31.假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40 000次/秒，而相应的中断处理程序其执行时间为40?s，试问该外设是否可用程序中断方式与主机交换信息，为什么？
解：该设备向CPU传送信息的时间间隔 =1/40K=0.025×103=25?s < 40?s
则：该外设不能用程序中断方式与主机交换信息，因为其中断处理程序的执行速度比该外设的交换速度慢,当其还未结束中断处理程序时，外设已经传来了新的数据，这也是为什么高速外设适合用DAM传送的原因。
举例说明： （输入） 假设初始CPU空闲，则当I/O将第一个数据放在接口的数据缓冲寄存器中后，向CPU发第一个中断请求，CPU立即响应； I/O设备匀速运行， 25?s后，第二个中断请求到来，CPU正在执行中断程序接收第一个数据， 40?s时响应； 50?s后，第三个中断请求到来，CPU正在执行中断程序接收第二个数据，要到80?s时响应； 75?s后，第四个中断请求到来，但此时第三个中断请求还没有响应，则放在数据缓冲寄存器中的第三个数据来不及接收，被第四个数据冲掉；
32.设磁盘存储器转速为3000转/分，分8个扇区，每扇区存储1K字节，主存与磁盘存储器数据传送的宽度为16位（即每次传送16位）。假设一条指令最长执行时间是25?s，是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方案，为什么？若不行，应采取什么方案？
解：先算出磁盘传送速度，然后和指令执行速度进行比较得出结论。 道容量=1KB×8?16 =1K ×8 ×8 ?16=1K ×4=4K字
数传率=4K字×3000转/分=4K字×50转/秒 =200K字/秒
一个字的传送时间=1/200K字/秒?5?s（注：在此1K=1024，来自数据块单位缩写。）
由上计算知：5 ?s<<25 ?s，所以不能采用一条指令执行结束响应DMA请求的方案，应采取每个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）。 注意，不能采用交替访问的形式(CPU执行指令20us,DMA5us,因为25us是指令最长执行时间而不是主存存取周期)
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。 程序查询方式：以缓冲器容量（块、二进制数字）为单位传送；? ? 程序中断方式：以向量地址中的数据（二进制编码）为单位传送； DMA：传送单位根据数据线的根数而定；?
34.解释周期挪用，分析周期挪用可能会出现的几种情况。
答：若出现DMA和CPU同时访问内存，CPU总是将总线占有权让给DMA,通常把DMA的这种占有称为窃取或挪用，而窃取的时间一般为一个存取周期，故又把DMA占用的存取周期称为窃取周期或挪用周期。而且，在DMA窃取存取周期时，CPU尚能继续做内部操作（如乘法运算）。 可能出现的情况见P203
35.试从5个方面比较程序中断方式和DMA方式的区别
中断方式
DMA 方式
(1) 数据传送 (2) 响应时间 (3) 处理异常情况 (4) 中断请求 (5) 优先级
程序 硬件 指令执行结束 存取周期结束
能 不能 传送数据 后处理 低 高
第六章
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 十进制 二进制 原 码 反 码 补 码 -13/64 -0.00 1101 1.001 1010 1.110 0101 1.110 0110 29/128 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 0.001 1101 100 110 0100 0,110 0100 0,110 0100 0,110 0100 -87 -101 0111 1,101 0111 1,010 1000 1,010 1001
5.略
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、y > 0，及 x<0、y<0时成立。当x>0、 y<0时，有x>y，但由于负数补码的符号位为1，则[x]补<[y]补。同样，当x<0、 y >0时，有x < y，但[x]补>[y]补。
注意： 1）绝对值小的负数其值反而大，且负数的绝对值越小，其补码值越大。因此， 当x<0、y<0时，若[x]补>[y]补，必有x>y。 2）补码的符号位和数值位为一体，不可分开分析。 3）完整的答案应分四种情况分析，但也可通过充分分析一种不成立的情况获得正确答案。 4）由于补码0的符号位为0，因此x、y=0可归纳到>0的一类情况讨论。 9.略
