第5章输入输出系统2014
计算机组成原理考试重点
计算机组成原理第一章计算机系统概论1.概念：存储单元，存储字长,存储容量P17，机器字长P17,指令字长（P19—1.7)2.什么是指令？3.P8，冯诺依曼计算机特点，计算机结构框图，图1。
7.（P19—1。
5)第二章计算机发展及应用1。
什么是摩尔定律?第3章系统总线1．总线的概念P412．总线的分类，系统总线分类?通信总线分类？3．了解总线结构,尤其是双总线和三总线（P53）4．总线控制（重点）P57（1）总线判优控制：集中式,分布式，特点是什么呢？集中式控制：●链式查询,计数器定时查询，独立请求方式；●分别采用怎样的控制方式?（2)总线通信控制(P59）●什么是总线周期？可以分为哪些阶段？●申请分配阶段，寻址阶段,传数阶段，结束阶段各自有哪些功能？●总线通信控制的主要功能:解决通信双方如何获知传输开始和传输结束,以及通信双方如何协调，如何配合的问题。
●四种通信方式：同步通信，异步通信,半同步通信和分离式通信。
●同步通信特点？●异步通信特点？根据应答方式的不同进行分类：不互锁方式，半互锁方式，全互锁方式.●例题:3。
2, 例题3.35课后题3.2, 3.4 3。
5 3。
6 3。
7 3。
13 3.14 3.16第4章存储器1了解主存的基本组成P722。
了解主存存储单元地址分配, 存储字长:一个存储单元存放一串二进制代码的位数。
P73 3。
概念:存储容量,存储速度，存取时间，存取周期, 存储器带宽。
4. 动态RAM的三种刷新方式：P86●集中刷新●分散刷新●异步刷新5存储器容量的扩展方式：位扩展，字扩展,位字扩展P916存储器与CPU连接（设计题）P93 例题4。
17存储器校验：汉明码校验方法P100 例题4。
4 例题4.58 Cache—主存地址映射方式: 直接映射，全相联映射、组相连映射，各自特点，例题4.8，例题4.99替换策略: 先进先出算法，近期最少用算法，随即算法10. 辅助存储器章节的概念：磁表面存储器主要技术指标：记录密度,存储容量，平均寻址时间，数据传输率,误码率P12511 循环冗余校验码CRC编码P145 例题4。
第05章IO接口
（2）状态信号
• • • • • 状态信号表明外部设备当前的工作状态，用来协调 CPU与外部设备之间的操作。 典型的状态信号：READY, BUSY 有的设备有指示出错状态的信号，如打印机的纸尽 （Paper Out），故障（Fault）。 不同的外设可以有不同的状态信号。 状态信号总是从外部设备发往CPU。
3. 数据锁存器与缓冲器
数据(状态)输入端口：
• • 必须通过三态缓冲器与系统总线相连，保证数据总线 能够正常地进行数据传送。 输入设备在完成一次输入操作后，在输出数据的同 时，产生数据选通信号，把数据打入八位锁存器 74LS273 锁存器的输出信号通过三态八位缓冲器74LS244连接 到系统数据总线。 数据端口读信号由地址译码电路产生。
端口地址在0～65535之间： 端口地址在0～65535之间： MOV DX，21H ；端口地址放入DX MOV DX，21H ；端口地址放入DX IN IN AL，DX AL，DX ；把地址为21H的端口数据 ；把地址为21H的端口数据 ；（8位）送AL中 ；（8位）送AL中 ；端口地址放入DX ；端口地址放入DX ；把地址为312H的端口数据 ；把地址为312H的端口数据 ；（16位）送AX中 ；（16位）送AX中
（2） 数据传输中的覆盖错误
输入设备完成一次输入操作后，把所获得的数据暂存 在接口内 如果在该设备完成下一次输入操作之后，CPU还没有 从接口取走数据，那么，在新的数据送入接口后，上 一次的数据被覆盖，从而导致数据的丢失 输出操作中也可能产生类似的错误 覆盖错误导致数据的丢失，易发生在高速数据传输的 场合
CPU通过地址代码来标识和选择不同的外部设备 接口对系统总线上传输的外设地址进行译码，在检测 到本设备地址代码时，产生相应的“选中”信号
第五章 5.7节 模拟电路接口技术ADC0809
2、主要性能指标 （1）、分辨率
分辨率反映A/D 转换器对输入微小变化响应的能力，通常用数字输
出最低位(LSB)所对应的模拟输入的电平值表示。n 位A/D 能反应 1/2^n 满量程的模拟输入电平。
由于分辨率直接与转换器的位数有关，所以一般也可简单地用数字
量的位数来表示分辨率，即n 位二进制数，最低位所具有的权值，就 是它的分辨率。
值得注意的是，分辨率与精度是两个不同的概念，不要把两者相混
淆。即使分辨率很高，也可能由于温度漂移、线性度等原因，而使其 精度不够高。
例如，ADC输出为八位二进制数， 输入信号最大值为 5V，其分辨率为： U m 19 .61mV 8
2 1
（2）、转换时间
转换时间是指完成一次A/D 转换所需的时间，即由发出启动转换
