计算机组成原理课后答案高教版省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

/10/1011.I/O有哪些有哪些编址方式？各有何特点？址方式？各有何特点？解：有两种：解：有两种：I/O与内存与内存统一一编址和址和I/O独立独立编址；址；统一一编址方式址方式I/O地址采取与主存地址采取与主存单元地址完全一元地址完全一样格式，格式，I/O设备和主存占用和主存占用同一个地址空同一个地址空间，CPU可像可像访问主存一主存一样访问I/O设备，不需要安排，不需要安排专门I/O指指令。令。独立独立编址方式址方式时机器机器为I/O设备专门安排一套完全不一安排一套完全不一样于主存地址格式地址于主存地址格式地址编码，此，此时I/O地址与主存地址是两个独立空地址与主存地址是两个独立空间，CPU需要需要经过专门I/O指令来指令来访问I/O地址空地址空间。讨论：I/O编址方式意址方式意义：I/O编址方式址方式选择主要影响到指令系主要影响到指令系统设计时I/O指令安排，所以描述其特点指令安排，所以描述其特点时一定要一定要说明此种明此种I/O编址方式址方式对应I/O指令指令设置情况。置情况。I/O与内存与内存统一一编址方式将址方式将I/O地址看成是存放地址一部分，占用主存空地址看成是存放地址一部分，占用主存空间；问题：确切地：确切地讲，I/O与内存与内存统一一编址空址空间为总线空空间，I/O所占用是内存所占用是内存扩展空展空间。I/O独立独立编址方式有址方式有显著著I/O地址地址标识，而，而I/O与内存与内存统一一编址方式没有；址方式没有；问题：不：不论哪种哪种编址方式，址方式，I/O地址都是由地址都是由对应指令提供，而地址本身并没有指令提供，而地址本身并没有特殊特殊标识。第第1页页/10/1022.简明明说明明CPU与与I/O之之间传递信息可采取哪几个信息可采取哪几个联络方式？它方式？它们分分别用于什用于什么么场所？所？答：答：CPU与与I/O之之间传递信息常采取三种信息常采取三种联络方式：直接控制（方式：直接控制（马上响上响应）、）、同同时、异步。、异步。适用适用场所分所分别为：直接控制直接控制适合用于适合用于结构极构极简单、速度极慢、速度极慢I/O设备，CPU直接控制外直接控制外设处于于某种状某种状态而无而无须联络信号。信号。同同时方式方式采取采取统一一时标进行行联络，适合用于，适合用于CPU与与I/O速度差不大，近距离速度差不大，近距离传送送场所。所。异步方式异步方式采取采取应答机制答机制进行行联络，适合用于，适合用于CPU与与I/O速度差速度差较大、大、远距离距离传送送场所。所。讨论：注意注意I/O交交换方式、方式、I/O传送分送分类方式与方式与I/O联络方式区分：方式区分：串行、并行串行、并行I/O传送方式送方式惯用于描述用于描述I/O传送送宽度度类型；型；I/O交交换方式主要方式主要讨论传送送过程控制方法；程控制方法；I/O联络方式主要方式主要处理理传送送时CPU与与I/O之之间怎怎样取得通信取得通信联络以建立起操作以建立起操作上同上同时配合关系。配合关系。同同时方式适合用于方式适合用于CPU与与I/O工作速度完全同工作速度完全同时场所。所。问题：I/O 要到达与要到达与CPU工作速度完全同工作速度完全同时普通是不可能。同普通是不可能。同时方式方式实质是是“就慢不就快就慢不就快”，如采取同，如采取同时方式普通方式普通CPU达不到达不到满负荷工作。荷工作。第第2页页/10/1033.I/O与主机交换信息时，共有哪几个控制方式？与主机交换信息时，共有哪几个控制方式？简述它们特点。简述它们特点。