12.设浮点数格式为：阶码5位（含1位阶符），尾数11位（含1位数符） 。写出51/128、27/1024、7.375、-86.5所对应的机器数。要求如下： （1）阶码和尾数均为原码； （2）阶码和尾数均为补码； （3）阶码为移码，尾数为补码。 （注：题意中应补充规格化数的要求。） 解： 将十进制数转换为二进制： x1=51/128=（0.011 001 1）2 =2-1 ?（0.110 011）2
x2= -27/1024=（-0.000 001 101 1）2 =2-5 ?（-0.110 11）2 x3=7.375=（111.011）2 =23 ?（0.111 011）2
x4= -86.5=（-1 010 110.1）2 =27 ?（-0.101 011 01）2 则以上各数的浮点规格化数为： （1）[x1]浮=1，0001；0.110 011 000 0 （2）[x1]浮=1，1111；0.110 011 000 0 （3）[x1]浮=0，1111；0.110 011 000 0 （1）[x2]浮=1，0101；1.110 110 000 0 （2）[x2]浮=1，1011；1.001 010 000 0 （3）[x2]浮=0，1011；1.001 010 000 0 （1）[x3]浮=0，0011；0.111 011 000 0 （2）[x3]浮=0，0011；0.111 011 000 0 （3）[x3]浮=1，0011；0.111 011 000 0 （1）[x4]浮=0，0111；1.101 011 010 0 （2）[x4]浮=0，0111；1.010 100 110 0 （3）[x4]浮=1，0111；1.010 100 110 0
14.设浮点数字长为32位，欲表示±6万间的十进制数，在保证数的最大精度条件下，除阶符、数符各取一位外，阶码和尾数各取几位？按这样分配，该浮点数溢出的条件是什么？
解：若要保证数的最大精度，应取阶的基=2。
若要表示±6万间的十进制数，由于32768（215）< 6万 <65536（216），则：阶码除阶符外还应取5位（向上取2的幂）。 故：尾数位数=32-1-1-5=25位
按此格式，该浮点数上溢的条件为：阶码 ? 32 该浮点数格式如下：
1 5 1 25 阶符 阶 值
数符 尾 数 16. 设机器数字长为16位，写出下列各种情况下它能表示的数的范围。设机器数采用一位符号位，答案均用十进制表示。 （1）无符号数；
（2）原码表示的定点小数； （3）补码表示的定点小数； （4）补码表示的定点整数； （5）原码表示的定点整数；
（6）浮点数的格式为：阶码6位（含1位阶符），尾数10位（含1位数符）。分别写出正数和负数的表示范围； （注：加条件：阶原尾原非规格化数。）
（7）浮点数格式同（6），机器数采用补码规格化形式，分别写出其对应的正数和负数的真值范围。 解：（1）无符号整数：0 ～216 - 1，即：0 ～ 65535；
无符号小数：0 ～1 - 2-16 ，即：0 ～ 0.99998；
（2）原码定点小数：-1 + 2-15 ～1 - 2-15 ，即：-0.99997 ～ 0.99997 （3）补码定点小数：- 1 ～1 - 2-15 ，即：-1 ～0.99997 （4）补码定点整数：-215 ～215 - 1 ，即：-32768 ～32767 （5）原码定点整数：-215 + 1 ～215 - 1，即：-32767 ～32767
（6）据题意画出该浮点数格式，当阶码和尾数均采用原码，非规格化数表示时：
最大负数= 1，11 111；1.000 000 001 ，即 -2-9?2-31
最小负数= 0，11 111；1.111 111 111，即 -（1-2-9）?231
-931 -9-31
则负数表示范围为：-（1-2）?2—— -2?2
最大正数= 0，11 111；0.111 111 111，即 （1-2-9）?231 最小正数= 1，11 111；0.000 000 001，即 2-9?2-31 则正数表示范围为：2-9?2-31 ——（1-2-9）?231
（7）当机器数采用补码规格化形式时，若不考虑隐藏位，则 最大负数=1，00 000；1.011 111 111，即 -2-1?2-32 最小负数=0，11 111；1.000 000 000，即 -1?231 则负数表示范围为：-1?231 —— -2-1?2-32
最大正数=0，11 111；0.111 111 111，即 （1-2-9）?231 最小正数=1，00 000；0.100 000 000，即 2-1?2-32 则正数表示范围为：2-1?2-32 ——（1-2-9）?231
17.算术以为结果判断 真值为正 负数原码 负数补码 负数反码 ←丢1，出错 ←丢1，出错 ←丢0，出错 ←丢0，出错 →丢1，影响精度 →丢1，影响精度 →丢1，影响精度 →丢0，影响精度
加减乘除请自行查看书本例题
第七章