/**********(C) ADC0809.C**************/ #include <reg51.h> #include "1602.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit ADC_START=P2^0; //四个控制引脚的定义 sbit ADC_ALE =P2^1; sbit ADC_EOC =P2^2; sbit ADC_OE =P2^3; sbit D0=P0^0; //八盏灯的定义 sbit D1=P0^1; sbit D2=P0^2; sbit D3=P0^3; sbit D4=P0^4; sbit D5=P0^5; sbit D6=P0^6; sbit D7=P0^7;
AD转换速度： 500K频率：130us 640K频率：100us 分辨率：8位
4、ADC0809接口电路
bachmann操作手册翻译
与M1的控制系统,简单到复杂的控制系统可以放在一起。
此外,终端可以集成在系统和多个控制器可以通过一个控制中心联网。
下图示意性地示出的M1控制系统各部件之间的连接。
图2：M1控制系统原理图工具M1控制器一个M1控制器自主工作。
如果多个M1控制器在同一网络中,他们可以互相交流。
开发的PC开发计算机用于控制器的配置和调试开发上位机与控制器通过网络进行通信。
.终点站终端和巴赫曼电子工业电脑用于呈现信息和应用和操作机器。
该连接是由一个控制器或通过在网络中的集成。
进一步的信息：硬件〔产品说明〕> 15章"操作和观察装置〔可视化〕"单独的终单独的终端手册端手册控制站控制站是用于监视从一个中央位置的多个控制器。
先决条个人电脑和控制器之间的网络通信必须是可能的件：控制站电脑必须设置适当的软件网络> 4章"控制室联网"2M-BASE V3.91M1 control system2 Hardware structure本章提供了一个概述的各个组成部分,与控制系统可以放在一起。
个别组件的详细描述：--- 硬件〔产品说明〕背板背板用于安装单独的模块和处理器模块与其他模块之间的通信。
电源单元电源或电源模块提供硬件模块通过背板的电源。
每个背板需要电源模块。
这可以是一个自治的模块〔如nt255〕或集成电源模块〔如bes212 / N〕。
处理器模块控制器有一个处理器模块。
通过处理器模块的完整的通信和配置的控制器发生。
处理器模块的软件结构：M1控制系统> 3章"软件结构"输入/输出模块传感器或执行器与输入/输出模块连接到控制器。
总线模块对于分布式控制系统,主站和从站通过总线系统联网。
具体的模块,必须的使用取决于总线系统使用。
M1控制系统>第2.2.2"分布式控制系统"特殊模块在M1控制系统、专用模块可用于特定的应用程序。
实例：网格测量〔gmp2xx〕振动测量〔aic212〕温度测量〔ti214〕2.2不同的应用程序的变种,可根据控制系统的复杂性和应用程序。
第5章 数字信号的输入与输出
第五章数字信号的输入与输出智能仪器的信息输入、输出，可以分为数字量与模拟量。
数字量的输入输出相对较简单，对于模拟量的输入，一般信号都比较微弱，需要放大，A/D转换等。
一、常见的数字信号数字量输入信号：开关、按钮，数字式传感器，方波信号，正弦波信号等。
数字量输出：LED显示、指示灯、液压阀、继电器控制、步进电机控制等。
二、数字量信号的输入特点：1、信号的放大与变换，对于许多数字信号，是信号很弱的周期性信号，如正弦信号，三角波信号。
而输入单片机或微机中的信号一般有一定的电压幅值要求。
如光栅输出的信号就很小的正弦波。
常用的方法，先放大，然后处理。
当电压较高时，也不能直接输入，需要进行分压。
如图所示：2、隔离，对于一些输入信号，由于波动等，很容易对系统产生影响，需要采取隔离输入，常见的是光电隔离。
下图为光耦合器的结构与特性图4-16光耦合器结构与特性a)耦合器结构b)输入特性c)输出特性3、缓冲驱动，为了提高信号的驱动能力，改善信号性能，经常在输入单片机或微机前加一级缓冲，常用的是74HC244等。
4、安全保护，当输入电压变大到一定量时，会对系统造成破坏，因此，对于输入信号变化较大的情况，需要考虑安全保护。
常用稳压二极管等。
5、开关信号输入单片机中的常见方法：按键信号TLP-521-4是4路光耦，光耦前要接限流电阻，不同的光耦由于允许电流不同，限流电阻也不同。
进入单片机前，一般加驱动器74LS244。
三、数字信号的输出1、输出信号的几个问题1）功率匹配问题，单片机或微机的输出信号功率较小，要驱动不同的负载，要求的功率不同，电压不同，所以在在输出驱动时，首先关心输出的电压与功率。
如驱动发光二极管，正向电压为2－2.5V，最大电流为2－20mA，对于AT89C51，I/O口的最大灌电流10mA，因此可以直接驱动发光二极管。
8mA，则：R＝（5－2.2）/0.008=350(Ω)因此R一般选取200Ω－500Ω。
现代控制理论课后习题答案
绪论为了帮助大家在期末复习中能更全面地掌握书中知识点，并且在以后参加考研考博考试直到工作中，为大家提供一个理论参考依据，我们11级自动化二班的同学们在王整风教授的带领下合力编写了这本《现代控制理论习题集》（刘豹第三版），希望大家好好利用这本辅助工具。