(1)程序程序查询方式。方式。特点是主机与特点是主机与I/O串行工作，串行工作，CPU开启开启I/O后，后，时刻刻查询I/O是否准是否准备好，若好，若设备准准备就就绪，CPU便便转入入处理理I/O与主机与主机间传送信息程送信息程序；若序；若设备没有准没有准备就就绪，则CPU重复重复查询，踏步等候，直到，踏步等候，直到I/O准准备就就绪为止，止，这种方式种方式CPU效率很低。效率很低。(2)程序中止方式。程序中止方式。特点特点为主机与主机与I/O并行工作。并行工作。CPU开启开启I/O后，无后，无须时刻刻查询I/O是否准是否准备好，而是好，而是继续执行程序，当行程序，当I/O准准备就就绪时，向，向CPU发出中出中止信号，止信号，CPU在适当在适当时候候对应I/O中止中止请求，求，暂停停现行程序行程序为I/O服服务，此，此方式消除了踏步方式消除了踏步现象，提升了象，提升了CPU效率。效率。(3)DMA方式。方式。其特点是主机与其特点是主机与I/O并行工作，主存和并行工作，主存和I/O之之间有一条直接数据有一条直接数据通路，通路，CPU开启开启I/O后，无后，无须查询I/O是否准是否准备好，当好，当I/O准准备就就绪后，后，发出出DMA请求，此求，此时CPU不直接参加不直接参加I/O和主存和主存间信息交信息交换，只是把外部，只是把外部总线使用使用权暂时交付交付DMA，依然能，依然能够完成本身内部操作，所以无完成本身内部操作，所以无须中止中止现行程行程序，只需序，只需暂停一个存取周期停一个存取周期访存，存，CPU效率更高。效率更高。(4)通道方式。通道方式。通道是一个含有特殊功效通道是一个含有特殊功效处理器，理器，CPU把部分把部分权力下放力下放给通道，通道，由它由它实现对外外围设备同意管理和外同意管理和外围设备与内存之与内存之间数据交数据交换，大大提升，大大提升了了CPU效率，不效率，不过它是以花它是以花费更多硬件更多硬件为代价。代价。(5)I/O处理机方式。理机方式。他是通道方式深入他是通道方式深入发展，展，CPU将将I/O操作以及外操作以及外围设备管管理全部理全部给I/O处理机，其理机，其实质是多机系是多机系统，因而效率有很大提升。，因而效率有很大提升。第第3页页/10/1044.试比较程序查询方式、程序中止方式和试比较程序查询方式、程序中止方式和 DMA方方式对式对CPU工作效率影响。工作效率影响。程序程序查询方式方式要求要求CPU时刻刻查询I/O，直到，直到I/O准准备好好为止，止，这种方式种方式CPU工作效率很低。工作效率很低。程序中止方式程序中止方式比程序比程序查询方式提升了方式提升了CPU工作效率，工作效率，消除了消除了“踏步踏步”现象。象。DMA方式方式中中CPU工作效率是工作效率是这三种之中最高一个。三种之中最高一个。CPU开启开启I/O后，无后，无须查询I/O是否准是否准备好，当好，当I/O准准备就就绪后，后，发出出DMA请求，此求，此时CPU不直接参加不直接参加I/O和主存和主存间信息交信息交换，只是把外部，只是把外部总线使用使用权暂时交付交付DMA，依然能，依然能够完成本身内部操作，所以完成本身内部操作，所以无无须中止中止现行程序，只需行程序，只需暂停一个存取周期停一个存取周期访存，存，CPU效率更高。效率更高。第第4页页/10/1055.图形显示和图像显示有何区分？图形形显示器示器是用点、是用点、线、面、面组合而成平面或立体合而成平面或立体图形。并能形。并能够做平移、百分比改做平移、百分比改变、旋、旋转、坐、坐标变换、投影、投影变换、透、透视变换、透、透视投影、投影、轴侧投影、投影、单点透点透视、两点或三点透、两点或三点透视以及以及隐线处理等操作。