第7章 输入输出系统与接口

《Java基础入门》课后习题答案第7章IO（输入输出）一、填空题1、Java中的I/O流，按照传输数据不同，可分为：字节流、字符流2.在Buffer与Channel交互时，数据从：Channel、读取到Buffer 中，或从Buffer入到Channel 中。

3.用于将字节流转换为字符流的是：InputStreamReader、OutputStreamWriter2、NIO主要有三大核心部分：Buffer、Channel、Selector5、Java中提供了一个类：RandomAccesseFile，它不但具有读写文件的功能，而且可以随机地从文件的任何位置开始执行读写数据的操作。

二、判断题1. 如果一个File表示目录下有文件或者子目录，调用delete（）方法也可以将其删除。

错2.对象序列化是指将一个Java 对象转换成一个I/0 流中字节序列的过程。

对3.Channel 是一个接口对象，它类似于传统的流对象。

对4.InputStream类的close()方法是用于关闭流并且释放流所占的系统资源。

对5,BufferedInputStream 和BufferedOutputStream 不是字节缓冲流。

错三、选择题1.下面选项中，哪些是标准输人输出流?(多选) （AB）A. System.InB.System. OutC.InputStreamD.OutputStream2.File类中以字符串形式返回文件绝对路径的方法是哪一项？（C)A. getParent()B. getNamel)C. getAbsolutePathOD. getPath()3.以下创建RandomAccessFile类实例对象的代码，哪些是正确的？（多选）（AB)A.new RandomAccessFile(new File("D:\\itcast\\dirl\test. java"),”rw”);B.new RandomAccessFile("D:\\itcast\\dirl\test. java","r");C. new RandomAccessFile("D:\\itcast\\dir1\\test.java");D. new RandomAccessFile("D:\\itcast\\dir1\\test.java","wr")4.以下选项中,哪个流中使用了缓冲区技术? (A)A. BufferedOutputStreamB. FileInputStreamC. DataOutputStreamD. FileReader5.以下选项中，关于Java NIO 中Buffer类的常用说法正确的是哪一项?(B)A.clearO方法会清除缓冲区数据，并将position 设置为0.limit 设置为capacity OB.fip()方法先将limit 设置为当前position 位置，然后再将pson设置为0C.mark()方法用于设置Buffer 的标记(mark),其能在0 与limi 之间做标记D.rewind()方法将position 设置为0,并设置mark 标记四、简答题1、简述I/O 流的概念。

第7章思考题与习题参考答案1．计算机的I/O系统的功能是什么？它由哪几个部分组成？答：计算机的I/O系统，主要用于解决主机与外部设备间的信息通讯，提供信息通路，使外围设备与主机能够协调一致地工作。

计算机的I/O系统由I/O硬件和I/O软件两大部分组成。

其中I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。

I/O软件包括：用户的I/O程序、设备驱动程序、设备控制程序。

2．I/O硬件包括哪几个部分？各部分的作用是什么？答：I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。

系统总线的作用是为CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输提供通路。

I/O接口通常是指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的控制软件。

它用于在系统总线和外设之间传输信号，并起缓冲作用，以满足接口两边的时序要求。

I/O设备的作用是为主机与外部世界打交道提供一个工具。

设备控制器用来控制I/O设备的具体动作，不同的I/O设备需要完成的控制功能不同。

3．什么是用户I/O程序？什么是设备驱动程序？什么是设备控制程序？答：用户I/O程序是指用户利用操作系统提供的调用界面编写的具体I/O设备的输入输出程序。

例如用户编写的用打印机输出文本的程序。

设备驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。

可以说相当于操作系统与硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。

设备控制程序就是驱动程序中具体对设备进行控制的程序。

设备控制程序通过接口控制逻辑电路，发出控制命令字。

命令字代码各位表达了要求I/O设备执行操作的控制代码，由硬件逻辑解释执行，发出控制外设的有关控制信号。

4．说明设计I/O系统的三个要素的具体内容。

答：设计I/O系统应该考虑如下三个要素：①数据定位： I/O系统必须能够根据主机提出的要求进行设备的选择，并按照数据在设备中的地址找到相应的数据。

第七章输入输出系统第一节基本的输入输出方式一、外围设备的寻址1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。