根据老师要求，本次任务分组化，责任到个人。
我们班整体分为五大组，每组负责整理一章习题，每个人的任务由组长具体分配，一个人大概分1~2道题，每个人任务虽然不算多，但也给同学们提出了要求：1.写清题号，抄题，画图（用CAD或word画）。
2.题解详略得当，老师要求的步骤必须写上。
3.遇到一题多解，要尽量写出多种方法。
本习题集贯穿全书，为大家展示了控制理论的基础、性质和控制一个动态系统的四个基本步骤，即建模、系统辨识、信号处理、综合控制输入。
我们紧贴原课本，强调运用统一、联系的方法分析处理每一道题，将各章节的知识点都有机地整合在一起，力争做到了对控制理论概念阐述明确，给每道题的解析赋予了较强的物理概念及工程背景。
在课后题中出现的本章节重难点部分，我们加上了必要的文字和图例说明，让读者感觉每一题都思路清晰，简单明了，由于我们给习题配以多种解法，更有助于发散大家的思维，做到举一反三！这本书是由11级自动化二班《现代控制理论》授课老师王整风教授全程监管，魏琳琳同学负责分组和发布任务书，由五个小组组组长李卓钰、程俊辉、林玉松、王亚楠、张宝峰负责自己章节的初步审核，然后汇总到胡玉皓同学那里，并由他做最后的总审核工作，绪论是段培龙同学和付博同学共同编写的。
本书耗时两周，在同学的共同努力下完成，是二班大家庭里又一份智慧和努力的结晶，望大家能够合理使用，如发现错误请及时通知，欢迎大家的批评指正！2014年6月2日第一章 控制系统的状态空间表达式1-1 试求图1-27系统的模拟结构图，并建立其状态空间表达式 解：系统的模拟结构图如下： 系统的状态方程如下： 令y s =)(θ，则1x y =所以，系统的状态空间表达式及输出方程表达式为1-2有电路如图1-28所示。
计算机操作系统第五章设备管理复习资料
第五章设备管理（一）简答题1、为什么要在设备管理中引入缓冲技术？解：缓冲技术是用来在两种不同速度的设备之间传输信息时平滑传输过程的常用手段。
在OS的设备管理中，引入缓冲技术的主要原因可归结为以下几点。
（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
一般情况下，程序的运行过程是时而进行计算，时而进行输入或输出。
以打印机输出为例，如果没有缓冲，则程序在输出时，必然由于打印机的速度跟不上而使CPU停下来等待；然而在计算阶段，打印机又无事可做。
如果设置一个缓冲区，程序可以将待输出的数据先输出到缓冲区中，然后继续执行；而打印机则可以从缓冲区取出数据慢慢打印。
（2）减少中断CPU的次数。
例如，假定设备只用一位二进制数接收从系统外传来的数据，则设备每接收到一位二进制数就要中断CPU一次，如果数据通信速率为9.6Kb/s，则中断CPU的频率也是9.6KHz，即每100us就要中断CPU一次，若设置一个具有8位的缓冲寄存器，则可使CPU被中断的次数降低为前者的1/8。
（3）提高CPU和I/O设备之间的并行性。
由于在CPU和设备之间引入了缓冲区，CPU可以从缓冲区中读取或向缓冲区写入信息，相应地设备也可以向缓冲区写入或从缓冲区读取信息。
在CPU工作的同时，设备也能进行输入输出操作，这样，CPU和I/O设备就可以并行工作。
2、引入缓冲的主要原因是什么？P155【解】引入缓冲的主要原因是：●缓和CPU和I/O设备速度不匹配的矛盾；●减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制●提高CPU和I/O设备之间的并行性。
3、请简述为什么要在核心I/O子系统中要引入缓冲机制（Buffering）。
答：引入缓冲的主要原因：（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾。
（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制。
（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性。
4、简述SPOOLing（斯普林）系统的工作原理。
解：多道程序并发执行后，可利用其中的一道程序来模拟脱机输入时外围控制机的功能，将低速I/O设备上的数据传送到高速磁盘上；再利用另一道程序来模拟脱机输出时外围控制机的功能，将高速磁盘上的数据传送到输出设备上，这样就可以在主机的直接控制下，实现脱机输入、输出操作，这时外围操作与CPU对数据的执行同时进行。
《微型计算机系统原理及应用》课后答案_(第3版)清华大学出版社__杨素行
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？ 答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线？有几种？功能是什么？答: 系统总线是传送信息的公共导线，微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