理等操作。主要用于主要用于CAD和和CAM等。等。图形形显示器所示器所显示示图形形是由是由计算机用一定算法形成点、算机用一定算法形成点、线、面、阴影等，、面、阴影等，它来自主它来自主观世界，所以又称主世界，所以又称主观图像或叫做像或叫做计算算机机图像。像。图像像显示器示器所所显示示图像通常来自客像通常来自客观世界，故又称世界，故又称客客观图像。像。图像像显示器是把由示器是把由计算机算机处理后理后图像，像，以点以点阵列形式列形式显示出来。示出来。第第5页页/10/1066.字符字符显示器接口示器接口电路中配有路中配有缓冲存放器和只冲存放器和只读存放器，各有何作用？存放器，各有何作用？解：解：(1)缓冲存放器做冲存放器做为显示存放器，存放欲示存放器，存放欲显示示字符字符ASII码，其容量与，其容量与显示器能示器能显示字符个示字符个数相关，每个字符所在存放数相关，每个字符所在存放单元地址与字符元地址与字符所在所在荧光屏上位置一一光屏上位置一一对应。(2)只只读存放器做存放器做为字符字符发生器，将生器，将ASCII码转变为一一组光点矩光点矩阵信息信息ROM个数与个数与显示器所示器所能能显示字符种示字符种类相关。相关。第第6页页/10/1077.试比较针式打印机、激光打印机和喷墨打印机。针式打印机、激光打印机和式打印机、激光打印机和喷墨打印机都配有一个字符墨打印机都配有一个字符发生器，生器，它它们共同特点是都能将字符共同特点是都能将字符编码信息信息变为点点阵信息，不一信息，不一样是是这些点些点阵信息控制信息控制对象不一象不一样。点。点阵针式打印机字符点式打印机字符点阵用于控制打印机用于控制打印机驱动电路；激光打印机字符点路；激光打印机字符点阵脉冲信号用脉冲信号用于控制激光束；于控制激光束；喷墨打印机字符点墨打印机字符点阵信息控制墨滴运信息控制墨滴运动轨迹。迹。另外，点另外，点阵针式打印机是属于式打印机是属于击打式打印机，能打式打印机，能够逐字打印也逐字打印也能能够逐行打印，逐行打印，喷墨打印机只能逐字打印，激光打印机数据墨打印机只能逐字打印，激光打印机数据页式式输出出设备，后两种都属于非，后两种都属于非击打式打印机。打式打印机。不一不一样种种类打印机其性能和价格差异很大，用打印机其性能和价格差异很大，用户能能够依据不一依据不一样需要合理需要合理选取。要求印字取。要求印字质量高量高场所能所能够选取激光打印机；取激光打印机；要求价格廉价或是只需要含有文字要求价格廉价或是只需要含有文字处理功效个人用理功效个人用计算机，算机，可配置串行点可配置串行点阵针式打印机；要求式打印机；要求处理信息量很大，速度要理信息量很大，速度要求快，求快，应该配置行式打印机或是高速激光打印机。配置行式打印机或是高速激光打印机。第第7页页/10/1088.某某计算机算机I/O设备采取异步串行采取异步串行传送方式送方式传送字符信息。字送字符信息。字符信息格式符信息格式为1位起始位、位起始位、7位数据位、位数据位、1位校位校验位和位和1位停位停顿位。若要求每秒位。若要求每秒钟传送送480个字符，那么个字符，那么该设备数据数据传送送速率速率为多少？多少？解：解：48010=4800位位/秒秒=4800波特波特；波特波特是数据是数据传送速率波特率送速率波特率单位。位。比特率比特率=48007/10=3360位位/秒秒第第8页页/10/1099.什么是多媒体技术？简明说明研制多媒体计算机关键技术。多媒体技多媒体技术是指是指强调计算机与声音、活算机与声音、活动图像和文字相像和文字相结合技合技术。