插入一個(gè)刷新周期，而不是在讀寫周期內(nèi)插入一個(gè)刷新周期，但此時(shí)讀寫周期和刷新周期合起來構(gòu)成cpu訪存周期。 4）刷新定時(shí)方式有3種而不是2種，一定不要忘了最重要、性能最好的異步刷新方式。10. 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有幾種？解：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片的譯碼驅(qū)動(dòng)方式有兩種：線選法（單譯碼法）和重合法（雙譯碼法）。線選法：地址譯碼信號只選中同一個(gè)字的所有位，結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)器材；重合法：地址分行

17、、列兩部分譯碼，行、列譯碼線的交叉點(diǎn)即為所選單元。這種方法通過行、列譯碼信號的重合來選址，也稱矩陣譯碼。可大大節(jié)省器材用量，是最常用的譯碼驅(qū)動(dòng)方式。 25. 什么是“程序訪問的局部性”？存儲(chǔ)系統(tǒng)中哪一級采用了程序訪問的局部性原理？解：程序運(yùn)行的局部性原理指：在一小段時(shí)間內(nèi)，最近被訪問過的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪問；在空間上，這些被訪問的程序和數(shù)據(jù)往往集中在一小片存儲(chǔ)區(qū)；在訪問順序上，指令順序執(zhí)行比轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性大 (大約 5:1 )。存儲(chǔ)系統(tǒng)中cache主存層次采用了程序訪問的局部性原理。27 cache做在cpu芯片內(nèi)有什么好處？將指令cache和數(shù)據(jù)cache分開又有什么好處？答：cac

18、he做在cpu芯片內(nèi)主要有下面幾個(gè)好處：1）可提高外部總線的利用率。因?yàn)閏ache在cpu芯片內(nèi)，cpu訪問cache時(shí)不必占用外部總線；2）cache不占用外部總線就意味著外部總線可更多地支持i/o設(shè)備與主存的信息傳輸，增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體效率；3）可提高存取速度。因?yàn)閏ache與cpu之間的數(shù)據(jù)通路大大縮短,故存取速度得以提高；將指令cache和數(shù)據(jù)cache分開有如下好處：1）可支持超前控制和流水線控制，有利于這類控制方式下指令預(yù)取操作的完成；2）指令cache可用rom實(shí)現(xiàn)，以提高指令存取的可靠性；3）數(shù)據(jù)cache對不同數(shù)據(jù)類型的支持更為靈活，既可支持整數(shù)（例32位），也可支持浮點(diǎn)數(shù)據(jù)（

19、如64位）。cache結(jié)構(gòu)改進(jìn)的第三個(gè)措施是分級實(shí)現(xiàn)，如二級緩存結(jié)構(gòu)，即在片內(nèi)cache（l1）和主存之間再設(shè)一個(gè)片外cache（l2），片外緩存既可以彌補(bǔ)片內(nèi)緩存容量不夠大的缺點(diǎn)，又可在主存與片內(nèi)緩存間起到平滑速度差的作用，加速片內(nèi)緩存的調(diào)入調(diào)出速度（主存l2l1）。第5章 輸入輸出系統(tǒng)1. i/o有哪些編址方式？各有何特點(diǎn)？解：常用的i/o編址方式有兩種： i/o與內(nèi)存統(tǒng)一編址和i/o獨(dú)立編址；特點(diǎn)： i/o與內(nèi)存統(tǒng)一編址方式的i/o地址采用與主存單元地址完全一樣的格式，i/o設(shè)備和主存占用同一個(gè)地址空間，cpu可像訪問主存一樣訪問i/o設(shè)備，不需要安排專門的i/o指令。i/o獨(dú)立編址方式