计算机组成原理唐朔飞完整版
取x 至运算器中 乘以a 在运算器中 加b 在运算器中 乘以x 在运算器中 加c 在运算器中
指令格式举例
1.2
操作码
地址码
取数 000001 存数 加 乘 打印 停机
α 0000001000 β γ δ
[α]
ACC
[ACC] [ACC]+[γ] [ACC]×[δ]
[ ]
β ACC
ACC 打印机
计算 ax2 + bx + c 程序清单
乘积高位
乘数 乘积低位
被除数
除法 余数
商
X 加数 减数 被乘数 除数
① 加法操作过程
1.2
ACC MQ ALU
X
运算器
指令
加
初态 ACC [M]
[ACC]+[X]
M 被加数 X ACC
② 减法操作过程
1.2
ACC MQ ALU
X
运算器
指令
减M
初态 ACC [M]
[ACC]-[X]
被减数 X ACC
1.2
指令和数据存于
指令
主存单元的地址 操作码 地址码
注释
0
000001 0000001000 取数x至ACC
1
000100 0000001001 乘a得ax,存于ACC中
2
000011 0000001010 加b得ax+b ,存于ACC中
3
000100 0000001000 乘x得（ax+b)x,存于ACC中
计算机
存储器 I/O
第３篇 CPU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU CU
CPU 内部互连
计算机组成与系统作业
第1章计算机系统概述作业1、什么是计算机系统？说明计算机系统的层次结构。
2、什么是主机？什么是CPU？什么是存储器？简述它们的功能。
3、计算机的硬件指标有哪些？4、解释英文缩写的含义：MIPS、CPI、FLOPS。
5、什么是机器字长、指令字长、存储字长？第3章系统总线1、解释下列概念（1）总线（2）系统总线（3）通信总线（4）总线主设备（5）总线从设备（6）总线仲裁2、什么是总线通信控制？为什么需要总线通信控制？3、什么是总线标准？为什么要制定总线标准？4、在高档PC机中，流行使用三总线(系统总线、PCI总线、ISA总线)结构。
说明这三种总线的连接关系，并举例说明每组总线上所连接的部件。
5、某总线在一个总线周期中可并行传送8个字节数据。
假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线的时钟周期频率为66MHz，求总线的带宽。
第4章存储器1、试比较主存、辅存、缓存、控存、虚存。
2、试比较RAM和ROM。
3、试比较静态RAM和动态RAM。
4、名词解释：存取周期、存取时间、存储容量。
5、什么是存储密度？什么是数据传输率？6、存储器的主要功能有哪些？如何衡量存储器的性能？为什么要把存储系统分成若干不同的层次？主要有哪些层次？每层由什么存储介质实现？7、什么是刷新？刷新有几种方式？简要说明之。
8、简述主存的读/写过程。
9、提高存储器的速度可采取哪些措施？简要说明之。
10、设有16个固定磁头的磁盘，每磁道存储容量为62500B，磁盘驱动器转速为2400rpm，试求最大数据传输率。
11、什么是“程序访问的局部性”？存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理？12、试比较Cache管理中各种地址映像的方法。
13、在Cache管理中，当新的主存块需要调入Cache时，有几种替换算法？各有何特点？哪种算法平均命中率高？14、设CPU共有16根地址线、8根数据线，并用MREQ作为访存控制信号(低电平有效)，用WR作为读/写控制信号(高电平为读，低电平为写)。
51单片机实验2014
《单片机原理与应用实验》指导书厦门理工学院光电与通信工程学院目录目录 (I)第一章概述 (1)第二章实验系统组成和结构 (4)§2.1 系统主机的硬件组成 ................................................................ 错误！未定义书签。
2.1.1 逻辑电平开关电路...................................... 错误！未定义书签。
2.1.2 LED电平显示电路....................................... 错误！未定义书签。
2.1.3单脉冲电路........................................... 错误！未定义书签。
2.1.4 音频放大电路........................................... 错误！未定义书签。
2.1.5 继电器输出电路........................................ 错误！未定义书签。
2.1.6 逻辑门电路............................................. 错误！未定义书签。
