2011年自考“計算機組成原理”串講資料(7)

更新時間：2011-09-23 09:22:25 來源：|0

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　　第7章輸入輸出系統$lesson$

　　一、名詞解釋：轉自環球網校edu24ol.com

　　歷年真題：

　　(2001年)9.DMA 方式：直接存儲器訪問，直接依靠硬件實現主存與外設之間的數據直接傳輸，傳輸過程本身不需CPU程序干預。

　　(2002年)5.I/O接口：是指連接主機和外圍設備的邏輯部件。

　　(2003年)20.中斷屏蔽：CPU處理一個中斷的過程中，對其他一些外部設備的中斷進行阻止。

　　(2004年)17.統一編址：將輸入輸出設備中控制寄存器、數據寄存器、狀態寄存器等與內存單元一樣看待，將它們和內存單元聯合在一起編排地址，用訪問內存的指令來訪問輸入輸出設備接口的某個寄存器，從而實現數據的輸入輸出。

　　(2005年)25.通道程序：通道命令構成通道程序。在通道程序的控制下，通道對外圍設備進行數據傳輸控制。

　　近年以來每年考本章的名詞稱解釋，所以第五章的名稱解釋是考試的重點。這里給大家列出了本章的名詞解釋，大家要熟悉一下，這都是本章的基本概念，有利于做名稱解釋、選擇題、改錯題和填空題。

　　1.統一編址：將輸入輸出設備中控制寄存器、數據寄存器、狀態寄存器等與內存單元一樣看待，將它們和內存單元聯合在一起編排地址，用訪問內存的指令來訪問輸入輸出設備接口的某個寄存器，從而實現數據的輸入輸出。

　　2.單獨編址：將輸入輸出設備中控制寄存器、數據寄存器、狀態寄存器單獨編排地址，用專門的控制信號進行輸入輸出操作。

　　3.單級中斷：CPU在執行中斷服務程序的過程中禁止所有其他外部中斷。

　　4.多級中斷：CPU在執行中斷服務程序的過程中可以響應級別更高的中斷請求。

　　5.中斷屏蔽：CPU處理一個中斷的過程中，對其他一些外部設備的中斷進行阻止。

　　6.DMA：直接存儲器訪問，直接依靠硬件實現主存與外設之間的數據直接傳輸，傳輸過程本身不需CPU程序干預。

　　7.現場保護：CPU在響應中斷請求時，將程序計數器和有關寄存器內容等系統的狀態信息存儲起來，以使中斷處理結束之后能恢復原來的狀態繼續執行程序，稱為現場保護。

　　8.中斷向量：外設在向CPU發出中斷請求時，由該設備通過輸入輸出總線主動向CPU發出一個識別代碼，這個識別代碼通常稱為中斷向量。

　　9.自陷：當CPU出現有算術操作異常、非法指令、越權操作和訪存中的異常等某種內部情況時自己引起的中斷稱為自陷。

　　10.軟件中斷：由自陷指令引起的中斷稱為軟件中斷，又稱為系統調用。

　　11.通道命令：通道用于執行輸入輸出操作的指令，也叫通道控制字(CCW)。

　　二、選擇填空題：

　　歷年真題：

　　2000年：

　　7.設置中斷排隊判優邏輯的目的是(　)。

　　A.產生中斷源編碼

　　B.使同時提出的請求中的優先級別最高者，得到及時響應

　　C.使CPU能方便地轉入中斷服務子程序

　　D.提高中斷響應速度

　　「分析」：當有多個中斷請求同時出現，中斷服務系統必須能從中選出當前最需要給予響應的最重要的中斷請求，這就需要預先對所有的中斷進行優先級排隊，這個工作可由中斷優先級判斷邏輯來完成，排隊的規則可由軟件通過對中斷屏蔽寄存器進行設置來確定。

　　「答案」：B

　　10.通道程序在內存中的首地址由( )給出。

　　「分析」：CPU使用通道進行一個輸入輸出操作時，先發出一個通道啟動信號。通道收到啟動信號后，到指定的內存單元中取通道地址字，并將其放入通道地址寄存器中。此通道地址字為通道程序在內存中的首地址。

　　「答案」：通道地址字

　　11.在不改變中斷響應次序的條件下，通過( )可以改變中斷處理次序。

　　「分析」：在多重中斷系統中，可以通過設置中斷優先級來決定各個中斷的級別。在實際的計算機系統中是通過CPU內部的一個中斷屏蔽字寄存器來實現對不同中斷的分別禁止的，這個寄存器可在中斷處理程序中重新設置，這樣就可以改變原有的中斷優先級別。

　　「答案」：改寫中斷屏蔽字

　　2005年：

　　16.采用DMA方式傳送數據是由DMA接口來控制數據在　　　和　　　之間傳輸。

　　「分析」：DMA是指直接存儲器訪問，是利用一個專門的接口電路將計算機的主存儲器與高速的外設相連接，當計算機要與外設進行數據傳送時，由CPU發出一個控制信號啟動DMA之后由DMA來控制完成外設與主存儲器之間的數據傳送，其傳送方式為數據塊 (數據成組)傳送，傳送過程為連續的，中間沒有停止等待的時間，所以數據的傳送速度較高。

