第五章 输入输出系统01

《微机组成原理》练习题第一章计算机系统概论5、动态RAM存储信息的原理是电容存储电荷，因此一般在2ms时间内必须刷新依次，刷新是按行进行的。

6、主存可以和CPU、CACHE、辅存交换信息。

7、 I/O编辑方式可以分为统一编址、分开编址两大类，前者需有独立的I/O指令后者可通过访存指令和设备交换信息。

8、条件转移、无条件转移、子程序调用、中断返回指令都属于跳转类指令，这类指令字的地址码字段指出的地址不是操作数的地址，而是下一条指令的地址9、动态RAM的刷新一般有集中刷新、分散刷新、异步刷新三种方式，之所以刷新是因为存储电容的电荷会放电。

1、总线管理包括哪些内容？简要说明几种查询方式。

链式查询方式只需很少的几根线就能按一定的优先顺序实现总线的优先控制，并且很容易扩充设备，但对电路故障敏感。

且优先级低的设备可能很难获得请求。

计数器查询方式的总线请求(BR)和忙线(BS)线是各设备共用的，单还需log2N(N为设备数)根设备地址线实现查询，设备的优先级可以不固定控制此链式查询复杂，电路故障不如链式查询方式敏感。

独立请求方式响应速度快，优先次序灵活，但控制线数量多，总线控制更复杂。

2、比较静态RAM和动态RAMa.在同样大小的芯片中，动态RAM的集成度远高于静态RAMb.动态RAM行列地址按显瘦顺序输送，减少了芯片引脚，封装尺寸也减少c.动态RAM的功耗比静态RAM小d.动态RAM的价格比静态RAM便宜3、在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/O的中断请求？条件和时间是：当中断允许状态为1，且至少有一个中断请求被查到，则在一条指令执行完成时，响应中断。

4、存储器-寄存器三类指令中哪类指令的执行时间长/短？为什么？存储器-存储器型的指令执行时间最长，寄存器-寄存器型的指令执行时间最短；寄存器一般是集成在CPU的内部，而存储器是在CPU的外部，寄存器的存取时间短，而存储器的存取时间长，所以。

5、根据CPU访存性质的不同，可将CPU的工作周期分为哪几类？分为取址周期，间址周期，执行周期和中断周期一、选择题1、冯.诺依曼机工作方式的基本特点是（ B ）A．多指令流单数据流B．按地址访问并顺序执行指令C．堆栈操作D．存储器按内容选择地址2、电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为（C ）A、CPUB、ALUC、主机D、CU3、完整的计算机系统应包括（D ）A、运算器、存储器、控制器B、外部设备和主机C、主机和实用程序D、配套的硬件设备和软件系统4、计算机系统中的存储系统是指（D ）A、RAM存储器B、ROM存储器C、主存D、主存和辅存5、用以指定待执行指令所在地址的是（ C ）A、指令寄存器B、数据计数器C、程序计数器D、累加器6、微型计算机的发展以（ B ）技术为标志。

计算机组成原理教案（数字媒体专业）第一章计算机系统概论内容简介：计算机系统的层次结构，冯·诺伊曼计算机的硬件结构和主要功能，计算机的工作步骤以及计算机的主要技术指标。

教学目标：了解计算机系统的层次结构；了解冯·诺伊曼计算机的特点及硬件构成；理解计算机的工作步骤，了解计算机的主要技术指标的含义及其对计算机的影响。

教学重点和难点：虚拟机的概念；计算机的硬件构成；计算机的工作步骤。

教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。

教学过程：一、计算机系统简介1．计算机的软硬件概念（1）硬件（2）软件（3）软硬件的关系2．计算机系统的层次结构（1）虚拟机的概念（2）各层虚拟机及与真实机器的层次关系3．计算机的基本组成（1）冯·诺伊曼计算机的特点（2）计算机硬件结构，总线的构成。

讨论、分析直连结构的问题，提出总线思想，并简单介绍总线结构。

（3）计算机的工作步骤提出计算机解决问题的基本步骤计算机基本构成部件的介绍（运算器、存储器、控制器）以计算ax2+bx+c为例分析计算机工作的过程4．计算机的主要技术指标（1）机器字长计算机同时处理的二进制位机器字长与数据总线宽度、存储字长的关系（2）存储容量存储容量的单位主存容量辅存容量（3）运算速度几种计算运算速度的方法并对它们进行比较运算速度的表示单位第二章计算机的发展及应用内容简介：计算机的发展史；计算机的应用领域；计算机的发展展望。