2.1.7 逻辑测量（逻辑笔）电路................................. 错误！未定义书签。
2.1.8 4MHz脉冲信号源和多级分频电路......................... 错误！未定义书签。
2.1.9 可调模拟量输入电路..................................... 错误！未定义书签。
2.1.10 六位LED数码显示器................................... 错误！未定义书签。
2.1.11 4×6 键盘电路......................................... 错误！未定义书签。
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计算机组成原理目录目录如下：第1篇概论第1章计算机系统概论1.1 计算机系统简介1.1.1 计算机的软硬件概念1.1.2 计算机系统的层次结构1.1.3 计算机组成和计算机体系结构1.2 计算机的基本组成1.2.1 冯·诺依曼计算机的特点1.2.2 计算机的硬件框图1.2.3 计算机的工作步骤1.3 计算机硬件的主要技术指标1.3.1 机器字长1.3.2 存储容量1.3.3 运算速度1.4 本书结构思考题与习题第2章计算机的发展及应用2.1 计算机的发展史2.1.1 计算机的产生和发展2.1.2 微型计算机的出现和发展2.1.3 软件技术的兴起和发展2.2 计算机的应用2.2.1 科学计算和数据处理2.2.2 工业控制和实时控制2.2.3 网络技术的应用2.2.4 虚拟现实2.2.5 办公自动化和管理信息系统2.2.6 CAD/CAM/CIMS2.2.7 多媒体技术2.2.8 人工智能2.3 计算机的展望思考题与习题第2篇计算机系统的硬件结构第3章系统总线3.1 总线的基本概念3.2 总线的分类3.2.1 片内总线3.2.2 系统总线3.2.3 通信总线3.3 总线特性及性能指标3.3.1 总线特性3.3.2 总线性能指标3.3.3 总线标准3.4 总线结构3.4.1 单总线结构3.4.2 多总线结构3.4.3 总线结构举例3.5 总线控制3.5.1 总线判优控制3.5.2 总线通信控制思考题与习题第4章存储器4.1 概述4.1.2 存储器的层次结构4.2 主存储器4.2.1 概述4.2.2 半导体存储芯片简介4.2.3 随机存取存储器4.2.4 只读存储器4.2.5 存储器与CPU的连接4.2.6 存储器的校验4.2.7 提高访存速度的措施4.3 高速缓冲存储器4.3.1 概述4.3.2 Cache—主存地址映射4.3.3 替换策略4.4.1 概述4.4.2 磁记录原理和记录方式4.4.3 硬磁盘存储器4.4.4 软磁盘存储器4.4.5 磁带存储器4.4.6 循环冗余校验码4.4.7 光盘存储器思考题与习题附录4A 相联存储器第5章输入输出系统5.1 概述5.1.1 输入输出系统的发展概况5.1.2 输入输出系统的组成5.1.3 I/O设备与主机的联系方式5.1.4 I/O设备与主机信息传送的控制方式5.2 I/O设备5.2.1 概述5.2.2 输入设备5.2.3 输出设备5.2.4 其他I/O设备5.2.5 多媒体技术5.3 I/O接口5.3.1 概述5.3.2 接口的功能和组成5.3.3 接口类型5.4 程序查询方式5.4.1 程序查询流程5.4.2 程序查询方式的接口电路5.5 程序中断方式5.5.1 中断的概念5.5.2 I/O中断的产生5.5.3 程序中断方式的接口电路5.5.4 I/O中断处理过程5.5.5 中断服务程序的流程5.6 DMA方式5.6.1 DMA方式的特点5.6.2 DMA接口的功能和组成5.6.3 DMA的工作过程5.6.4 DMA接口的类型思考题与习题附录5A ASCⅡ码附录5B BCD码附录5C 奇偶校检码第3篇中央处理器第6章计算机的运算方法6.1 无符号数和有符号数6.1.1 无符号数6.1.2 有符号数6.2 数的定点表示和浮点表示6.2.1 定点表示6.2.2 浮点表示6.2.3 定点数和浮点数的比较6.2.4 举例6.2.5 IEEE754标准6.3 定点运算6.3.1 移位运算6.3.2 加法与减法运算6.3.3 乘法运算6.3.4 除法运算6.4 浮点四则运算6.4.1 浮点加减运算6.4.2 浮点乘除法运算6.4.3 浮点运算所需的硬件配置6.5 算术逻辑单元6.5.1 ALU电路6.5.2 快速进位链思考题与习题附录6A 各种进位制6A.1 各种进位制的对应关系6A.2 各种进位制的转换附录6B 阵列乘法器和阵列除法器附录6C 74181逻辑电路第7章指令系统7.1 机器指令7.1.1 指令的一般格式7.1.2 指令字长7.2 操作数类型和操作类型7.2.1 操作数类型7.2.2 数据在存储器中的存放方式7.2.3 操作类型7.3 寻址方式7.3.1 指令寻址7.3.2 