计算机组成原理习题 第八章输入输出系统

1．如果认为CPU等待设备的状态信号是处于非工作状态（即踏步等待），那么在下面几种主机与设备之间的数据传送中：（）主机与设备是串行工作的；（）主机与设备是并行工作的；（）主程序与设备是并行运行的。

A．程序查询方式 B. 程序中断方式 C. DMA方式解： A C B2．中断向量地址是_____。

A．子程序入口地址 B. 中断服务程序入口地址C．中断服务程序入口地址指示器 C. 例行程序入口地址解： C3．利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。

在该系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU一次，中断处理程序接受采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。

该中断处理需时x 秒，另一方面缓冲区内每存储n个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需时y秒。

因此该系统可以跟踪到每秒_____次的中断请求。

A．N/(n×x+y) B. N/(x+y)×n C. Min(1/x, n/y)解： A4．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个____的时间。

A．指令周期 B. 机器周期C. 存储周期D. 总线周期解： C5．通道的功能是：（1）________，（2）______。

按通道的工作方式分，通道有______通道、_______通道和______通道三种类型。

解：（1）执行通道指令，组织外围设备和内存进行数据传输；（2）执行CPU的I/O指令，以及向CPU报告中断。

选择通道、字节多路通道、数组多路通道6．在教科书图8.7中，当CPU对设备B的中断请求进行服务时，如设备A提出请求，CPU能够响应中断吗？为什么？如果设备B一提出请求总能立即得到服务，问怎样调整才能满足此要求？解：（1）CPU不能响应中断（2）因为同级中断不能嵌套，而A、B设备属于同级中断（3）如果想要设备B一提出请求即能得到服务，则应该使设备B为最高优先级，这里可将设备 B单独接至3级IR，处于最高优先级。

8．设某机有5级中断：L0，L1，L2，L3，L4，其中断响应优先次序为：L0最高，L1次之，L4最低。

计算机组成原理第八章输入输出系统1. 概述输入输出系统是计算机的重要组成部分，它负责处理计算机与外部设备之间的数据交换。

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2. 输入输出系统的基本概念输入输出系统是计算机与外设之间数据传输和控制的桥梁。

它由输入和输出两部分组成。

输入系统负责将外设传输的数据转换为计算机可识别的形式，输出系统则将计算机处理的数据转换为外设可识别的形式。

输入输出系统通常由输入输出设备、输入输出接口和输入输出控制器组成。

输入输出设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，输入输出接口实现设备与计算机之间的数据传输，输入输出控制器负责控制输入输出接口的工作。

3. 输入输出系统的工作原理输入输出系统的工作可以分为五个阶段：命令传递、数据传送、缓冲操作、中断处理和错误处理。

命令传递阶段是指计算机向输入输出设备发送控制信息，包括读写命令、纠错命令等。

数据传送阶段是指计算机将数据从存储器传送到输入输出设备或将输入输出设备的数据传送到存储器。

缓冲操作阶段是指输入输出设备与计算机之间的数据缓冲区进行数据交换，以提高数据传输效率。

中断处理阶段是指在输入输出过程中，若发生异常情况会触发中断并由中断处理程序进行处理。

错误处理阶段是指在输入输出过程中，若发生错误会进行相应的错误处理操作。

4. 输入输出系统的分类输入输出系统可以根据数据传输方式进行分类，常见的分类有程序控制输入输出和直接存储器访问输入输出。

程序控制输入输出是指计算机通过控制程序来实现输入输出设备的数据传输和控制。

它的优点是控制灵活、适用范围广，但缺点是效率低，对计算机性能有较大的影响。

直接存储器访问输入输出是指计算机通过专门的输入输出控制器直接与存储器进行数据交换。

它的优点是效率高，不会对计算机性能产生较大影响，但缺点是硬件复杂，需要专门的输入输出控制器支持。

5. 输入输出系统的性能指标输入输出系统的性能指标主要包括响应时间、吞吐量和可靠性。

第八章输入输出系统一、填空题；1.直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对A.______的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和B.______之间进行。

