CPU机器周期末查询及响应DMA请求的方案（通常安排CPU机器周期=MM存取周期）。
33. 试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和DMA三种方式的综合性能。
（1）数据传送依赖软件还是硬件。 （2）传送数据的基本单位。
（3）并行性。 （4）主动性。 （5）传输速度。 （6）经济性。 （7）应用对象。 解：比较如下：
（1）程序查询、程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMA主要依赖硬件。 （注意：这里指主要的趋势）
（2）程序查询、程序中断传送数据的基本单位为字或字节，DMA为数据块。
（3）程序查询方式传送时，CPU与I/O设备串行工作；程序中断方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送串行进行；DMA方式时，CPU与I/O设备并行工作，现行程序与I/O传送并行进行。
（4）程序查询方式时，CPU主动查询I/O设备状态；程序中断及DMA方式时，CPU被动接受I/O中断请求或DMA请求。
（5）程序中断方式由于软件额外开销时间比较大，因此传输速度最慢；程序查询方式软件额外开销时间基本没有，因此传输速度比中断快；DMA方式基本由硬件实现传送，因此速度最快；
注意：程序中断方式虽然CPU运行效率比程序查询高，但传输速度却比程序查询慢。
（6）程序查询接口硬件结构最简单，因此最经济；程序中断接口硬件结构稍微复杂一些，因此较经济；DMA控制器硬件结构最复杂，因此成本最高；
（7）程序中断方式适用于中、低速设备的I/O交换；程序查询方式适用于中、低速实时处理过程；DMA方式适用于高速设备的I/O交换；
讨论：
问题1：这里的传送速度指I/O设备与主存间，还是I/O与CPU之间？
答：视具体传送方式而定，程序查询、程序中断为I/O与CPU之间交换，DMA为I/O与主存间交换。
问题2：主动性应以CPU的操作方式看，而不是以I/O的操作方式看。 补充题：
一、某CRT显示器可显示64种ASCII字符，每帧可显示72字×24排；每个字符字形采用7×8点阵，即横向7点，字间间隔1点，纵向8点，排间间隔6点；帧频50Hz，采取逐行扫描方式。假设不考虑屏幕四边的失真问题，且行回扫和帧回扫均占扫描时间的20%，问： 1）显存容量至少有多大？
2）字符发生器（ROM）容量至少有多大？ 3）显存中存放的是那种信息？
4）显存地址与屏幕显示位置如何对应？
5）设置哪些计数器以控制显存访问与屏幕扫描之间的同步？它们的模各是多少？ 6）点时钟频率为多少？
解：1）显存最小容量=72×24×8 =1728B
2）ROM最小容量=64×8行×8列= 512B（含字间隔1点）
3）显存中存放的是ASCII码信息。
4）显存每个地址对应一个字符显示位置，显示位置自左至右，从上到下，分别对应缓存地址由低到高。
5）设置点计数器、字计数器、行计数器、排计数器控制显存访问与屏幕扫描之间的同步。
它们的模计算如下：
点计数器模 = 7+1 = 8 行计数器模 = 8 + 6 = 14
字、排计数器的模不仅与扫描正程时间有关，而且与扫描逆程时间有关，因此计算较为复杂。
列方程： （72+x）× 0.8 = 72 （24+y）× 0.8 = 24
解方程得：x = 18，y = 6，则： 字计数器模 = 72 + 18 = 90 排计数器模 = 24 + 6 = 30
6）点频 = 50Hz × 30排 × 14行 × 90字 × 8点 = 15 120 000Hz= 15.12MHz
二、有一编码键盘，其键阵列为8行×16列，分别对应128种ASCII码字符，采用硬件扫描方式确认按键信号，问：
1）扫描计数器应为多少位？
2）ROM容量为多大？
3）若行、列号均从0开始编排，则当第5行第7列的键表示字母“F”时，CPU从键盘读入的二进制编码应为多少（设采用奇校验）？
4）参考教材图5.15，画出该键盘的原理性逻辑框图； 5）如果不考虑校验技术，此时ROM是否可省？ 解：1）扫描计数器 = 7位（与键的个数有关）
2）ROM容量 = 128 × 8 = 128B（与字符集大小有关） 3）CPU从键盘读入的应为字符“F”的ASCII码 = 01000110 （46H） ，其中最高位为奇校验位（注：不是位置码）。
4）该键盘的原理性逻辑框图见下页，与教材图5.15类似，主要需标明参数。
5）如果不考虑校验技术，并按ASCII码位序设计键阵列（注意） ，则ROM编码表可省，此时7位计数器输出值（扫描码或键位置码）即为ASCII码。 该键盘的原理性逻辑框图如下：
三、一针式打印机采用7列×9行点阵打印字符，每行可打印132个字符，共有96种可打印字符，用带偶校验位的ASCII码表示。问：
1）打印缓存容量至少有多大？ 2）字符发生器容量至少有多大？ 3）列计数器应有多少位？
4）缓存地址计数器应有多少位？
解：1）打印缓存最小容量 = 132×8= 132B（考虑偶校验位）
2）ROM最小容量 = 96×7列×9行= 672×9位 3）列计数器 = 3位（7列向上取2的幂）
4）缓存地址计数器 = 8位（132向上取2的幂）
讨论：
1．由于针打是按列打印，所以ROM一个存储单元中存一列的9个点，则容量为672×9位； 2．列计数器是对列号进行计数，所以模=7，3位（模不等于位数）； 3．同样缓存地址计数器模=132，8位。
第6章 计算机的运算方法