2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。

3．CPU与外围设备进行通信有三种类型：（1）CPU向外围设备发出操作控制命令。

（2）外围设备向CPU提供状态信息。

（3）数据在CPU与外围设备之间的传递。

历年真题1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。

（2002年）【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。

统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。

由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。

【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。

二、外围设备的定时1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。

2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。

程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。

历年真题1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。

（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。

程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。

第七章注意的问题：本章中控制信号后面的#表示此信号低电平有效。

一、选择1、 8086/8088CPU对I/O端口使用（）编址方法。

A、独立B、统一C、直接D、间接2、 8086/8088CPU使用（）根地址线对I/O编址。

A、 8B、 10C、16D、203、 8086/8088CPU对I/O端口的最大寻址空间为（）。

A、 8KBB、 16KBC、64KBD、1MB4、 8086有一个独立的I/O空间，该空间的最大范围是（）A、 8KBB、 16KBC、64KBD、1MB5、 8086CPU采用I/O独立编址方式，可使用（）线的地址信息寻址I/O端口。

A、 AD7-AD0B、 AD15-AD0C、 AD19-AD0D、 AD23-AD06、某8088CPU构成的系统中，用10根地址线对I/O端口寻址，因而I/O端口的地址空间为（）A、 1KBB、 10KBC、16KBD、64KB7、某8088CPU构成的系统中，占用地址空间0-1FFH，因而至少需用（）根地址线对I/O端口寻址。

A、 8B、 9C、 10D、 118、若某8086CPU构成的系统中，具有1024个8位端口，则至少需用（）根地址线对I/O端口寻址。

A、 4B、 8C、 10D、 169、 8086/8088CPU读写一次存储器或I/O端口操作所需要的时间称为一个（）A、总线周期B、指令周期C、时钟周期D、基本指令执行周期10、 8086/8088CPU的基本I/O总线周期为（）个时钟周期A、 6B、 5C、 4D、 311、在8088CPU构成的系统中，组合16位的I/O端口时，最好将其起始地址选为（）地址A、奇B、偶C、页D、段12、在8088CPU构成的系统中，组合16位的I/O端口时，最好将其起始地址选为偶地址是为了（）A、减少执行指令的总线周期B、减少执行指令的字节数C、节省占用的内存空间D、对内存单元快速寻址13、 8086/8088CPU按I/O指令寻址方式得到的地址是( )A、物理地址B、有效地址C、段内偏移量D、 I/O端口地址14、 8088 CPU对地址为240H的I/O端口读操作指令为（）A、 MOV AL,240HB、 MOV AL,[240H]C、 IN AL，240HD、 MOV DX，240H IN AL，DX15、 8086/8088CPU的输出指令OUT Dest，Src中目的操作数Dest只能是（）A、 8位或16位端口地址B、 8位端口地址或DX寄存器C、 16位寄存器D、任意16、 8086/8088CPU的输入指令IN Dest，Src中目的操作数Dest只能是（）A、 8位或16位端口地址B、 8位端口地址或DX寄存器C、 16位寄存器D、任意17、 8086CPU的输入指令是将输入设备的一个端口中的数据传送到（）寄存器。

一、选择1、计算机所配置的显示器中，若显示控制卡上双薪存储器的容量是1MB，则当采用800×600像素的分辨率时，每个像素最多可以有（C）种不同的颜色。

A.256B.65536C.16MD.40962、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色数为256，则刷新存储器的容量约为（B）A.256MB.1MC.256KBD.32MB3、CRT的分辨率为1024×1024像素，像素的颜色总数为256色，则刷新存储器每单元字长是（A）A.1个字节B.2个字节C.256个字节D.1024个字节4、若计算机屏幕上每个像素的灰度级为256，则刷新存储每个单元的宽度是。

5、显示汉字采用点阵字库，若每个汉字用16×16的点阵表示，7500个汉字的字库容量是240KB 。

6、磁盘存储器的等待时间通常是磁盘旋转半周所用的时间。

7、某磁盘的转速为7200r/min，传输速度为4MN/s，控制器开销为1ms，要保证读或写一个512B的扇区的平均时间为11.3ms。

那么，该磁盘的平均寻道时间不超过（D）A.3.9msB.4.7msC.5.5msD.6.1ms8、一个磁盘的转速为7200转/分，每个磁道有160个扇区，每扇区有512字节，那么理想情况下，其数据传输率为（C）A.7200×160KB/s B.7200KB/sC.9600KB/sD.19200KB/s9、某计算机系统中，假定硬盘以中断方式与处理机进行数据输入输出，以16位为传输单位，传输率为50KB/s，每次传输的开销（包括中断）为100个CPU时钟，处理器的主频为50MHz，请问软盘数据传送时占处理器的时间比例是10、设一个磁盘盘面共有200个磁道，盘面总存储容量60MB，磁盘旋转一周的时间为25ms，每磁道有8个扇区，各扇区之间有一间隙，磁头通过每个间隙需 1.25ms。