2.通道是一个特殊功能的A.______ ，它有自己的B.______ 专门负责数据输入输出的传输控制。

3.并行I/O接口A.______ 和串行I/O接口B.______ 是目前两个最具有权威性的标准接口技术。

4.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理，除了程序查询方式、程序中断方式外，还有A.______方式、B.______方式和C.______方式。

5.程序中断方式控制输入输出的主要特点是，可以使A 和B 并行工作。

6.DMA控制器按其A 结构，分为B 型和C 型两种。

7.通道是一个特殊功能的A ，它有自己的B 专门负责数据输入输出的传输控制，CPU只负责C 功能。

8.通道有三种类型：A 通道、B 通道、C 通道。

9.二、选择题：1.下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。

A.一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求B.CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序C.中断方式一般适用于随机出现的服务D.为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作2.中断向量地址是______。

A. 子程序入口地址B. 中断服务例行程序入口地址C. 中断服务例行程序入口地址的地址D. 主程序返回地址3.在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过______。

A. 移位寄存器B. 数据寄存器C. 锁存器D. 指令寄存器4.下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是______。

A. PPU(外围处理机)方式B. 中断方式C. DMA方式D. 通道方式5.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用______的时间。

计算机组成原理——输⼊输出（IO）系统考研题（⼀） I/O系统基本概念（⼆）外部设备1. 输⼊设备：键盘、⿏标2. 输出设备：显⽰器、打印机3. 外存储器：硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器（三） I/O接⼝（I/O控制器）1. I/O接⼝的功能和基本结构2. I/O端⼝及其编址3．I/O地址空间及其编码（四） I/O⽅式1. 程序查询⽅式2. 程序中断⽅式中断的基本概念；中断响应过程；中断处理过程；多重中断和中断屏蔽的概念。

3. DMA⽅式DMA控制器的组成；DMA传送过程。

4. 通道⽅式（2009）22. 下列选项中，能引起外部中断的事件是A. 键盘输⼊B. 除数为0C. 浮点运算下溢出D. 访存缺页答案：A考点：内部中断和外部中断的区别外中断:I/O设备等来⾃主机外部设备的中断。

内中断：CPU内部的异常、例外、陷⼊内中断（2010）21、单级中断系统中，中断服务程序执⾏顺序是（）I保护现场II开中断III关中断IV保存断点V中断事件处理VI恢复现场VII中断返回A、I->V->VI->II->VIIB、III->I->V->VIIC、III->IV->V->VI->VIID、IV->I->V->VI->VII答案：A考点：单级中断的概念该题的⼀个特点是单级中断，不会出现多重中断的中断嵌套问题，由于是单级中断，断点也不需要保存了，CPU直接返回中断前的位置就可以了！同时关中断是由硬件⾃动实现的，并不属于中断服务程序。

⽽恢复断点、恢复现场之后需要开中断才能返回断点这⾥给出⼀般的中断处理的过程：22、假定⼀台计算机的显⽰存储器⽤DRAM芯⽚实现，若要求显⽰分辨率为1600*1200，颜⾊深度为24位，帧频为85HZ，现实总带宽的50%⽤来刷新屏幕，则需要的显存总带宽⾄少约为（ )A、245MbpB、979MbpsC、1958MbpsD、7834Mbps答案：D考点：1600*1200*24*85/0.51M约为106(2010)21．某计算机有五级中断L4 ~ L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0，Mi=1（0≤i≤4）表⽰对Li级中断进⾏屏蔽。

第八章输入输出系统8.1输入输出设备的编址方式8.2 总线结构8.2.1 概述总线是传送信息的通路，在计算机系统中使用的总线可分成3类：(1)计算机系统中各部件内部传送信息的通路。

