计算机组成原理第八章 第3讲 程序中断方式

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。

计算机组成原理试题一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。

）1.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。

A、立即寻址B、变址寻址C、间接寻址D、寄存器寻址2.某计算机字长是16位它的存储容量是64KB,按字编址,它们寻址范围是（C ）。

A．64K B．32KB C．32K D．16KB3.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是（C ）。

A. 21B. 17C. 19D.204.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是( C )。

A.实现存储程序和程序控制B.可以直接访问外存C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度5.寄存器间接寻址方式中，操作数处在( B )。

A.通用寄存器B.贮存单元C.程序计数器D.堆栈6.RISC是( A )的简称。

A.精简指令系统计算机B.大规模集成电路C.复杂指令计算机D.超大规模集成电路7．CPU响应中断的时间是_ C _____。

A．中断源提出请求；B．取指周期结束；C．执行周期结束；D．间址周期结束。

8．常用的虚拟存储器寻址系统由____A__两级存储器组成。

A．主存－辅存；B．Cache－主存；C．Cache－辅存；D．主存—硬盘。

9．DMA访问主存时，让CPU处于等待状态，等DMA的一批数据访问结束后，CPU再恢复工作，这种情况称作__A____。

A．停止CPU访问主存；B．周期挪用；C．DMA与CPU交替访问；D．DMA。

10．浮点数的表示范围和精度取决于__C____ 。

A．阶码的位数和尾数的机器数形式；B．阶码的机器数形式和尾数的位数；C．阶码的位数和尾数的位数；D．阶码的机器数形式和尾数的机器数形式。

11．中断向量可提供___C___。

A．被选中设备的地址； B．传送数据的起始地址；C．中断服务程序入口地址；D．主程序的断点地址。

计算机组成原理试题一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。

）1.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。

A、立即寻址B、变址寻址C、间接寻址D、寄存器寻址2.某计算机字长是16位它的存储容量是64,按字编址,它们寻址范围是（C ）。

A．64K B．32C．32K D．163.某一芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是（C ）。

A.21B.17C.19D.204.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是( C)。

A.实现存储程序和程序控制B.可以直接访问外存C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度5.寄存器间接寻址方式中，操作数处在( B )。

A.通用寄存器B.贮存单元C.程序计数器D.堆栈6是(A)的简称。

A.精简指令系统计算机B.大规模集成电路C.复杂指令计算机D.超大规模集成电路7．响应中断的时间是_ C 。

A．中断源提出请求；B．取指周期结束；C．执行周期结束；D．间址周期结束。

8．常用的虚拟存储器寻址系统由两级存储器组成。

A．主存－辅存；B．－主存；C．－辅存；D．主存—硬盘。

9．访问主存时，让处于等待状态，等的一批数据访问结束后，再恢复工作，这种情况称作。

A．停止访问主存；B．周期挪用；C．与交替访问；D．。

10．浮点数的表示范围和精度取决于。

A．阶码的位数和尾数的机器数形式；B．阶码的机器数形式和尾数的位数；C．阶码的位数和尾数的位数；D．阶码的机器数形式和尾数的机器数形式。

11．中断向量可提供。

A．被选中设备的地址；B．传送数据的起始地址；C．中断服务程序入口地址；D．主程序的断点地址。

12．加法器采用先行进位的目的是。

A．优化加法器的结构；B．节省器材；C．加速传递进位信号；D．增强加法器结构。

13．在独立请求方式下，若有N个设备，则。

A．有一个总线请求信号和一个总线响应信号；B．有N个总线请求信号和N个总线响应信号；C．有一个总线请求信号和N个总线响应信号；D．有N个总线请求信号和一个总线响应信号。

计算机组成原理复习资料1.何谓中断方式？它主要应用在什么场合？请举二例。

答：A、中断方式指：CPU在接到随机产生的中断请求信号后，暂停原程序，转去执行相应的中断处理程序，以处理该随机事件，处理完毕后返回并继续执行原程序； B、主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速I/O； C、例：打印机控制，故障处理。

2.中断接口一般包含哪些基本组成？简要说明它们的作用。

答：A、地址译码。

选取接口中有关寄存器，也就是选择了I/O设备； B、命令字/状态字寄存器。

供CPU输出控制命令，调回接口与设备的状态信息； C、数据缓存。

提供数据缓冲，实现速度匹配； D、控制逻辑。

如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。

3.简述中断隐指令及其功能；答：中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令，它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。

4.什么是中断嵌套？答：多级中断系统中，cpu在处理一个中断的过程中又去响应另一个中断请求；5.中断的过程与子程序调用的区别是什么？答（1）、中断的过程与中断时cpu正在运行的程序是相互独立的，它们之间没有确定的关系。

