IO设备试题 填空题 集中式总线裁决有串行链接方式、计数器查询方式

IO设备试题 填空题 集中式总线裁决有串行链接方式、计数器查询方式 I/O设备试题 一、填空题 1. 集中式总线裁决有串行链接方式、计数器查询方式、独立请求方式。 2. 程序控制方式包括程序查询方式和中断方式。 3. 接口寄存器编址方式有统一编址和单独编址两种。 4. 在统一编址方式下，访问输入/输出设备使用的是访问内存指令，访问输入/输出设备和内存将使用相同的控制总线。 5. 在单独编址下，访问输入/输出设备使用的是专门的输入/输出指令，访问输入/输出设备和内存将使用不同的控制总线。 6. 输入/输出设备接口中的基本寄存器包括控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器。 7. CPU响应中断时需要保存当前现场，这里现场指的是断点地址和状态寄存器的内容，它们被保存在堆栈中。 8. 在中断服务程序中，保存和恢复现场之前需要关中断。 9. DMA的含义是直接存储器访问，用于解决数据块传送问题。 10. DMA数据传送过程可分为准备阶段、传送阶段和结束阶段三个阶段。 11. 根据数据传送方式，可将通道分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道。 12. 中断裁决机制有程序查询、菊花链和独立请求三种方式。 13. CPU和外部设备交换数据时用程序查询、中断、DMA和通道等方法来协调它们之间的速度不同步。 14. DMA控制器和CPU分时使用总线的方式有停止CPU使用主存、周期挪用和DMA与CPU交替使用主存三种。 15. 外设接口的主要功能是：匹配主机与外设速度的差异、实现数据格式的转换、传送主机的命令反映设备的状态。 16. 直接存储器存取（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU，而直接在内存和I/O设备之间进行。 17. 中断处理需要有中断优先级仲裁、中断向量产生、中断控制逻辑等硬件支持。 18. CPU对外部设备的控制方式按CPU的介入程度，从小到大分别为通道方式、DMA方式、中断方式、程序方式。 19. 决定总线由哪个设备进行控制称为总线裁决；实现总线数据定时称为总线协议。 二、选择题 1. 下面情况下，可能不发生中断请求的是B A、DMA操作结束 B、一条指令执行完毕 C、机器出现故障 D、执行“软中断”指令 2. 在采用A情况下，除非计算机等待数据，否则无法传送数据给计算机。 A、程序查询方式 B、中断方式 C、DMA方式 D、独立请求方式 3. 下列情况中，B会发生中断请求。 A、产生存储周期挪用 B、一次I/O操作结束 C、两次数据运算 D、都不会发生中断请求 4. 周期挪用方式常用于A方式的输入/输出 A、DMA B、中断 C、程序传送 D、通道 5. 以下叙述正确的是D A、CPU响应中断期间仍执行原程序 B、在中断过程中，若又有中断源提出中断，CPU立即响应 C、在中断响应过程中，保护断点、保存现场应由用户编程完成 D、在中断响应过程中，保护断点是由中断响应自动完成 6. 常用于大型计算机的控制方式是D A、程序查询方式 B、中断方式 C、DMA方式 D、通道方式 7. 微型机系统中，主机和高速硬盘进行数据交换一般采用B方式 A、程序中断方式 B、直接存储器存取（DMA） C、程序直接控制 D、通道控制 8. 作为现行PC机的主要系统总线是B A、ISA总线（AT总线） B、PCI总线和ISA总线 C、EISA总线 D、PCI总线 9. PCI总线在奔腾机中，内置式MODEM卡是挂在A A、ISA总线上 B、PCI总线上 C、CPU—存储器总线上 D、VESA总线上 10. 在现在流行的PC系统中，能与外设进行高速数据传输的系统总线是B A、ISA总线 B、PCI总线 C、EISA总线 D、MCA总线 11. 在下列PC机总线中，传输速度最快的是D A、ISA总线 B、EISA总线 C、PCI总线 D、CPU局部总线 12. 在工业控制与检测系统中比较理想的总线是D A、ISA总线 B、EISA总线 C、PCI总线 D、STD总线 13. 