数据寻址7.4 指令格式举例7.4.1 设计指令格式应考虑的各种因素7.4.2 指令格式举例7.4.3 指令格式设计举例7.5 RISC技术7.5.1 RISC的产生和发展7.5.2 RISC的主要特征7.5.3 RISC和CISC的比较思考题与习题第8章 CPU的结构和功能8.1 CPU的结构8.1.1 CPU的功能8.1.2 CPU结构框图8.1.3 CPU的寄存器8.1.4 控制单元和中断系统8.2 指令周期8.2.1 指令周期的基本概念8.2.2 指令周期的数据流8.3 指令流水8.3.1 指令流水原理8.3.2 影响流水线性能的因素8.3.3 流水线性能8.3.4 流水线中的多发技术8.3.5 流水线结构8.4 中断系统8.4.1 概述8.4.2 中断请求标记和中断判优逻辑8.4.3 中断服务程序入口地址的寻找8.4.4 中断响应8.4.5 保护现场和恢复现场8.4.6 中断屏蔽技术思考题与习题第4篇控制单元第9章控制单元的功能9.1 微操作命令的分析9.1.1 取指周期9.1.2 间址周期9.1.3 执行周期9.1.4 中断周期9.2 控制单元的功能9.2.1 控制单元的外特性9.2.2 控制信号举例9.2.3 多级时序系统9.2.4 控制方式9.2.5 多级时序系统实例分析思考题与习题第10章控制单元的设计10.1 组合逻辑设计10.1.1 组合逻辑控制单元框图10.1.2 微操作的节拍安排10.1.3 组合逻辑设计步骤10.2 微程序设计10.2.1 微程序设计思想的产生10.2.2 微程序控制单元框图及工作原理10.2.3 微指令的编码方式10.2.4 微指令序列地址的形成10.2.5 微指令格式10.2.6 静态微程序设计和动态微程序程序设计10.2.7 毫微程序设计10.2.8 串行微程序控制和并行微程序控制10.2.9 微程序设计举例思考题与习题附录10A PC整机介绍10A.1 主板10A.1.1 主板的主要组成部件10A.1.2 CPU芯片及插座(插槽)10A.1.3 内存条插槽10A.1.4 扩展插10A.1.5 配套芯片和器件10A.1.6 主板结构的改进10A.2 芯片组10A.2.1 芯片组的功能10A.2.2 芯片组的组成《计算机组成原理》是2008年1月1日高等教育出版社出版的图书，作者是唐朔飞。
新版-第五章农业生态系统的资源输入与效益输出
农业资源的分类
二、不可再生资源
三个阶段： （1）受技术制约阶段 （2）正反馈时期 （3）资源制约阶段
不可再生资源的开发利用过程的总量变化模式
三、再生资源
太阳能、地热能、风能、水能等与地质变化 有关，受人类影响较小。 森林、草原、动植物、土壤等与生物学过程 有关，受人类影响较大。 利用速度大于更新速度
五、我国的资源问题
(一)水资源缺乏 (二)耕地资源不足
1.人均耕地少 2.优质耕地少 3.污染和退化严重 4.后备资源严重不足 5.滥占、乱占土地严重,耕地流失严重
(三)矿产资源并不丰富 (四)海洋资源有待开发 (五)生物资源需要保护
第二节 农业生态系统的效益输出
生态系统能够为人类的福祉直接和间接提 供的各种产品和服务统称为生态系统服务 (ecosystem service)。
生态承载力(ecological carrying capacity)：一 个地区所能提供生物生产的标准生产力面积。
生态承载力平衡=生态承载力(供应)-生态足迹 (需求)
资源环境价值评估方法 (一)市场价格法 (二)生产力评价法 (三)替代成本法 (四)替代市场法 (五)旅行费用法 (六)财产评估法 (七)防护开支法 (八)问卷调查法
生态足迹(ecological footprint)：是指在一定技 术条件下,要维持某一物质消费水平下的一个区 域人口生存所需的土地面积。
建新林（三北防护林）
5.土壤资源：防治面源污染、合理施肥、科学耕作等
四、资源利用的生态经济规律
1. 自有资源利用的生态经济规律
H.Hotelling（ 1931 ）提出：资源的拥有者会根据资源 价格和银行利率的变化决定资源的处理方式。 当资源 价格上升的幅度大于银行利率时，产权人倾向保留资 源；当资源价格上升的幅度小于银行利率时，产权人 倾向开采资源。 在市场的调节下，会使资源价格与银 行利率的变化相协调。
6000系列解码器(数字矩阵)使用说明书20141106V2.0
NVDM 数字矩阵/网络视频解码器使用说明 数字矩阵说明书 V2.0 版（20141106）
截止 2014 年 11 月 6 号最新说明书，在原有基本上有以下修改： 1、由固定规格变成了 4-64 路通用版本；
2、增加了输入窗口直接搜索输入源进行切换等功能 注意事项： 1.安装场所