子程序调用是转入的子程序与正在执行的程序是同一个程序。

（2）中断一般是由硬件信号产生的，软中断除外，子程序调用是转移指令引起的。

（3）中断服务程序的地址是由硬件决定的，子程序调用是转移指令在地址码中指定子程序的地址；（4）中断过程要存储所有的状态信息，子程序调用时可以只保存pc的值；（5）中断程序的调用的过程包括确定产生中断的原因、对多个同时进行的中断裁决等，而在一般的子程序调用时没有这种操作；6.简述多重中断系统中CPU响应中断的步骤。

答：(1)、关中断。

暂时禁止所有中断；(2)、保护现场信息，包括保存pc的值；(3)、判别中断条件根据中断优先条件，从而确定中断服务程序的地址；(4)、开中断，设置cpu优先级为当前中断优先级，允许响应外部中断。

本栏目责任编辑：王力计算机教学与教育信息化《计算机组成原理》课程中“DMA 方式”知识点的教学设计智爱娟，刘雅琴，侯凤云（洛阳师范学院信息技术学院，河南洛阳471934）摘要：教学设计是为了提高教学效率和教学质量，根据课程标准的要求和教学对象的特点，将教学诸要素有序安排，形成教学方案的设想和计划。

本文通过对教材和学情的分析，从学什么，为什么学，如何学三方面探讨了《计算机组成原理》课程“DMA 方式”一节的教学设计，利用该教学设计形成的教学方案在河南省教育系统教学技能竞赛中得到了学生和同行的好评。

关键词：教学设计；DMA 方式；教学目标；教学案例中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2021)12-0170-02开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：1引言美国教育家加涅（R.M.Gagne ）1988年在《教学设计原理》中提出：教学设计是一个系统化（systematic ）规划教学系统的过程。

教学设计要从“为什么学”入手，确定“学什么”“如何学”，最后通过对学习效果的评价，修正各个教学环节，最终力求获得最佳的教学效果。

《计算机组成原理》是我校信息技术学院计算机科学与技术专业、物联网工程专业和网络工程专业的一门专业基础课程，主要讲述计算机五大部件的内部结构及工作原理。

课程内容枯燥乏味、抽象难懂。

因此，教师在课前要针对学生情况对讲述的知识进行教学设计，化难为易、循序渐进引导学生进入知识环境，将抽象知识具体化，激发学生产生兴趣，共同完成教学任务。

本文以“DMA 方式”为例探讨教学设计的方法。

2“DMA 方式”教学设计2.1教材分析和学情分析1）教材分析本节课内容选自高等教育出版社出版的《计算机组成原理（第2版）》（唐硕飞编著）中的第5章输入输出系统的第6节。

在讲授本节课之前学生刚学习了程序中断方式接口电路的基本组成，以及程序中断方式下主机和外部设备传输数据的原理，为本节课的学习奠定了基础。

第一章名词解释：1.中央处理器：主要由运算器和控制器组成。

控制部件，运算部件，存储部件相互协调，共同完成对指令的执行。

2.ALU：对数据进行算术和逻辑运算处理的部件。

3.数据通路：由操作元件和存储元件通过总线或分散方式连接而成的进行数据存储，处理和传送的路径。

4.控制器：对指令进行译码，产生各种操作控制信号，规定各个部件在何时做什么动作来控制数据的流动。

5.主存：存放指令和数据，并能由中央处理器（CPU）直接随机存取。

6.ISA：指令集体系结构：计算机硬件与系统软件之间的接口。

指令系统是核心部分，还包括数据类型，数据格式的定义，寄存器设计，I/O空间编址，数据传输方式，中断结构等。

7.响应时间：作业从开始提交到完成的时间，包括CPU执行时间，等待I/O的时间，系统运行其他用户程序的时间，以及操作系统运行时间。

8.CPU执行时间：CPU真正用于程序执行的时间。

包括用户CPU时间（执行用户程序代码的时间）和系统CPU时间（为了执行用户代码而需要CPU运行操作系统的时间）简答题：1.冯诺依曼计算机由那几部分组成，主要思想：①计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。

②各基本部件的功能是：●存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，形式上两者没有区别，但计算机应能区分数据还是指令；●控制器应能自动执行指令；●运算器应能进行加/减/乘/除四种基本算术运算，并且也能进行一些逻辑运算和附加运算；●操作人员可以通过输入设备、输出设备和主机进行通信。

③采用“存储程序”工作方式。

2.从源程序到可执行程序的过程：3.第二章名词解释：1.定点数：计算机中小数点固定在最左（或右）边的数2.汉字输入码：汉字用相应按键的组合进行编码表示3.汉字内码：计算机内部进行汉字存储，查找，传输和处理而采用的存储方式，两个字节表示一个内码4.大端方式：数据字的最低有效字节存放在大地址单元中5.边界对齐：要求数据的地址是相应的边界地址。