现代微机主板上，采用局部总线的作用是A A、节省系统总线带宽 B、提高抗干扰能力 C、抑制总线终端反射 D、构成紧偶合系统 14. 在目前使用Pentium III处理器的PC机中，图形加速卡最好连接在D A、ISA总线上 B、PCI总线上 C、EISA总线上 D、AGP总线上 三、问答题 1. CPU响应DMA请求和响应中断请求的时间有什么差别？为什么DMA请求比中断请求更优先？ 答：对中断响应只能发生在每条指令执行完毕时，而对DMA请求的响应可发生在每个机器周期结束时。这是因为中断方式是程序切换，程序又是由指令组成的，所以必须在指令执行 完毕时才能响应中断请求，否则将无法返回被中断的程序继续执行。而DMA方式不需要进 行程序切换，所以不需要等指令执行完毕，另外DMA方式是对高速外设进行数据传送，如不及时响应就会出现数据丢失。 2. CPU进入中断响应周期要完成些什么操作？这些操作由谁完成？ 答：CPU进入中断响应周期要完成：保存断点，暂不允许中断和引出中断服务程序等操作， 这些操作由硬件直接实现。 3. 外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。 答：外设进行DMA操作的过程如下： ? 外设发出DMA请求。 ? CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线控制权。 ? 由DMA控制器执行数据传送操作。 ? 向CPU报告DMA操作结束。 DMA方式是在外设和主存之间开辟一条“直接数据通道”，在不需要CPU干预也不需要软件介入的情况下在两者之间进行的高速数据传送方式。 所以DMA方式的主要优点是数据传送速度快。 4. 在输入/输出系统中，DMA方式是否可以替代中断方式？与中断方式比较，DMA方式的优点是什么？ 答：不可以。DMA方式更适合于成批数据交换的场合。工作频率高、传输快的外设（如磁 盘）常需成批交换数据，且数据之间的间隔短，若用中断方式频繁响应中断和保护断点，会 导致丢失数据。而DMA方式建立了外设与内存直接交换数据的通道，除开始、结束外，中 间不受CPU的干预，在访问内存时不会受CPU干扰，无需反复保护断点等操作。所以，与 中断方式比较，DMA方式更快速安全。而中断可随时处理意外事故，所以DMA方式不能取代中断方式。而且，DMA方式中，数据传送完毕后，DMA控制器以中断方式通知CPU。 5. 中断控制方式与DMA方式有何异同？ 答：DMA是中断技术的发展，在硬件逻辑机构的支持下，它以更快的速度、更简便的形式 传送数据，两者有明显的差别： （1）中断方式通过程序实现数据传送，而DMA不使用程序，直接靠硬件实现。 （2）CPU对中断的响应在执行完一条指令以后，而对于DMA响应则在指令执行过程中任 何两个存储周期之间。 （3）中断方式不仅具有数据传送能力，而且还可以处理异常事件，DMA只能进行数据传送。 （4）中断方式必须切换程序，要进行CPU的现场保护和恢复操作。DMA仅挪用一个存储周期，不改变CPU现场。 （5）DMA请求的优先权比中断请求高。CPU优先响应DMA请求，是为了避免DMA所连接的高速设备丢失数据。 四、计算题 1. 有一台字长32位的计算机，有两个选择方式型IOP和一个字节多路型IOP。每个选择型IOP装有两台磁盘机和两台磁带机，字节多路型IOP带有两台打印机、两台读卡机和10台显示终端，各设备传输率如下，问该系统的最大传输率是多少？ 假设：磁盘机 设备传输率为1000KB/s 磁带机 设备传输率为200KB/s 读卡机 设备传输率为1.2KB/s 显示器 设备传输率为400KB/s 打印机 设备传输率为400KB/s Max{1000KB/s , 200KB/s }+ Max{1000KB/s , 200KB/s }+(400KB/s×2+1.2KB/s×2+400KB/s×10) 五、综合题 1、某磁盘组有4个盘片，5个记录面，每个记录面的内磁道直径为22cm，外磁道直径为33cm，最大位密度为1600bit/cm，道密度为80道/cm，转速为3600转/分，1个磁道有9个扇区。 ?磁盘组的总存储容量是多少位（非格式化容量）？（单位XXMB 保留小数点后2位） ?