则磁盘通道所需最大传输率是11、下列有关程序中断I/O方式的叙述中，错误的是（D）A. 程序中断I/O方式是CPU和外设能够并行工作B. 中断I/O方式下，外设和CPU直接交换数据C. 中断I/O方式下，CPU会有额外的开销用于断点、现场的保护和回复等D. 中断I/O方式适用于像磁盘一类的高速设备12、指令执行结果出现异常而引起的中断是（B）A.I/O中断B.程序性中断C.机器校验中断D.外中断13、主存故障引起的中断是（C）A.I/O中断B.程序性中断C.机器校验中断D.外中断14、为了实现多级中断，保存现场信息最有效的方法是（B）A.通用寄存器B.堆栈C.存储器D.外存15、在中断处理过程中，完全由硬件自动执行的步骤是（A）A.保存中断点B.识别中断点C.保存将被中断服务程序破坏的通用寄存器的内容D.返回中断点16、在蛋鸡中断系统中，CPU一旦响应，则立即关闭中断允许标志，以防止本次中断任务结束前同级的其他中断产生另一次中断进行干扰。

习题7一．单选选择题12．计算机系统的输入/输出接口通常是的交界面。

A. CPU与存储器之间B. 存储器与打印机之间C. 主机与外围设备之间D. CPU与系统总线之间13．在具有中断向量表的计算机中，中断向量地址是。

A. 子程序入口地址B. 中断服务程序的入口地址C. 中断服务程序入口地址的地址D. 例行程序入口地址16．如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求。

若要调整中断事件的处理次序，可以利用。

A. 中断嵌套B. 中断向量C. 中断响应D. 中断屏蔽^18．中断系统中的断点是指。

A．子程序入口地址B．中断服务子程序入口地址C．中断服务程序入口地址表D．中断返回地址19．在独立编址方式下，CPU对存储单元和I/O设备的访问是靠来区分的。

A．不同的地址代码B．不同的地址总线C．不同的指令和不同的控制信号D．上述都不对23．采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是。

A．在总线控制器发出的控制信号控制下完成的B．由CPU执行的程序完成的C．在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的~D．由CPU响应硬中断处理完成的24. 下列有关DMA方式进行输入输出的描述中，正确的是。

A. 一个完整的DMA过程，部分由DMAC控制，部分由CPU控制B. 一个完整的DMA过程，完全由CPU控制C. 一个完整的DMA过程，完全由CPU采用周期窃取方式控制D. 一个完整的DMA过程，完全由DMAC控制，CPU不介入任何控制25. 在DMA传送方式中，发出DMA请求的是。

A. 主存B. DMA控制器C. CPUD. 外部设备26. DMA访问主存时让CPU进入等待状态，等DMA的一批数据访存结束后再恢复工作，这种情况称为。

A. CPU暂停方式B. 存储器分时方式C. 周期挪用方式D. 透明的DMA >27. DMA方式的接口电路中有程序中断部件，其作用是。

A. 实现数据传送B. 向CPU提出总线使用权C.发中断请求D. 向CPU提出传输结束28. 下列关于DMA方式的正确说法是。

第7章输入/输出接口习题与参考答案这一章的习题与参考答案分为两大部分，一部分是输入输出概述及DMA控制器的习题与参考答案；另一部分是中断及中断控制器部分的习题与参考答案。

一、输入输出概述及DMA控制器的习题与参考答案1、请说明为什么输入接口的数据缓冲寄存器必须有三态输出功能而输出接口却不需要的原因。

解：输入接口的数据缓冲寄存器的输出端是直接接在数据总线上的，如果数据寄存器没有三态输出功能，则无论数据寄存器被寻址选中或未被选中，其数据都会被送上数据总线，若此时总线上真正要传送的数据与该输入缓存器的内容不一致时，就会发生总线冲突。

所以，输入接口的数据缓冲器必须有三态输出功能，以便当接口未被寻址选中时，其输出端处于高阻态，从而与总线隔离。

对于输出接口来说，是输入端与数据总线相连，而输出端是与外设相连，因此其输出不影响总线状态；另外，一个外设一般只与一个输出数据缓存器相连，因此输出接口的数据缓存器无须有三态输出功能。

2、8086/8088CPU中哪些寄存器可以用于I/O寻址？若I/O端口地址分别是10H和100H，分别写出向这两个端口写入73H的程序段。

解：8086/8088CPU内可以用于I/O寻址的寄存器为AL、AX和DX。

向端口10H写入73H的程序段为：MOV AL，73HOUT 10H，AL向端口10H写入73H的程序段为：MOV AL，73HMOV DX，100HOUT DX，AL3、图为7段显示器接口，显示器采用共阳极接法，试编写程序段，使AL中的一位十六进制数显示于显示器上。