　　「答案」：外設　　主存儲器

　　三、改錯題：

　　歷年真題：

　　(2000年)7.對I/O數據傳送的控制方式，可分為程序中斷控制方式和獨立編址傳送控制方式兩種。

　　「分析」：對1/O數據傳送的控制方式，可分為程序直接控制方式、程序中斷控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。程序中斷控制方式只是其中的一種方法，獨立編址是指對1/O設備的控制寄存器、數據寄存器、狀態寄存器等單獨進行地址編排，使用專門的指令對其進行操作，可用在各種數據傳送的控制方式中。

　　「答案」：對1/O數據傳送的控制方式，可分為：程序直接控制方式、程序中斷方式、DMA方式、通道控制方式等。

　　(2002)5.對外設統一編址是指給每個外設設置一個地址碼。

　　「分析」：CPU與外設之間的信息傳送是通過硬件接口來實現的，各種外設的硬件接口上又都包含有多個寄存器，如控制寄存器、數據寄存器、狀態寄存器等。統一編址是將外設接口上的各種寄存器等同于內存儲器的存儲單元，通過使用訪問內存單元的指令來訪問外設接口上的各個寄存器，這樣就可以使用訪存指令來訪問外設，輸入輸出操作簡單，程序設計比較簡便。由于外設接口上的寄存器種類和數量通常不止一個，所以一個外設至少對應一個以上的內存地址。

　　「答案」：對外設統一編址是將外設接口上的寄存器等內存單元，給每個外設設置至少一個地址碼。

　　(2003年)25.在常見的微機系統中，磁盤常采用通道方式與主存交換信息。

　　「分析」：通道傳輸方式是采用通道處理器將多個輸入輸出設備與CPU和主存儲器相連接，并控制其信息的傳輸，主要用于大型計算機以及網絡服務器等含有許多輸入輸出設備并對輸入輸出有較高要求的場合;而DMA方式是采用DMA控制器將外圍設備與主存儲器相連接，并控制其信息的傳輸，主要用于微型計算機中外設與主存之間需要成批傳輸數據的場合，如微機系統中磁盤與主存之間的數據傳輸。

　　「答案」：在常見的微機系統中，磁盤常采用DMA方式與主存交換數據。

　　(2004年)25.通道就是一組輸入輸出傳送線。

　　「分析」：通道是一種比DMA更高級的I/O控制部件，具有更強的獨立處理數據的輸入/輸出功能，能同時控制多臺同類型或不同類型的設備。它在一定的硬件基礎上，利用通道程序實現對1/O的控制，更多地免去了CPU的介入，使系統的并行性能更高。

　　「答案」：通道是具有更強的獨立處理數據的輸入/輸出功能，能同時控制多臺同類型或不同類型的設備。

　　四、簡答題：

　　歷年真題：

　　2000年：

　　7.以DMA方式實現傳送，大致可分為哪幾個階段?(3分)

　　「答案」：

　　① DMA傳送前的預置階段(DMA初始化);

　　② 數據傳送階段(DMA傳送);

　　③ 傳送后的結束處理。

　　2001年：

　　2.何謂中斷方式?它主要應用在什么場合?請舉二例。

　　「答案」：

　　① 中斷方式指：CPU在接到隨機產生的中斷請求信號后，暫停原程序，轉去執行相應的中斷處理程序，以處理該隨機事件，處理完畢后返回并繼續執行原程序;

　　② 主要應用于處理復雜隨機事件、控制中低速1/O;

　　③ 例：打印機控制，故障處理。

　　3.在 DMA 方式預處理(初始化)階段， CPU 通過程序送出哪些信息?

　　「答案」：

　　向DMA控制器及I/O接口(分離模式或集成模式均可)分別送出以下信息：

　　① 測試設備狀態，預置DMA控制器工作方式;

　　② 主存緩沖區首址，交換量，傳送方向;

　　③ 設備尋址信息，啟動讀/寫。

　　6.中斷接口一般包含哪些基本組成?簡要說明它們的作用。

　　「答案」：

　　① 地址譯碼。選取接口中有關寄存器，也就是選擇了I/O設備。

　　② 命令字/狀態字寄存器。供CPU輸出控制命令，調回接口與設備的狀態信息。

　　③ 數據緩存。提供數據緩沖，實現速度匹配。

　　④ 控制邏輯。如中斷控制邏輯、與設備特性相關的控制邏輯等。

　　2002年：

　　5.何謂DAM方式?說明它的適用場合。

　　「答案」：

　　定義：由DMA控制器控制系統總線，直接依靠硬件實現主存與I/O設備之間的數據直傳，傳送期間不需要CPU程序干預。

　　適用場合：高速、批量數據的簡單傳送。

　　6.何謂多重中斷?如何保證它的實現?