多媒体技多媒体技术关关键技技术主要有：主要有：视频和音和音频数数据据压缩和解和解压缩技技术、多媒体、多媒体专用芯片、用芯片、大容量存放器、适合用于多媒体技大容量存放器、适合用于多媒体技术软件。件。第第9页页/10/101010.什么是什么是I/O接口，它与端口有何区分接口，它与端口有何区分?为何要何要设置置I/O接口？接口？I/O接口怎接口怎样分分类？解：解：I/O接口接口普通指普通指CPU和和I/O设备间连接部件；接部件；端口端口是指是指I/O接口内接口内CPU能能够访问存放器，端口加上存放器，端口加上对应控制控制逻辑即即组成成I/O接口。接口。接口接口设置置主要是主要是为了了处理主机和外理主机和外设直接差异直接差异问题，实现相互通相互通信。信。I/O接口接口分分类方法很多，主要有：方法很多，主要有：（1）按数据）按数据传送方式分有并行接口和串行接口两种；送方式分有并行接口和串行接口两种；（2）按数据）按数据传送控制方式分有程序控制接口、程序中止接口、送控制方式分有程序控制接口、程序中止接口、DMA接口三种。接口三种。第第10页页/10/1011接口（接口（interface）和端口（）和端口（port）区分。）区分。接口位于接口位于CPU 和外和外设之之间，是一个，是一个连接部件。它一接部件。它一边经过地址地址线、数据、数据线和控制和控制线与与CPU 连接，另一接，另一边经过数据信息，控制信息和状数据信息，控制信息和状态信息与外信息与外设连接。接。数据信息、状数据信息、状态信息和控制信息分信息和控制信息分别放在外放在外设接口（接口（interface）不一）不一样存存放器中。放器中。这些存放器被称作端口（些存放器被称作端口（port），数据口、状），数据口、状态口和控制口，分口和控制口，分别存放数据信息、状存放数据信息、状态信息和控制信息。信息和控制信息。CPU 可可对这些端口（存放器）些端口（存放器）进行行“读”或或“写写”操作，所以每个端口都有一个操作，所以每个端口都有一个“地址地址”对应。CPU 对这些端口是可些端口是可编程。程。第第11页页/10/101211.简述简述 I/O接口功效和基本组成接口功效和基本组成 功效功效组成组成选址功效选址功效传送命令功效传送命令功效传送数据功效传送数据功效反应设备状态功效反应设备状态功效设备选择电路设备选择电路命令存放器、命令译码器命令存放器、命令译码器数据缓冲存放器数据缓冲存放器设备状态标识设备状态标识第第12页页/10/101312.结合程序查询方式接口电路，说明其工作过程。结合程序查询方式接口电路，说明其工作过程。解：解：程序查询接口工作过程程序查询接口工作过程以下（以输入为例）：以下（以输入为例）：1）CPU发发I/O地址地址地址总线地址总线接口接口设备选择器设备选择器译码译码选中，发选中，发SEL信号信号开命令接收门；开命令接收门；2）CPU发发开启开启命令命令 D置置0，B置置1 接口向设备接口向设备发开启命令发开启命令设备开始工作；设备开始工作；3）CPU等候等候，输入设备读出数据，输入设备读出数据 DBR；4）外设工作）外设工作完成完成，完成信号，完成信号接口接口 B置置0，D置置1；5）准备）准备就绪就绪信号信号控制总线控制总线 CPU；6）输入输入：CPU经过经过输入指令输入指令（IN）将）将DBR中数据中数据取走；取走；第第13页页/10/1014 若为若为输出输出，除数据传送方向相反以外，其它操作，除数据传送方向相反以外，其它操作与输入类似。工作过程以下：与输入类似。