最大数据传输率是多少？（单位XXKB/ s） ?请提供一个示磁盘信息地址的，台号一般设为2位。 解： ?总容量＝每面容量×记录面数 每面容量＝某一磁道容量×磁道数 某磁道容量＝磁道长×本磁道位密度 因此，最内磁道容量＝1600bit/cm×（22cm×3.14）/道＝110528bit/道＝13816B/道 磁道数＝存储区域长×道密度＝（33－22）cm/2×80道/cm＝440道 最后得该磁盘组的容量＝13826B/道×440道×5＝30395200B ?最大数据传输率＝转速×某磁道容量＝3600r/60s×13816B＝828960B/s ?磁盘地址由台号、盘面号、柱面号、扇区号构成。由上述计算看出，盘面有5个，需3位，柱面有440个，需9位，扇区一般为9个，需要4位地址，台号一般设为2位，故磁盘地址共有18位二进制构成。地址格式如下： 17161576430 2、设CRT显示器可显示3000个汉字，每字由11×16点阵组成，字间间隔1点，两排字间 间隔4线，32字/排，12排/屏。一个汉字编码占两个字节。帧频50Hz,帧回扫和行回扫均占 扫描时间的20％（扫描时间包括正扫和回扫）。行周期可在60μs～70μs间选择。求： ? RAM=？ ? ROM=？ ? 各计数器位数分别是多少？时钟频率是多少（不考虑扫描非线性）？ 解：?RAM＝32×12×2B＝768B ?ROM＝3000×16×2B＝96000B＝96KB 11位需占两个字节 ? 设帧回扫相当于x排字符 x/(x+12)＝20％ x＝3 即帧回扫相当于3排字符 设行回扫相当于y个字符 y/(y+32)＝20％ y＝8 即帧回扫相当于8排字符 排计数器：汉字可显示点阵占12排，垂直回扫相当3排字符，所以一共是15排，则排 计数器是4位。 行计数器：汉字可显示点阵占16行，两排字间隔4行，所以一排汉字用20行，则行计 数器是5位。 字计数器：每排32个字，水平回扫占扫描时间的20％约8个字符时间，故字计数器最 多计到40，字计数器需用6位。 点计数器：每个字的点阵是11列，加上间隔1点，共12点，故计数器为4位。 时钟频率＝50Hz×15×20×40×12＝7.2MHz 另一方面，题目限定行周期可在60μs～70μs之间，其中包括20％的回扫时间，即正扫时 间＝（60μs～70μs）×80％＝48～56μs。在48～56μs内安排32×12＝384个象素，每 个象素的时间＝（48～56）/384＝0.125～0.14583μs，频率为8～6.86MHz。这个范围包括 上面所介绍的7.2MHz，符合题目要求。 3、设中断级屏蔽位“1”对应开放，“0”对应屏蔽，各级中断处理程序的中断屏蔽位设置如 下： 中断处理 中断屏蔽位 程序级别 1 2 3 4 1 0 0 0 0 2 1 0 1 1 3 1 0 0 0 4 1 0 1 0 （1） 当中断响应先后次序为1－>2—>3－>4，其中断处理的次序为？ （2） 如果中断处理各需要3个单位时间，中断响应和中断返回的时间相对于中断处理的时 间很少。当机器正在运行用户程序时，同时发生了2、4级的中断，当处理2号中断到一半时，又同时发生1、3、4级中断，请画出程序示意图。 4、有一台磁盘机，平均找道时间为30ms，平均旋转等待时间为120ms，数据传输率为500B/ms，磁盘机上随机存放1000件每件3000B的数据。现欲把一件件数据取走，更新后 再放回原地。假设一次取出或写入所需时间为：平均找道时间＋平均等待时间＋数据传送时 间。另外，使用CPU更新信息所需的时间为4ms，并且更新时间同输入输出操作不相重叠。 试问： （1）更新磁盘上全部数据所需的时间？ （2）若磁盘机旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少时间？ 解： （1）更新磁盘上全部数据所需的时间 ＝1000×（4ms+2×（30ms+120ms+3000B/500(B/ms)）） =316s （2）若磁盘机旋转速度和数据传输率都提高一倍, 更新磁盘上全部数据所需的时间 ＝1000×（4ms+2×（30ms+120ms/2+3000B/(500(B/ms)×2)）） ＝190s 六、11