计算机组成原理第7章 系统总线
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习题八8.1 解释下列名词系统总线三态门总线事务总线复用突发传输总线仲裁数据传输模式总线事务分离波特率8.2简要回答下列问题4)集中式总线控制方下,确定总线使用权优先级的方法有哪几种?各有什么特点?5)影响总线性能的因素有哪些?6)什么是突发传输模式?采用突发传输模式有什么优点?8.5有4个设备A、B、C、D的响应优先权为D>B>A>C,画出串行链式排队电路。
8.6 有4个设备A、B、C、D的响应优先权为A>B>C>D,试画出独立请求方式的排队电路。
8.7假定有一个具有以下性能的系统1)存储器和总线系统支持大小为4-16个32位字的数据块访问;2)总线的时钟周期频率为200MHZ,总线宽度为64位,每64位数据的传输需要一个时钟周期,向存储器发送一个地址需要一个时钟周期;每个总线操作之间需要2个总线周期(设一次存储之前总线总是处于空闲状态);3)对最初的4个字的访问时间为200ns,随后的4个字能在20ns的时内被读取,假定总线传输数据的操作可以与读下4个字的操作重叠进行。
读操作中,分别用4个字的数据块和16个字的数据块传输256个数据,计算机两种情况下总线传输的带宽和每秒中总线事务的次数。
(说明:一个总线传输操作包含一个地址和紧随其后的数据)习题九9.1解释下列名词中断中断处理优先级中断屏蔽多重中断中断向量中断响应优先级中断隐指令9.2 简要回答下列问题1)什么是接口?它有哪些功能?5)比较单级中断和多重中断处理流程的异同点.6)中断隐指令完成什么功能?7)为什么在保护现场和恢复现场的过程中,CPU必须关中断?9.4 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。
现在要求将中断处理次序改为L1->L3->L0->l4->L2,试问:(1)表9.4所示的中断屏蔽字该如何设置(“0”表示允许中断,“1”表示中断屏蔽)?(2)若这5级中断同时都发出中断请求,按更改后的次序画出进入各级中断处理程序的过程示意图。
第七章、系统总线
系统总线测试
1、从信息流的传送效率来看,()工作效率最低。
A、三总线系统
B、单总线系统
C、双总线系统
D、多总线系统
2、系统总线地址的功能是()。
A、选择主存单元地址
B、选择进行信息传输的设备
C、选择外存地址
D、指定主存和I / O设备接口电路的地址
3、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时()。
A、减少了信息传输量
B、提高了信息传输的速度
C、减少了信息传输线的条数
D、加重了CPU的工作量
4、IEEE1394的高速特性适合于新型高速硬盘和多媒体数据传送,它的数据传输率最高可以达到()。
A、100 Mb/秒
B、200 Mb/秒
C、400 Mb/秒
D、300 Mb/秒
5、异步控制常用于()作为其主要控制方式。
A、在单总线结构计算机中访问主存与外围设备时
B、微型机的CPU中
C、硬布线控制器中
D、微程序控制器中
6、当采用()对设备进行编址情况下,不需要专门的I/O指令。
A、统一编址法
B、单独编址法
C、两者都是
D、两者都不是
参考答案如下:
1。
1.控制器有哪几种控制方式?各有何特点?解:控制器的控制方式可以分为3种:同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制,在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
这种控制方式设计简单,容易实现;但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间,造成较大数量的时间浪费,从而影响了指令的执行速度。
异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制,而根据指令或部件的具体情况决定,需要多少时间,就占用多少时间。
异步控制方式没有时间上的浪费,因而提高了机器的效率,但是控制比较复杂。
联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。
2.什么是三级时序系统?解:三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。
计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期,每个机器周期划分为若干个节拍,每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
3.控制器有哪些基本功能?它可分为哪几类?分类的依据是什么?解:控制器的基本功能有:(1)从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置。
(2)对指令进行译码或测试,产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。
(3)指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。
控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3类,分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器(控制单元CU)的实现方法不同。
4.中央处理器有哪些功能?它由哪些基本部件所组成?解:从程序运行的角度来看,CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。
对于冯? 诺依曼结构的计算机而言,数据流是根据指令流的操作而形成的,也就是说数据流是由指令流来驱动的。
5.中央处理器中有哪几个主要寄存器?试说明它们的结构和功能。
解:CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的,它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。
通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果,有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。
计算机组成原理课后答案习题解答第一章思考题与习题1.什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?计算机系统是指计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。
硬件即指计算机的实体部分。
软件是由计算机运行所需的程序及相关文档硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要4.如何理解计算机组成和计算机体系结构?计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性,即概念性的结构与功能特性,通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性,包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O 机理等等计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性,它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
5.冯·诺依曼计算机的特点是什么?(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内,并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成(5) 指令在存储器内按顺序存放。
(6) 机器以运算器为中心。
6.画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。
硬件的主要技术指标:(1) 机器字长:指 CPU 一次能处理数据的位数,通常与 CPU 的寄存器位数有关(2) 存储容量:包括主存容量和辅存容量,存放二进制代码的总数=存储单元个数×存储字长(3) 运算速度:主频、Gibson 法、MIPS 每秒执行百万条指令、CPI 执行一条指令所需时钟周期数、FLOPS 每秒浮点运算次数7.解释下列概念:主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
主机——是计算机硬件的主体部分,由CPU+MM(主存或内存)组成;CPU——中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器+控制器组成;存储字长——存储器一次存取操作的最大位数;存储容量——存储器中可存二进制代码的总量;机器字长——CPU能同时处理的数据位数;等于处理器内部寄存器位数指令字长——一条指令包含的二进制代码位数;8.解释下列英文代号:CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。
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。
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。
1、什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成;计算机硬件:指计算机的实体部分,它由看得见摸得着的各种电子元器件,各类光、电、机设备的实物组成,如主机、外部设备等;计算机软件,它看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成(通常把这些程序寄寓于各类媒体(如光盘、磁盘))。
计算机的软件通常又可以分为两大类:系统软件和应用软件。
2、系统总线概念、系统总线按传输信息的不同如何分类及作用系统总线:是指CPU、主存、I/O设备(通过I/O接口)各大部件之间的信息传输线。
按系统总线传输信息不同,又可分为三类:数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线:用来传输各功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关,一般为8位、16位或32位。
地址总线:主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址。
单向传输控制总线:是用来发出各种控制信号的传输线。
通常对任一控制线而言,它的传输是单向的,但对于控制总线总体来说,又可认为是双向的。
3、一个容量为16KX32位的存储器,其地址线和数据线的总和是多少?当选用下列不同规格的存储芯片时,各需要多少片?1KX4位,2KX8位,4KX4位,16KX1位,4KX8位,8KX8位解:地址线和数据线的总和=14+32=46根各需要的片数为:1KX4:16KX32/1KX4=16X8=128片2KX8:16KX32/2KX8=8X4=32片4KX4: 16KX32/4KX4=4X8=32片16KX1:16KX32/16KX1=32片4KX8:16KX32/4KX8=4X4=16片8KX8:16KX32/8KX8=2X4=8片4、指令周期,指令周期是否有一个固定值?为什么?指令周期:CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期,也即CPU完成一条指令的时间。
否,因为由于各种指令操作功能不同,因此各种指令的指令周期是不同的。