工作过程以下：1）CPU发发I/O地址地址地址总线地址总线接口接口设备选择设备选择器译码器译码选中，发选中，发SEL信号信号开命令接收门；开命令接收门；2）输出输出：CPU经过经过输出指令输出指令（OUT）将数据放）将数据放入接口入接口DBR中；中；3）CPU发发开启开启命令命令 D置置0，B置置1 接口向设接口向设备发开启命令备发开启命令设备开始工作；设备开始工作；4）CPU等候等候，输出设备将数据，输出设备将数据从从 DBR取走；取走；5）外设工作）外设工作完成完成，完成信号，完成信号接口接口 B置置0，D置置1；6）准备）准备就绪就绪信号信号控制总线控制总线 CPU，CPU可经可经过指令过指令再次再次向接口向接口DBR输出数据，进行第二次传送。输出数据，进行第二次传送。第第14页页/10/101513.说明中止向量地址和入口地址区分和明中止向量地址和入口地址区分和联络。解：解：区分区分：向量地址是硬件向量地址是硬件电路（向量路（向量编码器）器）产生中止源内存生中止源内存地址地址编号，中止入口地址是中止服号，中止入口地址是中止服务程序首址。程序首址。联络：中止向量地址可了解中止向量地址可了解为中止服中止服务程序入口地址指示器程序入口地址指示器（入口地址地址），（入口地址地址），经过它它访存可取得中止服存可取得中止服务程序程序入口地址。入口地址。第第15页页/10/101614.在什么条件下，在什么条件下，I/O设备能能够向向CPU提出中止提出中止请求？求？解：条件是：解：条件是：I/O接口中接口中设备工作完成状工作完成状态为1（D=1），中），中止屏蔽止屏蔽码为0（MASK=0），且），且CPU查询中止中止时，中止，中止请求触求触发器状器状态为1（INTR=1）。）。15.什么是中止允什么是中止允许触触发器？它有何作用？器？它有何作用？解：中止允解：中止允许触触发器是器是CPU中止系中止系统中一个部件，他起着中一个部件，他起着开关中止作用（即中止开关中止作用（即中止总开关，开关，则中止屏蔽触中止屏蔽触发器可器可视为中中止分开关）。止分开关）。16.在什么条件和什么在什么条件和什么时间，CPU能能够响响应I/O中止中止请求？求？解：解：CPU响响应I/O中止中止请求条件和求条件和时间是：当中止允是：当中止允许状状态为1（EINT=1），且最少有一个中止），且最少有一个中止请求被求被查到，到，则在一条在一条指令指令执行完行完时，响，响应中止。中止。第第16页页/10/101717.某系某系统对输入数据入数据进行取行取样处理，每抽取一个理，每抽取一个输入数据，入数据，CPU就要中止就要中止处理一次，将取理一次，将取样数据存至存放器数据存至存放器缓冲区中，冲区中，该中止中止处理需理需P秒。另外，秒。另外，缓冲区内每存放冲区内每存放N个数据，主程序个数据，主程序就要将其取出就要将其取出进行行处理，理，这个个处理需理需Q秒。秒。试问该系系统能能够跟跟踪到每秒多少次中止踪到每秒多少次中止请求？求？解：解：N个数据所需个数据所需处理理时间=PN+Q秒秒平均每个数据所需平均每个数据所需处理理时间=（PN+Q）/N秒；秒；求倒数得：求倒数得：该系系统跟踪到每秒中止跟踪到每秒中止请求数求数=N/（PN+Q）次。）次。第第17页页/10/101819.在程序中止方式中，磁在程序中止方式中，磁盘申申请中止中止优先先权高高于打印机。当打印机正在于打印机。当打印机正在进行打印行打印时，磁，磁盘申申请中止中止请求。求。试问是否要将打印机是否要将打印机输出停出停下来，等磁下来，等磁盘操作操作结束后，打印机束后，打印机输出才能出才能继续进行？行？为何？何？解：因解：因为磁磁盘中止中止优先先权高于打印机，所以高于打印机，所以应将打印机将打印机输出停下来，等磁出停下来，等磁盘操作操作结束后，束后，打印机打印机输出才能出才能继续进行。因行。