20、時(shí)機(jī)器為i/o設(shè)備專門安排一套完全不同于主存地址格式的地址編碼，此時(shí)i/o地址與主存地址是兩個(gè)獨(dú)立的空間，cpu需要通過專門的i/o指令來訪問i/o地址空間。討論：i/o編址方式的意義：i/o編址方式的選擇主要影響到指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)i/o指令的安排，因此描述其特點(diǎn)時(shí)一定要說明此種i/o編址方式對應(yīng)的i/o指令設(shè)置情況。i/o與內(nèi)存統(tǒng)一編址方式將i/o地址看成是存儲(chǔ)地址的一部分，占用主存空間；問題：確切地講， i/o與內(nèi)存統(tǒng)一編址的空間為總線空間，i/o所占用的是內(nèi)存的擴(kuò)展空間。i/o獨(dú)立編址方式有明顯的i/o地址標(biāo)識(shí)，而i/o與內(nèi)存統(tǒng)一的編址方式?jīng)]有；問題：無論哪種編址方式，i/o地址都是由相應(yīng)

21、的指令提供的，而地址本身并沒有特殊的標(biāo)識(shí)。2. 簡要說明cpu與i/o之間傳遞信息可采用哪幾種聯(lián)絡(luò)方式？它們分別用于什么場合？答： cpu與i/o之間傳遞信息常采用三種聯(lián)絡(luò)方式：直接控制（立即響應(yīng)）、 同步、異步。 適用場合分別為：直接控制適用于結(jié)構(gòu)極簡單、速度極慢的i/o設(shè)備，cpu直接控制外設(shè)處于某種狀態(tài)而無須聯(lián)絡(luò)信號。同步方式采用統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，適用于cpu與i/o速度差不大，近距離傳送的場合。異步方式采用應(yīng)答機(jī)制進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，適用于cpu與i/o速度差較大、遠(yuǎn)距離傳送的場合。討論：注意i/o交換方式、i/o傳送分類方式與i/o聯(lián)絡(luò)方式的區(qū)別：串行、并行i/o傳送方式常用于描述i/o傳送

22、寬度的類型；i/o交換方式主要討論傳送過程的控制方法；i/o聯(lián)絡(luò)方式主要解決傳送時(shí)cpu與i/o之間如何取得通信聯(lián)系以建立起操作上的同步配合關(guān)系。同步方式適用于cpu與i/o工作速度完全同步的場合。問題： i/o 要達(dá)到與cpu工作速度完全同步一般是不可能的。同步方式的實(shí)質(zhì)是“就慢不就快”，如采用同步方式一般cpu達(dá)不到滿負(fù)荷工作。6. 字符顯示器的接口電路中配有緩沖存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器，各有何作用？解：顯示緩沖存儲(chǔ)器的作用是支持屏幕掃描時(shí)的反復(fù)刷新；只讀存儲(chǔ)器作為字符發(fā)生器使用，他起著將字符的ascii碼轉(zhuǎn)換為字形點(diǎn)陣信息的作用。8. 某計(jì)算機(jī)的i/o設(shè)備采用異步串行傳送方式傳送字符信息。字符

23、信息的格式為一位起始位、七位數(shù)據(jù)位、一位校驗(yàn)位和一位停止位。若要求每秒鐘傳送480個(gè)字符，那么該設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送速率為多少？解：480×10=4800位/秒=4800波特；波特是數(shù)據(jù)傳送速率波特率的單位。10. 什么是i/o接口?為什么要設(shè)置i/o接口？i/o接口如何分類？解： i/o接口一般指cpu和i/o設(shè)備間的連接部件； i/o接口分類方法很多，主要有：按數(shù)據(jù)傳送方式分有并行接口和串行接口兩種；按數(shù)據(jù)傳送的控制方式分有程序控制接口、程序中斷接口、dma接口三種。12. 結(jié)合程序查詢方式的接口電路，說明其工作過程。解：程序查詢接口工作過程如下（以輸入為例）： 1）cpu發(fā)i/o地址

24、®地址總線®接口®設(shè)備選擇器譯碼®選中，發(fā)sel信號®開命令接收門； 2）cpu發(fā)啟動(dòng)命令® d置0，b置1 ®接口向設(shè)備發(fā)啟動(dòng)命令®設(shè)備開始工作； 3）cpu等待，輸入設(shè)備讀出數(shù)據(jù)® dbr； 4）外設(shè)工作完成，完成信號®接口® b置0，d置1； 5）準(zhǔn)備就緒信號®控制總線® cpu； 6）輸入：cpu通過輸入指令（in）將dbr中的數(shù)據(jù)取走；若為輸出，除數(shù)據(jù)傳送方向相反以外，其他操作與輸入類似。工作過程如下： 1）cpu發(fā)i/o地址®地址總線®