远离高温的热源和环境，避免阳光直接照射。 为确保本机的正常散热，应避开通风不良的场所。 本机应水平安装，为了防止电击和失火，请勿将本机放置于易燃、易爆的场所。 小心轻放本机避免强烈碰撞、振动等，避免安装在会剧烈震动的场所。 避免在过冷、过热的场所间相互搬动本机，以免机器内部产生结露，影响机器的 使用寿命。 2.避免电击和失火 切记勿用湿手触摸电源开关和本机。 勿将液体溅落在本机上，以免造成机器内部短路或失火。 勿将其它设备直接放置于本机上部。 当本机的电源线与电源插座连接后，即使未启动本机，机器内部仍有电压。 安装过程中进行接线或改线时，都应将电源断开，预防触电。 接通本机电源后，露在外面的接线端子有危险电压，切记勿触碰。 重要提示：
第五章 输入管理....................................................................................................... 15 一、输入设备组管理.......................................................................................... 15 二、输入管理..................................................................................................... 16
计算机控制系统课后习题第五章2014
计算机控制技术第五 章 数字PID控制算法自动化学院 黄国辉Email: hgh817@ Tel: 86919133 QQ: 51137273307:00第5章 数字PID控制算法模拟PID调节器一、模拟 PID 调解器 一、模拟 PID 调解器PID 控制表示比例（Proportional）－积分（Integral） －微分（Differential）控制。
设 PID调节器如图5-1所示，其 输入输出关系为Kp E(s) Kp /(Tis) e(t) KpTd s u(t)图5-1 PID调节器方框图U(s)⎡ 1 u (t ) = K p ⎢e(t ) + Ti ⎣07:00de(t ) ⎤ ∫0 e(t )dt + Td dt ⎥ ⎦t2第5章 数字PID控制算法模拟PID调节器各控制分量的作用如下： (1) 比例（P）控制成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产 生控制作用，以减少偏差。
(2) 积分（I）控制主要用于消除静差，提高系统的无差度。
积分作用的强弱取决积 分时间常数，越大，积分作用越弱，反之则越强。
系统无稳态误 差的条件是系统前向通道中至少含有积分环节 。
(3) 微分（D）控制能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号值变得 太大之前，引入一个有效的早期修正量，从而加快系统的响应，减 少调节时间。
07:00 3第5章 数字PID控制算法基本数字PID调节器二、基本数字 PID 调解器 二、基本数字 PID 调解器在计算机控制系统中，控制器是每隔一个控制周期进行 一次控制量的计算，并输出到执行机构。
计算机承担了数字 控制器的作用。
因此，要实现式 (5-1) 的 PID 控制规律，就要 进行时间离散化处理。
设控制周期为 T，在控制器的采样时刻时 t=kT ，对偏差、 积分运算和微分运算作如下近似变换：e(t ) ≈ e( kT ) ≈ e( k )∫ e(τ )dτ ≈ T ∑ e( jT ) ≈ T ∑ e( j )t 0 j =0 j =0kkde(t ) e( kT ) − e[( k − 1)T ] e( k ) − e( k − 1) ≈ ≈ dt T T07:00 4第5章 数字PID控制算法基本数字PID调节器在上述近似变换中，控制周期T必须足够短，才 能保证有足够的精度。
第5章基本输入输出系统
第5章基本输入输出系统【教学目的】掌握接口的基本概念、IO端口的编址方法和基本的数据传送方式【教学重点】IO端口的编址方法和基本的数据传送方式【教学难点】中断方式和DMA方式【教学方法和手段】课堂教学【课外作业】P193习题3，4，7，10【学时分配】6学时【自学内容】8237的使用【讲授内容】5.1 概述输入输出系统包括：①外部设备（输入输出设备和辅助存储器）②设备控制器----主机（CPU和存储器）之间的控制部件，诸如磁盘控制器、打印机控制器等，有时也称为设备适配器或接口，其作用是控制并实现主机与外部设备之间的数据传送。
5.1.1接口的基本概念1、什么是接口计算机在工作过程中，CPU要不断地与其它部件交换信息。
CPU不是直接与外部设备交换信息的，而是经过一个中间电路，这个电路就称为“接口电路”，简称“接口”。
所谓接口就是主机与外部设备连接的桥梁，由它来完成CPU与外部设备之间信息的传递。
一般将外部设备与接口合称为“I/O系统”。
接口又称为“设备控制器”或“适配器”。