因为打印机速度打印机速度比磁比磁盘输入入输出速度慢，而且出速度慢，而且暂停打印不会停打印不会造成数据造成数据丢失。失。第第18页页/10/101920.单重中止和多重中止服务程序流程单重中止和多重中止服务程序流程中止否？中止否？保护现场保护现场设备服务设备服务恢复现场恢复现场 开中止开中止中止返回中止返回取指令取指令执行指令执行指令中止服务程序中止服务程序 中止响应中止响应 程序断点进栈程序断点进栈 关中止关中止 向量地址向量地址 PC中止周期中止周期是是中止返回中止返回保护现场保护现场设备服务设备服务恢复现场恢复现场开中止开中止开中止开中止开中止开中止中止隐指令中止隐指令中止隐指令中止隐指令否否取指令取指令执行指令执行指令中止否？中止否？否否 中止响应中止响应 程序断点进栈程序断点进栈 关中止关中止向量地址向量地址 PC中止周期中止周期是是中止服务程序中止服务程序单重单重 多重多重 第第19页页/10/102021.中止向量中止向量经过什么什么总线送至什么地方？送至什么地方？为何？何？答：因答：因为中止向量即中止向量即为中止服中止服务子程序入口地子程序入口地址，程序要利用中止向量址，程序要利用中止向量转到中止服到中止服务子程子程序去序去执行，所以要行，所以要经过数据数据总线送至程序送至程序计数器数器PC。第第20页页/10/102122.程序查询程序查询方式和方式和程序中止程序中止方式都是经过方式都是经过“程程序序”传送数据，二者传送数据，二者区分区分是什么？是什么？答：程序查询方式经过答：程序查询方式经过“程序程序”传送数据时，传送数据时，程序对程序对I/O控制包含了控制包含了I/O准备准备和和I/O传送传送两段时间。两段时间。因为因为I/O工作速度比工作速度比CPU低得多，所以程序中要低得多，所以程序中要重复问询重复问询I/O状态，造成状态，造成“踏步等候踏步等候”，严重浪严重浪费费了了CPU工作时间。工作时间。而程序中止方式即使也是经过而程序中止方式即使也是经过“程序程序”传送传送数据，但程序仅对数据，但程序仅对I/O传送阶段传送阶段进行控制，进行控制，I/O准准备阶段不需要备阶段不需要CPU查询。故查询。故CPU此时照样能够运此时照样能够运行现行程序，与行现行程序，与I/O并行工作并行工作，大大提升了，大大提升了CPU工作效率。工作效率。第第21页页/10/102223.说明明调用中止服用中止服务程序和程序和调用子程序区分。用子程序区分。解：解：（1）中止服）中止服务程序与中止程序与中止时CPU 正在运行程序是相互独立，它正在运行程序是相互独立，它们之之间没有确没有确定关系。子程序定关系。子程序调用用时转入子程序与入子程序与CPU 正在正在执行程序段是同一程序两部行程序段是同一程序两部分。分。（2）除了）除了软中止，通常中止中止，通常中止产生都是随机，而子程序生都是随机，而子程序调用是由用是由CALL 指令（子指令（子程序程序调用指令）引用指令）引发。（3）中止服）中止服务程序入口地址能程序入口地址能够经过硬件向量法硬件向量法产生向量地址，再由向量地址生向量地址，再由向量地址找到入口地址。子程序找到入口地址。子程序调用子程序入口地址是由用子程序入口地址是由CALL 指令中地址指令中地址码给出。出。（4）调用中止服用中止服务程序和子程序都需保程序和子程序都需保护程序断点，前者由中止程序断点，前者由中止隐指令完成，指令完成，后者由后者由CALL 指令本身完成。指令本身完成。（5）处理中止服理中止服务程序程序时，对多个同多个同时发生中止需生中止需进行裁决，而行裁决，而调用子程序用子程序时普通没有普通没有这种操作。种操作。