25、;接口®設(shè)備選擇器譯碼®選中，發(fā)sel信號®開命令接收門； 2）輸出： cpu通過輸出指令（out）將數(shù)據(jù)放入接口dbr中； 3）cpu發(fā)啟動(dòng)命令® d置0，b置1 ®接口向設(shè)備發(fā)啟動(dòng)命令®設(shè)備開始工作； 4）cpu等待，輸出設(shè)備將數(shù)據(jù)從 dbr取走； 5）外設(shè)工作完成，完成信號®接口® b置0，d置1； 6）準(zhǔn)備就緒信號®控制總線® cpu，cpu可通過指令再次向接口dbr輸出數(shù)據(jù)，進(jìn)行第二次傳送。13. 說明中斷向量地址和入口地址的區(qū)別和聯(lián)系。解：中斷向量地址和入口地址的區(qū)別：向量地址是硬件

26、電路（向量編碼器）產(chǎn)生的中斷源的內(nèi)存地址編號，中斷入口地址是中斷服務(wù)程序首址。中斷向量地址和入口地址的聯(lián)系：中斷向量地址可理解為中斷服務(wù)程序入口地址指示器（入口地址的地址），通過它訪存可獲得中斷服務(wù)程序入口地址。 (兩種方法：在向量地址所指單元內(nèi)放一條jum指令；主存中設(shè)向量地址表。參考8.4.3）討論：硬件向量法的實(shí)質(zhì)：當(dāng)響應(yīng)中斷時(shí)，為了更快、更可靠的進(jìn)入對應(yīng)的中斷服務(wù)程序執(zhí)行，希望由硬件直接提供中斷服務(wù)程序入口地址。但在內(nèi)存地址字較長時(shí)這是不可能的。因此由硬件先提供中斷源編號、再由編號間接地獲得中斷服務(wù)程序入口地址。這種中斷源的編號即向量地址。由于一臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可帶的中斷源數(shù)量很有限，因此

27、向量地址比內(nèi)存地址短得多，用編碼器類邏輯部件實(shí)現(xiàn)很方便。14. 在什么條件下，i/o設(shè)備可以向cpu提出中斷請求？解：i/o設(shè)備向cpu提出中斷請求的條件是：i/o接口中的設(shè)備工作完成狀態(tài)為1（d=1），中斷屏蔽碼為0 （mask=0），且cpu查詢中斷時(shí)，中斷請求觸發(fā)器狀態(tài)為1（intr=1）。15. 什么是中斷允許觸發(fā)器？它有何作用？解：中斷允許觸發(fā)器是cpu中斷系統(tǒng)中的一個(gè)部件，他起著開關(guān)中斷的作用（即中斷總開關(guān)，則中斷屏蔽觸發(fā)器可視為中斷的分開關(guān)）。16. 在什么條件和什么時(shí)間，cpu可以響應(yīng)i/o的中斷請求？解：cpu響應(yīng)i/o中斷請求的條件和時(shí)間是：當(dāng)中斷允許狀態(tài)為1（eint=1

28、），且至少有一個(gè)中斷請求被查到，則在一條指令執(zhí)行完時(shí)，響應(yīng)中斷。 17. 某系統(tǒng)對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行取樣處理，每抽取一個(gè)輸入數(shù)據(jù)，cpu就要中斷處理一次，將取樣的數(shù)據(jù)存至存儲(chǔ)器的緩沖區(qū)中，該中斷處理需p秒。此外，緩沖區(qū)內(nèi)每存儲(chǔ)n個(gè)數(shù)據(jù)，主程序就要將其取出進(jìn)行處理，這個(gè)處理需q秒。試問該系統(tǒng)可以跟蹤到每秒多少次中斷請求？解：這是一道求中斷飽和度的題，要注意主程序?qū)?shù)據(jù)的處理不是中斷處理，因此q秒不能算在中斷次數(shù)內(nèi)。n個(gè)數(shù)據(jù)所需的處理時(shí)間=p×n+q秒平均每個(gè)數(shù)據(jù)所需處理時(shí)間= （p×n+q） /n秒；求倒數(shù)得：該系統(tǒng)跟蹤到的每秒中斷請求數(shù)=n/（p×n+q）次。19. 在