输出锁存器地址为40H。

解：TABLE DB 3FH，06H，5BH，4FHDB 66H，6DH，7DH，07HDB 7FH，67H，77H，7CH，DB 39H，5EH，79H，71HLEA BX，TABLEXLA TOUT 40H，AL4、PC/XT机有哪些输入输出方式？各自的特点如何？DMA控制器应具备哪些功能？解：无条件方式：需要外设处于就绪状态，硬件简单；查询方式：CPU需要不断地查询外设是否就绪，浪费CPU时间，硬件较简单；中断方式：外设准备好后，向CPU发中断请求，请求CPU完成数据传输，外设与CPU 并行；硬件又比前两者复杂。

计算机组成原理习题第七章第七章一．填空题1CPU响应中断时需要保存当前现场，这里现场指的是和的内容，它们被保存到中。

2在中断服务程序中，保护和恢复现场之前需要中断。

3DMA只负责总线上进行数据传送，在DMA写操作中，数据从传送到4总线的裁决方式速度最高。

5某机有四个中断源，优先顺序按1→2→3→4降序排列，若想将中断处理次序改为3→1→4→2，则1、2、3、4中断源对应地屏蔽字分别是、、和6I/O接口电源通常具有、、和功能。

7I/O的编址方式可分为和两大类，前者需有独立的I/O指令，后者可通过指令和设备交换信息。

8主机与设备交换信息的控制方式中，方式主机与设备是串行工作的，方式和方式主机与设备是并行工作的，且方式主程序与信息传送是并行进行的。

9I/O与主机交换信息的方式中，和都需通过程序实现数据传送，其中体现CPU与设备是串行工作的。

10CPU响应中断时要保护现场，包括对和的保护，前者通过实现，后者可通过实现。

11一次中断处理过程大致可分为、、、和等五个阶段。

12在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是、、和13中断接口电路通过总线将向量地址送至CPU.14I/O与主机交换信息共有、、、和五种控制方式。

15单重中断的中断服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。

16多重中断的终端服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。

二．选择题1.将外围设备与主存统一编址，一般是指A.每台设备占一个地址码B．每个外围接口占一个地址码C．接口中的有关寄存器各占一个地址码D．每台外设由一个主存单元管理2.主机与设备传送数据时，采用，主机与设备是串行工作的。

A.程序查询方式B．中断方式C．DMA方式D．通道方式3.当有中断源发出请求时，CPU可执行相应的中断服务程序。

提出中断请求的可以是A.通用寄存器B．专用寄存器C．外部事件D．cache4.在中断周期，CPU主要完成以下工作：A.关中断，保护断点，发中断响应信号并形成中断服务程序入口地址B.开中断，保护断点，发中断响应信号并形成中断服务程序入口地址C．关中断，执行中断服务程序D．开中断，执行中断服务程序5.CPU响应在中断的时间是A.一条指令结束B．外设提出中断C．取指周期结束D．任一机器周期结束6.向量中断是A.外设提出中断B．由硬件形成中断服务程序入口地址C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址D．以上都不对7.中断允许触发器用于A.向CPU发中断请求B．指示正有中断在进行C．开放或关闭中断系统D．指示中断处理结束8.以下论述正确的是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请求，CPU立即响应C．在中断响应中，保护断点、保护现场应由用户编程完成D．在中断响应中，保护断点是由中断隐指令自动完成的9.DMA方式是在之间建立一条直接数据通路。

第1章微型计算机系统〔习题1.1〕简答题（2）总线信号分成哪三组信号？（3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成？（5）ROM-BIOS是什么？（6）中断是什么？（9）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么？〔解答〕②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。

③PC机主存采用DRAM组成。

⑤ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。

⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。

⑨指令的处理过程。

处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。

〔习题1.3〕填空题（2）Intel 8086支持___________容量主存空间，80486支持___________容量主存空间。

（3）二进制16位共有___________个编码组合，如果一位对应处理器一个地址信号，16位地址信号共能寻址___________容量主存空间。

（9）最初由公司采用Intel 8088处理器和（）操作系统推出PC机。

②1MB，4GB③216，64KB（9）IBM,DOS〔习题1.4〕说明微型计算机系统的硬件组成及各部分作用。

〔解答〕CPU：CPU也称处理器，是微机的核心。

它采用大规模集成电路芯片，芯片内集成了控制器、运算器和若干高速存储单元（即寄存器）。

处理器及其支持电路构成了微机系统的控制中心，对系统的各个部件进行统一的协调和控制。

存储器：存储器是存放程序和数据的部件。

外部设备：外部设备是指可与微机进行交互的输入（Input）设备和输出（Output）设备，也称I/O设备。

I/O设备通过I/O接口与主机连接。

总线：互连各个部件的共用通道，主要含数据总线、地址总线和控制总线信号。