（6）在中止服）在中止服务程序和所程序和所调用子程序中都有保用子程序中都有保护存放器内容操作。存放器内容操作。第第22页页/10/102324.答：答：设备查询优先先级固定，固定，一些一些优先先级较低低设备可能被可能被饿死。死。设置循置循环优先先级能能够使使得得设备公平取得数据公平取得数据传送。送。检验状态标识检验状态标识1 设备设备1 准备就绪？准备就绪？检验状态标识检验状态标识N 设备设备N准备就绪？准备就绪？处理设备处理设备1是是否否否否处理设备处理设备N是是第第23页页/10/102425.依据以下要求设计一个产生依据以下要求设计一个产生3个设备向量地个设备向量地址址电路。电路。（1）3个设备优先级按个设备优先级按ABC降序排列降序排列。（2）A、B、C向量地址分别为向量地址分别为110 100、010 100、000 110。（3）排队器采取链式排队电路。）排队器采取链式排队电路。（4）当）当CPU发来中止响应信号发来中止响应信号INTA时，可将时，可将向量地址向量地址取至取至CPU。解：此题与教材例解：此题与教材例5.2类似，可类似，可参考设计参考设计。该设备向量地址电路以下：该设备向量地址电路以下：第第24页页/10/1025INTRINTRA A1 11 1&/INTR/INTRA A来自高一级来自高一级排队器排队器INTRINTRB B&INTRINTRC C&1 1&/INTR/INTRB B&/INTR/INTRB B至低一级至低一级排队器排队器设设备备编编码码器器INTPINTPA AINTPINTPB BINTPINTPC C数数据据总总线线110100010100000110INTAINTA第第25页页/10/102626.什么是多重中止？什么是多重中止？实现多重中止必要条件是什多重中止必要条件是什么？么？解：多重中止是指：当解：多重中止是指：当CPU执行某个中止服行某个中止服务程序程序过程中，程中，发生了更高生了更高级、更、更紧迫事件，迫事件，CPU暂停停现行中止服行中止服务程序程序执行，行，转去去处理理该事件中止，事件中止，处理完返回理完返回现行中止服行中止服务程序程序继续执行行过程。程。实现多重中止必要条件是：在多重中止必要条件是：在现行中止服行中止服务期期间，中止允中止允许触触发器器为1，即开中止。，即开中止。第第26页页/10/102727.DMA方式有何特点？什么样I/O设备与主机交换信息时采取DMA方式，举例说明。答：答：DMA方式即直接存放器方式即直接存放器访问方式，也就是在方式，也就是在外外设和主存之和主存之间直接直接经过总线传送信息，送信息，而不需而不需经过CPU，提升了，提升了传送效率也降低送效率也降低了了CPU负担。担。普通都是高速外普通都是高速外设和内存信息和内存信息传送采取送采取DMA方式。比如硬方式。比如硬盘。第第27页页/10/102828.CPU对DMA请求和中止求和中止请求响求响应时间是是否一否一样？为何？何？解：解：CPU对DMA请求和中止求和中止请求响求响应时间不不一一样，因，因为两种方式交两种方式交换速度相差很大，速度相差很大，所以所以CPU必必须以更短以更短时间间隔隔查询并响并响应DMA请求（一个存取周期末）。求（一个存取周期末）。对中止中止查询安排在一条指令周期末。安排在一条指令周期末。第第28页页/10/102930.DMA工作方式中，工作方式中，CPU暂停方式和周期挪用方式数据停方式和周期挪用方式数据传送流程有何不一送流程有何不一样？画？画图说明。明。解：主要区分在于解：主要区分在于传送送阶段，段，现行程序是否完全停行程序是否完全停顿访存。存。第第29页页/10/1030第第30页页/10/103131.