　　「答案」：

　　多重中斷：CPU在響應處理中斷過程中，允許響應處理更高級別的中斷請求，這種方式稱為多重中斷。

　　實現方法：在中斷服務程序的起始部分用一段程序來保存現場、送新屏蔽字以屏蔽同級別和低級別的中斷請求、然后開中斷，這樣CPU就可響應更高級別的中斷請求，實現多重中斷。

　　2003年：

　　30.簡述外圍設備接口的主要功能。(新教材取消了這一內容)

　　31.試對程序中斷方式和 DMA 方式各分別舉出二種應用例子。

　　「答案」：

　　中斷方式常用于打印機輸出、鍵盤輸入等;

　　DMA方式常用于讀/寫磁盤、讀/寫磁帶等。

　　2004年：

　　30.主機與外圍設備之間信息傳送的控制方式有哪幾種?采用哪種方式 CPU 效率最低?

　　「答案」：主機與外圍設備之間信息傳送的控制方式有四種：程序查詢方式、中斷方式、DMA方式和通道方式。程序查詢方式CPU 效率最低。

　　31.試比較中斷方式與 DMA 方式的主要異同，并指出它們各自應用在什么性質的場合。

　　「答案」：

　　相同點：這兩種方式下，主機和I/O設備都是并行工作。

　　不同點：中斷方式在CPU響應了I/O設備的中斷請求后，要暫停現行程序的執行，轉為I/O設備服務。DMA 方式直接依靠硬件實現主存與I/O設備之間的數據直傳，傳送期間不需要CPU程序干預，CPU可繼續執行原來的程序，CPU效率比中斷方式。

　　DMA 方式適用場合：高速、批量數據的簡單傳送。

　　中斷方式適用場合：處理復雜隨機事件、控制中低速1/O設備。

　　2005年：

　　30.基本的DMA控制器的主要部件有哪些?

　　「答案」：基本的DMA控制器的主要部件有：地址寄存器、長度計數器、數據寄存器、標志寄存器、命令寄存器、控制邏輯等。

　　31.簡述多重中斷系統中CPU響應處理一次中斷的步驟。

　　「答案」：① 關中斷;② 保存現場信息;③ 判別中斷條件;④ 開中斷;⑤ 執行中斷服務程序;⑥ 關中斷;⑦ 恢復現場信息;⑧ 開中斷。

　　由上可見，每年都會考本章的兩道以上的簡答題。考試的兩個重點：一個是DMA方式的有關知識(每年都考)，另一個是中斷方式有關內容。這兩方面大家一定重點掌握。

　　下面一些知識也要求大家了解

　　1.中斷方式的接口控制器功能：能向CPU發出中斷請求信號;能發出識別代碼提供提供引導CPU在響應中斷請求后轉入相應服務程序的地址; CPU要能夠對中斷請求進行允許或禁止的控制;能使中斷請求參加優先級排隊。

　　2.CPU與外圍設備進行通信有三種類型：① CPU向外圍設備發出操作控制命令;② 外圍設備向CPU提供狀態信息;③ 數據在CPU和外圍設備之間傳遞。

　　3.中斷裁決機制：輪詢、菊花鏈、獨立請求。

　　4.CPU與DMA訪問內存沖突的裁決的三種方法：① CPU等待DMA的操作;② DMA乘存儲器空閑時訪問存儲器;③ CPU與DMA交替訪問存儲器。

　　5.CPU啟動DMA的步驟：① 測試設備狀態;② 寫存儲器地址寄存器;③ 寫長度計數器;④ 啟動DMA控制邏輯。

　　6.通道的三種類型：

　　選擇通道：它與設備之間的傳輸一直維持到設備請求的傳輸完成為止，然后為其它外圍設備傳輸數據。數據寬度是可變的，通道中包含一個保存IO數據傳輸所需的參數寄存器。

　　數組多路通道：以數組為單元在若干高速傳輸操作之間進行交叉復用。

　　字節多路通道：用于連接多個慢速的和中速的設備，這些設備的數據傳送以字節為單位，字節交叉模式、猝發模式。

　　7.字節多路通道與數組多路通道的區別：首先數組多路通道允許多個設備同時工作，但只允許一個設備進行傳輸型操作，而其它設備進行控制型操作;字節多路通道不僅允許多個設備操作，而且允許它們同時進行傳輸型操作。其次，數組多路通道與設備之間的數據傳送的基本單位是數據塊，通道必須為一個設備傳送完一個數據塊以后才能為別的設備傳送數據，而字節多路通道與設備之間的數據傳送基本單位是字節，各設備之間的數據傳送是以字節為單位交替進行的。

　　8.通道的功能：① 接受CPU的I/O操作指令，按指令要求控制外圍設備;② 從內存中讀取通道程序，并執行，即向設備控制器發送各種命令;③ 組織和控制數據在內存與外設之間的傳送操作;④ 讀取外設的狀態信息，形成整個通道的狀態信息，提供給CPU或保存在內存中;⑤ 向CPU發出IO操作中斷請求，將外圍設備的中斷請求和通道本身的中斷請求按次序報告CPU。

?2011年7月自學考試成績查詢時間及方式匯總