计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解(5)

2019-04-02 17:54

设备的中断请求后,在暂停现行程序的执行,转为I/O设备服务可明显提高CPU的利用率,在一定程度上实现了主机和I/O设备的并行工作,但硬件结构负载,服务开销时间大

DMA方式与中断方式一样,实现了主机和I/O设备的并行工作,由于DMA 方式直接依靠硬件实现贮存与I/O设备之间的数据传送,传送期间不需要CPU程序干预,CPU可继续执行原来的程序,因此CPU利用率和系统效率比中断方式更高,但DMA方式的硬件结构更为复杂。

4.试比较程序查询方式、程序中断方式和DMA方式对CPU工作效率的影响

程序查询方式:是CPU的操作和外围设备的操作能够同步,但是外围设备动作很慢,程序进入查询循环时将白白浪费掉CPU很多时间。所以CPU工作效率很低。

程序中断方式:外围设备用来“主动”通知CPU,当一个中断发生时,CPU暂停它的现行程序,而转向中断处理程序,从而可以输入或输出一个数据。当中断处理完毕后,CPU又返回到它原来的任务,并从它停止的地方开始执行程序。与程序查询方式相比,对CPU工作效率的影响有所减少。

DMA方式:DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制,数据交换不经过CPU,而直接在内存和外围设备之间进行,以高速传送数据。所以DMA方式对CPU工作效率的影响大大减少。

8. 某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息。字符信息的格式为1位起始位、7位数据位、1位校验位和1位停止位。若要求每秒钟传送480个字符,那么该设备的数据传送速率为多少? 解:480×10=4800位/秒=4800波特 波特——是数据传送速率波特率的单位。

10. 什么是I/O接口,与端口有何区别?为什么要设置I/O接口?I/O接口如何分类?

解:I/O接口一般指CPU和I/O设备间的连接部件,而端口是指I/O接口内CPU能够访问的寄存器,端口加上相应的控制逻辑即构成I/O接口。

I/O接口分类方法很多,主要有:

(1)按数据传送方式分有并行接口和串行接口两种;

(2)按数据传送的控制方式分有程序控制接口、程序中断接口、DMA接口三种。

11.简述I/O接口的功能和基本组成

功能: 向CPU提供I/O 设备的状态信息和进行命令译码 对传送数据提供缓冲以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。 还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换

基本组成: 包括硬件电路和软件编程两部分。硬件电路包括基本逻辑电路、端口译码电路和供选电路等。 软件编程包括初始化程序段、传送方式处理程序段,主控程序段程序终止与退出程序段及辅 助程序段等.

13. 说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。 解:中断向量地址和入口地址的区别:

向量地址是硬件电路(向量编码器)产生的中断源的内存地址编号,中断入口地址是中断服务程序首址。

中断向量地址和入口地址的联系:

中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器(入口地址的地址),通过它访存可获得中断服务程序入口地址。 (两种方法:在向量地址所指单元内放一条JMP指令;主存中设向量地址表。参考8.4.3)

14. 在什么条件下,I/O设备可以向CPU提出中断请求?

解:I/O设备向CPU提出中断请求的条件是:I/O接口中的设备工作完成状态为1(D=1),中断屏蔽码为0 (MASK=0),且CPU查询中断时,中断请求触发器状态为1(INTR=1)。

15. 什么是中断允许触发器?它有何作用?

解:中断允许触发器是CPU中断系统中的一个部件,他起着开关中断的作用(即中断总开关,则中断屏蔽触发器可视为中断的分开关)。

16. 在什么条件和什么时间,CPU可以响应I/O的中断请求?

解:CPU响应I/O中断请求的条件和时间是:当中断允许状态为1(EINT=1),且至少有一个中断请求被查到,则在一条指令执行完时,响应中断。

23.调用中断服务程序和调用子程序有何区别

1.子程序调用是预先安排好的,程序中断是随机发生的;

2.调用子程序,是为主程序服务的,而中断程序与主程序的程序毫无关系;

3.子程序是由调用指令给出目标地址,中断是通过隐指令获得中断服务程序的入口地址

30. DMA的工作方式中,CPU暂停方式和周期挪用方式的数据传送流程有何不同?画图说明。

解:两种DMA方式的工作流程见如下,其主要区别在于传送阶段,现行程序是否完全停止访存。

停止CPU访存方式的DMA工作流程如下: 现行程序

周期窃取方式的DMA工作流程如下: 现行程序


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