29、程序中斷方式中，磁盤申請中斷的優(yōu)先權(quán)高于打印機(jī)。當(dāng)打印機(jī)正在進(jìn)行打印時(shí)，磁盤申請中斷請求。試問是否要將打印機(jī)輸出停下來，等磁盤操作結(jié)束后，打印機(jī)輸出才能繼續(xù)進(jìn)行？為什么？解：由于磁盤中斷的優(yōu)先權(quán)高于打印機(jī)，因此應(yīng)將打印機(jī)輸出停下來，等磁盤操作結(jié)束后，打印機(jī)輸出才能繼續(xù)進(jìn)行。因?yàn)榇蛴C(jī)的速度比磁盤輸入輸出的速度慢，并且暫停打印不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。討論：打印機(jī)不停，理由有如下幾種：打印內(nèi)容已存入打印機(jī)緩存；問題：1）如果打印機(jī)無緩存呢？2）如果打印機(jī)有緩存，還需要用程序中斷方式交換嗎？（應(yīng)用dma)由于在指令執(zhí)行末查中斷，因此執(zhí)行打印指令時(shí)不會(huì)響應(yīng)磁盤中斷。 問題：打印中斷處理程序=打印指令？采用字

30、節(jié)交叉?zhèn)魉头绞剑?dāng)兩者同時(shí)請求中斷時(shí)，先響應(yīng)盤，再響應(yīng)打印機(jī)，交叉服務(wù)。 問題：這是程序中斷方式嗎？由于打印機(jī)速度比cpu慢得多，cpu將數(shù)據(jù)發(fā)送給打印機(jī)后，就去為磁盤服務(wù)，而這時(shí)打印機(jī)可自己慢慢打印。 問題：停止打印機(jī)傳送=停止打印機(jī)動(dòng)作？我有打印機(jī)，感覺上打印機(jī)工作是連貫的； 問題：人的感覺速度=計(jì)算機(jī)工作速度？23.調(diào)用中斷服務(wù)程序和調(diào)用子程序有何區(qū)別？子程序只有調(diào)用的時(shí)候才執(zhí)行，而中斷不需調(diào)用，只要外部條件滿足就執(zhí)行中斷服務(wù)程序，子程序可以由用戶程序和操作系統(tǒng)調(diào)用，而中斷服務(wù)程序只能由操作系統(tǒng)調(diào)用。26. 什么是多重中斷？實(shí)現(xiàn)多重中斷的必要條件是什么？解：多重中斷是指：當(dāng)cpu執(zhí)行某個(gè)

31、中斷服務(wù)程序的過程中，發(fā)生了更高級、更緊迫的事件，cpu暫?，F(xiàn)行中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去處理該事件的中斷，處理完返回現(xiàn)行中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行的過程。實(shí)現(xiàn)多重中斷的必要條件是：在現(xiàn)行中斷服務(wù)期間，中斷允許觸發(fā)器為1，即開中斷。28. cpu對dma請求和中斷請求的響應(yīng)時(shí)間是否一樣？為什么？解： cpu對dma請求和中斷請求的響應(yīng)時(shí)間不一樣，因?yàn)閮煞N方式的交換速度相差很大，因此cpu必須以更短的時(shí)間間隔查詢并響應(yīng)dma請求（一個(gè)存取周期末）。討論：cpu對dma的響應(yīng)是即時(shí)的； 隨時(shí)都能響應(yīng)？cpu響應(yīng)dma的時(shí)間更短； dma比中斷速度高；短、高或不一樣的具體程度？ 不一樣。因?yàn)閐ma與cpu共