假假设某某设备向向CPU传送信息最高送信息最高频率是率是40000次次/秒，秒，而而对应中止中止处理程序其理程序其执行行时间为40us，试问该外外设是否可用程序中止方式与主机交是否可用程序中止方式与主机交换信息，信息，为何？何？解：解：该设备向向CPU传送信息送信息时间间隔隔=1/40000s=0.02510-3s=25us 40us则：该外外设不能用程序中止方式与主机交不能用程序中止方式与主机交换信息，因信息，因为其中止其中止处理程序理程序执行速度比行速度比该外外设交交换速度慢。速度慢。第第31页页/10/103232.设磁磁盘存放器存放器转速速为3000转/分，分分，分8个扇区，每扇区存放个扇区，每扇区存放1K字字节，主存与磁，主存与磁盘存放器数据存放器数据传送送宽度度为16位（即每次位（即每次传送送16位）。假位）。假设一条指令最一条指令最长执行行时间是是25us，是否可采取一条指，是否可采取一条指令令执行行结束束时响响应DMA请求方案，求方案，为何？若不行，何？若不行，应采取什么采取什么方案？方案？解：先算出磁解：先算出磁盘传送速度，然后和指令送速度，然后和指令执行速度行速度进行比行比较得出得出结论。道容量道容量=1KB8/16=4K字字 传送速率送速率=4K字字3000转/分分=4K字字50转/秒秒=200K字字/秒秒 一个字一个字传送送时间=1/200K=5us 5us25us，所以不能采取一条指令所以不能采取一条指令执行行结束响束响应DMA请求方求方案案（来不及响（来不及响应，造成数据，造成数据丢失）失）应采取采取每个每个CPU机器周期末机器周期末查询及响及响应DMA请求求方案（通常安方案（通常安排排CPU机器周期机器周期=主存存取周期）。主存存取周期）。第第32页页/10/103333.试从下面七个方面比较程序查询、程序中止和试从下面七个方面比较程序查询、程序中止和DMA三种方式综合性能。三种方式综合性能。（1）数据传送依赖软件还是硬件；（）数据传送依赖软件还是硬件；（2）传送数据基本单位；（）传送数据基本单位；（3）并行性；）并行性；（4）主动性；（）主动性；（5）传输速度；（）传输速度；（6）经济性；（）经济性；（7）应用对象。）应用对象。注意：程序中止方式即使注意：程序中止方式即使CPU运行效率比程序查询高，但传输速度却比程序查运行效率比程序查询高，但传输速度却比程序查询慢。询慢。程序查询程序查询程序中止程序中止DMA1）依赖软硬）依赖软硬件件软件软件软件软件,少许硬件少许硬件硬件硬件2）数据单位）数据单位字或字节字或字节字或字节字或字节数据块数据块3）并行性）并行性串行工作；串行工作；CPU与与I/O设备并行，设备并行，程序与程序与I/O传送串行传送串行CPU与与I/O设备设备并行，程序与并行，程序与I/O传送并行传送并行4）主动性）主动性主动主动被动被动被动被动5）传输速度）传输速度慢慢慢慢快快6）经济性）经济性最简单经济最简单经济稍微复杂一些较经稍微复杂一些较经济济最复杂成本最高最复杂成本最高7）应用对象）应用对象中、低速实中、低速实时处理过程时处理过程中、低速设备中、低速设备I/O交换交换高速设备高速设备I/O交换交换第第33页页/10/103434.周期挪用（或周期窃取）周期挪用（或周期窃取）DMA 访问主存有三种可能访问主存有三种可能 CPU 此时不访存此时不访存 CPU 正在访存正在访存 CPU 与与 DMA 同时请求访存同时请求访存此时此时 CPU 将总线控制权让给将总线控制权让给 DMA主存工作时间主存工作时间 CPU控制控制并使用主存并使用主存 DMA控制控制并使用主存并使用主存t第第34页页