第七章 输入输出系统

计算机组成原理(简单题)第一章概论1、计算机的应用领域：科学计算、数据处理、实时控制、辅助设计、通信和娱乐。

2、计算机的基本功能：存储和处理外部信息，并将处理结果向外界输出。

3、数字计算机的硬件由：运算器、控制器、存储器、输入单元和输出单元。

4、软件可以分成系统软件和应用软件。

其中系统软件包括：操作系统、诊断程序、编译程序、解释程序、汇编程序和网络通信程序。

5、计算机系统按层次进行划分，可以分成，硬件系统、系统软件和应用软件三部分。

6、计算机程序设计语言可以分成：高级语言、汇编语言和机器语言。

第二章数据编码和数据运算1、什么是定点数？它有哪些类型？答：定点数是指小数点位置固定的数据。

定点数的类型有定点整数和定点小数。

2、什么是规格化的浮点数？为什么要对浮点数进行规格化？答：规格化的浮点数是指规定尾数部分用纯小数来表示，而且尾数的绝对值应大于或等于1/R并小于等于1。

在科学计数法中，一个浮点数在计算机中的编码不唯一，这样就给编码带来了很大的麻烦，所有在计算机中要对浮点数进行规格化。

3、什么是逻辑运算？它有哪些类型？答：逻辑运算时指把数据作为一组位串进行按位的运算方式。

基本的逻辑运算有逻辑或运算、逻辑与运算和逻辑非运算。

4、计算机中是如何利用加法器电路进行减法运算的？答：在计算机中可以通过将控制信号M设置为1，利用加法器电路来进行减法运算。

第三章存储系统1、计算机的存储器可以分为哪些类型？答：计算机的存储器分成随机存储器和只读存储器。

2、宽字存储器有什么特点？答：宽字存储器是将存储器的位数扩展到多个字的宽度，访问存储器时可以同时对对个字进行访问，从而提高数据访问的吞吐量。

3、多体交叉存储器有什么特点？答：多体交叉存储器是由对个相互独立的存储体构成。

每个存储器是一个独立操作的单位，有自己的操作控制电路和存放地址的寄存器，可以分别进行数据读写操作，各个存储体的读写过程重叠进行。

4、什么是相联存储器？它有什么特点？答：相联存储器是一种按内容访问的存储器。

第七章计算机输入/输出系统与接口技术7.1计算机的输入/输出系统一、输入/输出系统的基本组成二、接口电路Interface计算机的CPU和外部设备之间一般不是直接相连的，而是通过一定的接口来连接的。

主机和外设之间的适配电路称为接口电路，相应的程序称为接口程序。

为什么要使用接口：1、接口电路使得CPU可以管理多个外部设备；2、不同外设的工作方式不同，应用不同的接口电路可以将不同的工作方式转换为有利于CPU操作的相同工作方式；比如：电压不同，信号方式不同。

3、外部设备有些速度快，有些速度慢，接口电路可以实现设备与CPU之间的速度匹配；4、有些设备是串行传送数据的，而CPU是并行传送数据的，接口电路可以实现串-并行格式转换；5、CPU只能读写数字信息，通过接口电路可以实现模拟信息的输入输出。

总线接口电路I/O设备接口：接口电路和接口程序三、CPU和输入/输出设备之间传输的信号1、数据信息：数字量、模拟量、开关量；2、状态信息：外设的工作状态；3、控制信息：7.2 微型计算机的常用外部设备1、输入设备：键盘、鼠标2、输出设备：显示器、打印机3、多媒体设备：声卡、图像卡7.3 总线技术Bus一、为什么要用总线？1、分散连接结构2、总线连接方式总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

总线要求在任何一个时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

二、两种总线结构1、单总线结构：2、双总线结构三、总线分类1、片内总线：连接CPU内部个部件，寄存器，ALU等；2、系统总线：包括数据总线，地址总线，控制总线；3、通讯总线：USB，485总线，串行通信总线，并行通信总线。

四、总线标准：为了保证设备接口的通用性，为总线制定了许多国际标准，总线标准可以看作是系统与各模块之间，模块与模块之间的标准界面，界面的任一方只需根据总线标准的要求完成自身一面的接口功能要求，而无需了解其它接口的要求。

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，TABLEXLATOUT 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。

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。