2. 已知X=0.a1a2a3a4a5a6（ai为0或1），讨论下列几种情况时ai各取何值。 （1）X?1218
（2）X? （3）
14?X?116
?1218
解： （1）若要X，只要a1=1，a2~a6不全为0即可。
（2）若要X?，只要a1~a3不全为0即可。 （3）若要
14?X?116，只要a1=0，a2可任取0或1；
当a2=0时，若a3=0，则必须a4=1，且a5、a6不全为0；
若a3=1，则a4~a6可任取0或1；
当a2=1时， a3~a6均取0。
3. 设x为整数，[x]补=1，x1x2x3x4x5，若要求 x < -16，试问 x1~x5 应取何值？ 解：若要x < -16，需 x1=0，x2~x5 任意。（注：负数绝对值大的补码码值反而小。）
4. 设机器数字长为8位（含1位符号位在内），写出对应下列各真值的原码、补码和反码。 -13/64，29/128，100，-87 解：真值与不同机器码对应关系如下：
真值 二进制 原码 补码 反码 -13/64 -0.001101 1.001 1010 1.1100110 1.1100101 29/128 0.0011101 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 100 1100100 0110 0100 0110 0100 0110 0100 -87 -1010111 1101 0111 10101001 10101000
5. 已知[x]补，求[x]原和x。
[x1]补=1.1100; [x2]补=1.1001; [x3]补=0.1110; [x4]补=1.0000;
[x5]补=1,0101; [x6]补=1,1100; [x7]补=0,0111; [x8]补=1,0000; 解：[x]补与[x]原、x的对应关系如下： [x]补 1.1100 [x]原 1.0100 x 1.1001 0.1110 1.0000 1,0101 1,1100 0,0111 1,0000 1.0111 0.1110 0.1110 无 -1 1,1011 1,0100 0,0111 -1011 -100 无 0,0111 -10000 -0.0100 -0.0111 6. 设机器数字长为8位（含1位符号位在内），分整数和小数两种情况讨论真值x为何值时，[x]补=[x]原成立。
解：当x为小数时，若x? 0，则 [x]补=[x]原成立；
若x < 0，当x= -1/2时，[x]补=[x]原=1.100 0000，则 [x]补=[x]原
成立。
当x为整数时，若x?0，则 [x]补=[x]原成立；
若x< 0，当x= -64时，[x]补=[x]原=1,100 0000，则 [x]补=[x]原成立。
7. 设x为真值，x*为绝对值，说明[-x*]补=[-x]补能否成立。
解：当x为真值，x*为绝对值时，[-x*]补=[-x]补不能成立。原因如下：
（1）当x<0时，由于[-x*]补是一个负值，而[-x]补是一个正值，因此此时[-x*]补=[-x]
补
不成立；
（2）当x?0时，由于-x*=-x，因此此时 [-x*]补=[-x]补的结论成立。
8. 讨论若[x]补>[y]补，是否有x>y？
解：若[x]补>[y]补，不一定有x>y。 [x]补 > [y]补时 x > y的结论只在 x > 0且y > 0，及 x<0且y<0时成立。
由于正数补码的符号位为0，负数补码的符号位为1，当x>0、 y<0时，有x>y，但则[x]补<[y]补；同样，当x<0、 y >0时，有x < y，但[x]补>[y]补。
9. 当十六进制数9B和FF分别表示为原码、补码、反码、移码和无符号数时，所对应的十进制数各为多少（设机器数采用一位符号位）？ 解：真值和机器数的对应关系如下：
9BH 对应十进制数 FFH 对应十进制数 原码 -27 原码 -128 补码 -101 补码 -1 反码 -100 反码 -0 移码 +27 移码 +128 无符号数 155 无符号数 256
10. 在整数定点机中，设机器数采用1位符号位，写出±0的原码、补码、反码和移码，得出什么结论？
解：0的机器数形式如下：（假定机器数共8位，含1位符号位在内）
真值 +0 -0 原码 0 000 0000 1 000 0000 补码 0 000 0000 0 000 0000 反码 0 000 0000 1 111 1111 移码 1 000 0000 1 000 0000 结论：0的原码和反码分别有+0和-0两种形式，补码和移码只有一种形式，且补码和移码数值位相同，符号位相反。
11. 已知机器数字长为4位（含1位符号位），写出整数定点机和小数定点机中原码、补码和反码的全部形式，并注明其对应的十进制真值。
原码 0,000 0,001 0,010 0,011 0,100 0,101 0,110 整数定点机 补码 反码 0,000 0,001 0,010 0,011 0,100 0,101 0,110 0,000 0,001 0,010 0,011 0,100 0,101 0,110 真值 +0 1 2 3 4 5 6 原码 0.000 0.001 0.010 0.011 0.100 0.101 0.110 小数定点机 补码 反码 0.000 0.001 0.010 0.011 0.100 0.101 0.110 0.000 0.001 0.010 0.011 0.100 0.101 0.110 真值 +0 0.125 0.250 0.375 0.500 0.625 0.750