教学目标：了解计算机的产生和发展以及发展思路；了解计算机的应用领域；了解计算机的发展趋势。

教学重点和难点：计算机的应用领域。

教学媒体和教学方法：使用幻灯片在多媒体教室进行教学；教学中采用讲授与讨论相结合的方法。

教学过程：一、计算机的发展史1．计算机的产生和发展现代计算机的研究工作第一台电子计算机的产生计算机的发展阶段计算机的发展规律计算机的发展趋势2．微型计算机的出现和发展微型计算机的发展阶段微型计算机的发展带来的工作、学习、生活方式的变化3．软件技术的兴起和发展软硬件的融合，简介嵌入式发展方向二、计算机的应用1．科学计算和数据处理通过ENIAC进行计算的一个案例，直观体会计算机的计算能力2．工业控制和实时控制3．网络技术应用4．虚拟现实介绍虚拟现实技术的一些应用5．办公自动化和管理信息系统6．多媒体技术7．人工智能三、计算机发展的展望第三章系统总线内容简介：总线的概念；总线的分类；总线的特性和性能指标；总线结构；总线控制。

第五章数字信号的输入与输出智能仪器的信息输入、输出，可以分为数字量与模拟量。

数字量的输入输出相对较简单，对于模拟量的输入，一般信号都比较微弱，需要放大，A/D转换等。

一、常见的数字信号数字量输入信号：开关、按钮，数字式传感器，方波信号，正弦波信号等。

数字量输出：LED显示、指示灯、液压阀、继电器控制、步进电机控制等。

二、数字量信号的输入特点：1、信号的放大与变换，对于许多数字信号，是信号很弱的周期性信号，如正弦信号，三角波信号。

而输入单片机或微机中的信号一般有一定的电压幅值要求。

如光栅输出的信号就很小的正弦波。

常用的方法，先放大，然后处理。

当电压较高时，也不能直接输入，需要进行分压。

如图所示：2、隔离，对于一些输入信号，由于波动等，很容易对系统产生影响，需要采取隔离输入，常见的是光电隔离。

下图为光耦合器的结构与特性图4-16光耦合器结构与特性a)耦合器结构b)输入特性c)输出特性3、缓冲驱动，为了提高信号的驱动能力，改善信号性能，经常在输入单片机或微机前加一级缓冲，常用的是74HC244等。

4、安全保护，当输入电压变大到一定量时，会对系统造成破坏，因此，对于输入信号变化较大的情况，需要考虑安全保护。

常用稳压二极管等。

5、开关信号输入单片机中的常见方法：按键信号TLP-521-4是4路光耦，光耦前要接限流电阻，不同的光耦由于允许电流不同，限流电阻也不同。

进入单片机前，一般加驱动器74LS244。

三、数字信号的输出1、输出信号的几个问题1）功率匹配问题，单片机或微机的输出信号功率较小，要驱动不同的负载，要求的功率不同，电压不同，所以在在输出驱动时，首先关心输出的电压与功率。

如驱动发光二极管，正向电压为2－2.5V，最大电流为2－20mA，对于AT89C51，I/O口的最大灌电流10mA，因此可以直接驱动发光二极管。

8mA，则：R＝（5－2.2）/0.008=350(Ω)因此R一般选取200Ω－500Ω。

计算机组成原理习题库第一章计算机系统概论1.选择题1、电子计算机问世至今，新型机器不断推出新，不管怎么更新，依然具有“存储程序”的特点，最早提出这种概念的是B。

A.巴贝奇（Charles Babage）B.·诺依曼（von Neumann）C.帕斯卡（Blaise Pascal）D.贝尔（Bell）2、下了描述中B是正确的。

A.控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果B.一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算术逻辑运算五个部分C.所有的数据计算都在CPU的控制器完成D.以上答案都正确3、电子计算机的运算/逻辑单元、控制、单元及主要存储器合称为C。

A.CPUB.ALUC.主机D.UP4、计算机系统中的存储系统是指D。

A.RAM存储器B.ROM存储器C.主存D.主存和辅存5、·诺依曼机工作方式的基本特点是B。

A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储前容选择地址6、由0、1代码组成的语言，称为C。

A.汇编语言B.人工语言C.机器语言D.高级语言7、下列语句中C是正确的。

A.1KB=1 024×1 024 BB. 1KB=1 024 BC.1MB=1 024×1 024 BD. 1MB=1 024 B8、一片1MB的磁盘能存储D的数据。

A.106字节B. 10-6字节C. 109字节D. 220字节二、填空题1、计算机硬件包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