32、享主存，會(huì)出現(xiàn)兩者爭用主存的沖突，cpu必須將總線讓給dma接口使用，常用停止cpu訪存、周期竊取及dma與cpu交替訪存三種方式有效的分時(shí)使用主存；這種情況僅僅存在于dma與中斷程序之間嗎？答非所問。 24. dma的工作方式中，cpu暫停方式和周期挪用方式的數(shù)據(jù)傳送流程有何不同？畫圖說明。解：兩種dma方式的工作流程見下頁，其主要區(qū)別在于傳送階段，現(xiàn)行程序是否完全停止訪存。停止cpu訪存方式的dma工作流程如下：現(xiàn)行程序 cpu dmac i/ocpu dmac i/o b c d周期竊取方式的dma工作流程如下：現(xiàn)行程序 cpu dmac i/ocpu dmac i/o b c d31.

33、假設(shè)某設(shè)備向cpu傳送信息的最高頻率是40k次/秒，而相應(yīng)的中斷處理程序其執(zhí)行時(shí)間為40µs。試問該外設(shè)是否可用程序中斷方式與主機(jī)交換信息，為什么？ 解：該設(shè)備向cpu傳送信息的時(shí)間間隔 =1/40k=0.025×1000=25µs < 40µs則：該外設(shè)不能用程序中斷方式與主機(jī)交換信息，因?yàn)槠渲袛嗵幚沓绦虻膱?zhí)行速度比該外設(shè)的交換速度慢。舉例說明： （輸入）假設(shè)初始cpu空閑，則當(dāng)i/o將第一個(gè)數(shù)據(jù)放在接口的數(shù)據(jù)緩沖寄存器中后，向cpu發(fā)第一個(gè)中斷請求，cpu立即響應(yīng)；i/o設(shè)備勻速運(yùn)行，25s后，第二個(gè)中斷請求到來，cpu正在執(zhí)行中斷程序接收第一

34、個(gè)數(shù)據(jù)，40s時(shí)響應(yīng)；50s后，第三個(gè)中斷請求到來，cpu正在執(zhí)行中斷程序接收第二個(gè)數(shù)據(jù)，要到80s時(shí)響應(yīng)；75s后，第四個(gè)中斷請求到來，但此時(shí)第三個(gè)中斷請求還沒有響應(yīng)，則放在數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的第三個(gè)數(shù)據(jù)來不及接收，被第四個(gè)數(shù)據(jù)沖掉；32. 設(shè)磁盤存儲(chǔ)器轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，分8個(gè)扇區(qū)，每扇區(qū)存儲(chǔ)1k字節(jié)，主存與磁盤存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送的寬度為16位（即每次傳送16位）。假設(shè)一條指令最長執(zhí)行時(shí)間是25µs，是否可采用一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)響應(yīng)dma請求的方案，為什么？若不行，應(yīng)采取什么方案？解：先算出磁盤傳送速度，然后和指令執(zhí)行速度進(jìn)行比較得出結(jié)論。道容量=1k×8位×8扇

35、區(qū)=1kb×8=0.5k字×8=4k字?jǐn)?shù)傳率=4k字×3000轉(zhuǎn)/分=4k字×50轉(zhuǎn)/秒 =200k字/秒一個(gè)字的傳送時(shí)間=1/（200*1024字/秒）=0.000005s/字=5µs/字討論：扇面、扇段和扇區(qū)：扇面指磁盤分區(qū)后形成的扇形區(qū)域；扇段指扇面上一個(gè)磁道所對應(yīng)的弧形區(qū)域；扇區(qū)通常用來泛指扇面或扇段。由于磁盤是沿柱面存取而不是沿扇面存取，因此習(xí)慣上扇區(qū)即指扇段，不用特別說明也不會(huì)引起誤會(huì)。問題：是否磁盤轉(zhuǎn)一圈讀完所有扇區(qū)上的磁道？答：應(yīng)為：磁盤轉(zhuǎn)一圈讀完一個(gè)磁道上的所有扇區(qū)，然后轉(zhuǎn)到下一盤面的同一位置磁道接著讀(如果文件未讀完的話）。33. 試從下面七個(gè)方面比較程序查詢、程序中斷和dma三種方式的綜合性能。（1）數(shù)據(jù)傳送依賴軟件還是硬件；（2）