例如：运算器内部寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑运算单元(ALU)之间的传送通路，通常称之为内部总线。

(2)计算机系统中各部件之间传送信息的通路。

例如CPU与主存储器之间，CPU与外设端口之间传送信息的通路，通常称之为“系统总线”。

(3)计算机多机系统内部各计算机之间传送信息的通路，通常称之为“机间总线”或“多机总线”。

本节中讨论的主要是CPU与外设接口之间的系统总线，又可称作输入输出总线，简称I／O总线。

提到总线，人们马上会想到它由许多条传输线构成，这些传输线的总条数称作总线的宽度，连接在一条总线上常常有多个设备或部件，因此常被称作共享总线或分时总线。

因为不管一条总线上连接了多少个设备，任何时候只能有两个设备利用总线进行通信，一是信息发送者，一是信息接收者。

于是就应该有一个部件来确定当前总线由哪两个设备来使用。

如果有多个部件申请使用总线时，还应该由它根据申请者的优先级别来确定使用总线的优先次序，所有这些功能要由总线控制逻辑来完成。

因此总线应该是由一定数量的传输线和总线控制器两部分构成。

总线控制器可以是集中式的，集中在某个部件内部，也可以是分散式的，分散在共享总线的多个部件中。

8.2.2总线的控制方式以集中式总线控制方式为例来说明常用的3种总线控制与仲裁方式。

1．串行链式查询方式采用串行链式查询方式来实现判优功能的连接图如图8－3所示。

从图8-3中可以看出，该总线上连接着多个部件，对各个部件来说，除了共享数据总线和地址总线外，还有3条控制线(构成控制总线)：总线请求信号线(BR)、总线忙信号线(BS)和总线认可信号线(BG)。

由于总线认可信号线对共享总线的多个部件来说形成了一条串行的链，故串行链式查询方式因此而得名。

第8章习题参考答案１．什么是计算机的输入输出系统？输入输出设备有哪些编址方式？有什么特点？解：计算机的输入输出系统包括输入输出接口和输入输出信息传送控制方式等，它们是整个计算机系统中最具有多样性和复杂性的部分。

输入输出设备有两种编址方式：I／O 映射方式（独立编址）和存储器映射方式（统一编址），独立编址的优点是I／O 指令和访存指令容易区分，外设地址线少，译码简单，主存空间不会减少，缺点是控制线增加了I／O 读和I／O 写信号；统一编址的优点是总线结构简单，全部访存类指令都可用于控制外设，可直接对外设寄存器进行各种运算，占用主存一部分地址，缩小了可用的主存空间。

２．什么是I／O 接口？I／O 接口有哪些特点和功能？接口有哪些类型？解：I／O 接口是主机和外设之间的交接界面，通过接口可以实现主机和外设之间的信息交换。

接口的基本功能有：实现主机和外设的通信联络控制；进行地址译码和设备选择；实现数据缓冲；完成数据格式的变换；传递控制命令和状态信息。

接口按数据传送方式分类，有串行接口和并行接口；按控制方式分类，有程序查询接口、程序中断接口、DMA接口；按灵活性分类，有可编程接口和不可编程接口；按通用性分类，有通用接口和专用接口；按I ／O 信号分类，有数字接口和模拟接口；按应用分类，有运行辅助接口、用户交互接口、传感接口、控制接口。

３．并行接口和串行接口实质上的区别是什么？其界面如何划分？各有什么特点？解：有串行接口和并行接口。

两者的实质区别在于外设和接口一侧的传送方式不同，而在主机和接口一侧，数据总是并行传送的。

在并行接口中，外设和接口间的传送宽度是一个字节（或字）的所有位，一次传输的信息量大，但数据线的数目将随着传送数据宽度的增加而增加。

在串行接口中，外设和接口间的数据是一位一位串行传送的，一次传输的信息量小，但只需一根数据线。

在远程终端和计算机网络等设备离主机较远的场合下，用串行接口比较经济划算。