其中运算器、控制器和存储器组成主机，运算器和控制器可统称为CPU。

简答：1.简述．诺依曼计算机的特点2.按照．诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能？答：按照．诺依曼原理，现代计算机应具备以下5个功能：⑴输入输出功能：能把原始数据和解题步骤及中间结果接收下来（输入），把计算结果与计算过程中出现的情况告诉（输出）给用户。

⑵记忆功能：应能“记住”原始数据、解题步骤及中间结果。

操作系统总复习操作系统总复习第一章操作系统概述⑴操作系统定义及作用⑵操作系统的发展历程⑶操作系统的基本特征⑷操作系统的功能和分类第二章进程管理⑴进程的概念和特征⑵进程的状态和转换⑶进程调度算法⑷进程同步与互斥⑸进程通信第三章内存管理⑴内存管理的需求和基本概念⑵内存分区管理⑶页面置换算法⑷虚拟内存管理⑸内存保护和共享第四章文件系统⑴文件系统的组织和层次结构⑵文件的逻辑结构和物理结构⑶文件的操作和访问控制⑷文件系统的缓存管理⑸文件的备份和恢复第五章输入输出系统⑴输入输出设备的分类和特点⑵输入输出控制方式和机制⑶设备驱动程序和设备管理⑷中断处理和设备中断⑸缓冲区管理和输入输出性能优化第六章文件系统性能优化⑴文件访问性能的影响因素⑵磁盘存储结构和访问时间⑶文件缓冲技术和缓冲区管理⑷文件系统的优化策略⑸文件系统的容错与恢复第七章安全与保护⑴安全性和保护性的概念⑵计算机系统的安全威胁⑶计算机系统的安全性防范措施⑷计算机系统的访问控制⑸计算机系统的数据加密和身份认证第八章操作系统的演化⑴分布式和并行计算环境⑵分布式操作系统的特点和原理⑶并行操作系统的特点和原理⑷分布式操作系统的资源管理⑸并行操作系统的任务调度附件：⒈定义相关的法律名词及注释⒉操作系统设计的案例分析报告本文涉及的法律名词及注释：⒈版权：指作品的创作者对作品享有的法律保护权利，包括复制权、发行权等。

⒉专利：指发明者对其发明所享有的独占权利，包括制造、使用、销售等权利。

⒊商标：指企业对其产品或服务标识的独占权利，用于区分同类产品或服务的来源。

⒋反垄断法：指禁止企业垄断和限制竞争行为的法律法规，旨在维护市场公平和消费者权益。

知识点1、输入输出系统的组成：I/O软件（I/O指令、通道指令）、I/O硬件2、I/O设备与主机的联系方式：I/O设备编址方式、设备寻址、传送方式、联络方式、I/O 设备与主机的连接方式(1)I/O设备编址方式：①统一编址：将I/O地址看做是存储器地址的一部分，用取数、存数指令②不统一编址：I/O地址和存储器地址是分开的，所有I/O设备的访问必须有专门的I/O指令(2)设备寻址可由I/O指令的设备码字段直接指出该设备的设备号。

通过接口电路中的设备选择电路，便可选中要交换信息的设备。

(3)传送方式：并行、串行(4)联络方式：①立即响应方式：用于一些工作速度十分缓慢的I/O设备②异步工作采用应答信号联络：用于I/O设备与主机工作速度不匹配时。

③同步工作采用同步时标联络：要求I/O设备与CPU工作的速度完全同步。

3、I/O设备与主机的连接方式(1)辐射式连接方式：要求每台I/O设备都有一套控制线路和一组信号线，因此所用器件和连线较多，对I/O设备的增删比较困难(2)总线连接方式：便于增删设备，被大多数现代计算机所采用4、I/O设备与主机信息传送的控制方式(1)程序查询方式：是由CPU通过程序不断查询I/O设为被是否已经做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。

要求I/O接口内设置一个能反映I/O设备是否准备就绪的状态标记，CPU通过对此标记的检测，可得知I/O设备的准备情况，从而终止了原程序的执行。

CPU反复查询的过程犹如就地“踏步”。

（串行）CPU工作效率不高。

(2)程序中断方式：CPU在启动I/O设备后，不查询设备是否已经准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU提出中断请求后才予以响应，大大提高了淳朴的工作效率。

CPU执行程序与I/O设备做好准备是同时进行的，CPU资源得到了充分的利用。

(3)DMA方式（直接存储器存取方式：主存与I/O设备之间有一条数据通路，交换信息是，无须调用中断服务程序。