2、为什么要有接口电路外部设备为什么要通过接口电路与CPU连接？为什么不直接与CPU的总线相连接呢？从CPU的角度来看，对外部设备的访问（读/写）与对存储器的访问是类似的，为什么存储器可以直接通过总线与CPU连接，而外部设备却要通过接口电路来与CPU连接呢？这是因为：存储器的基本结构简单（只有很少几种），只要求几个简单的控制信号，而且存储器的访问速度一般都比较快，CPU与存储器之间的定时与协调比较容易，因此存储器可以直接通过总线与CPU连接。
而外部设备一般具有以下特点：⑴外部设备的品种繁多从类型上看：有输入设备、输出设备、输入/输出设备、测量设备、通信设备、控制设备等。
从结构上看：有机械式的、电子式的、机电混合式的。
从原理上看：各类设备的工作原理又是各不相同的。
⑵外部设备的工作速度分布范围宽如：电传打字机每秒能传输100个信息单位，温度传感器有可能长达几分钟才改变一个数据，软盘的传输速率为每秒2.5兆位，硬盘的传输速率为每秒5兆位以上。
智能仪器第5章模拟量信号的讲义输入输出
常用A/D转换器的种类
目前最常用的A／D转换器是双积分式 A/D转换器（略讲）和并行比较式转换器。
双积分式A/D转换器主要优点是转换精度 高，抗干扰性能好，价格便宜。其缺点是转换 速度较慢，因此，这种转换器主要用于速度要 求不高的场合。
❖ 它由积分器(由集成运放A组成)、过零比较器(C)、时钟脉冲 控制门（G）和计数器（FF0～FFn）等几部分组成。
第五章 模拟信号的输入/输 出
低速A/D转换器：
适用场合：Fs〈=10HZ 检测对象：变化缓慢的物理量（温度/湿度/液位） A/D转换器类型：双积分型 优势：很强的抗工频干扰能力，转换精度高，便宜 应用：在数字电压表中应用广泛
第五章 模拟信号的输入/输 出
中速A/D转换器：
适用场合：Fs〉=100HZ 检测对象：变化较快的物理量（运动状态参数） A/D转换器类型：逐次逼近型 优势：转换速度较块，精度较高 应用：绝大多数的应用系统，很常用
第五章 模拟信号的输入/输 出
5.1.2 模拟输入通道设计
模拟量输入通道可完成模拟量信号的采 集并将它转换成数字量送入单片机的任务。 依据被控参量和控制要求的不同，模拟量输 入通道的结构形式不完全相同。但其基本结 构都有信号调理电路、采样保持电路和D/A 转换电路组成。
分辨率＝ 最大输入满量程模拟电压 2n 1
其中，n是可转换成的数字量的位数。所
以位数越高，分辨率也越高。例如，当输入满 量程电压为5V时，对于8位A/D转换器，A/D转 换的分辨率为5V/255＝0.0195 V。
第五章 模拟信号的输入/输 出
精度指标分为绝对精度和相对精度指标. 绝对精度是指A/D输出端产生一给定数字量 时，输入端的实际模拟量输入值与理论值之差, 绝对精度是个范围,而不是一数值。 相对精度是绝对精度的最大值与满量程值之 比，一般用百分数来表示。
第五章中断系统1
第五章 中断系统5. 1 输入/输出数据的传输控制方式一、输入/输出的一般概念1．引言输入/输出是微机系统与外部设备进行信息交换的过程。
输入/输出设备称为外部设备，与存储器相比，外部设备有其本身的特点，存储器较为标准，而外部设备则比较复杂，性能的离散性比较大，不同的外部设备，其结构方式不同，有机械式、电动式、电子式等；输入/输出的信号类型也不相同，有数字信号，也有模拟信号；有电信号，也有非电信号；输入/输出信息的速率也相差很大。
因此，CPU与外部设备之间的信息交换技术比较复杂。
CPU与外设之间的信息交换，是通过它们之间接口电路中的I/O端口来进行的，由于同一个外部设备与CPU之间所要传送的信息类型不同，方向不同，作用也不一样（例如数据信息、状态信息、控制信息、输入/输出等），所以接口电路中可以设置多个端口来分别处理这些不同的信息。
2．输入/输出端口的寻址方式微机系统采用总线结构形式，即通过一组总线来连接组成系统的各个功能部件（包括CPU、内存、I/O端口），CPU、内存、I/O端口之间的信息交换都是通过总线来进行的，如何区分不同的内存单元和I/O 端口，是输入/输出寻址方式所要讨论解决的问题。
根据微机系统的不同，输入/输出的寻址方式通常有两种形式：(1)．存储器对应的输入、输出寻址方式这种方式又称为存储器统一编址寻址方式或存储器映象寻址方式。
方法：把外设的一个端口与存储器的一个单元作同等对待，每一个I/O 端口都有一个确定的端口地址，CPU与I/O端口之间的信息交换，与存储单元的读写过程一样，内存单元与I/O端口的不同，只在于它们具有不同的的地址。
优点：①CPU对I/O端口的读/写操作可以使用全部存储器的读/写操作指令，也可以用对存储器的不同寻址方式来对I/O端口中的信息，直接进行算术、逻辑运算及循环、移位等操作。
②内存与外设地址的分配，可以用统一的分布图。
③不需要专门的输入、输出操作指令。
缺点：1 内存与I/O端口统一编址时，在地址总线根数一定的情况下，使系统中实际可以直2 接寻址的内存单元数减少。
《操作系统》习题集：第5章 输入输出管理
第5章输入输出管理-习题集一、选择题1.（）是直接存取的存储设备【＊，联考】A. 磁盘B. 磁带C. 打印机D. 键盘显示终端2.在中断处理中，输入/输出中断是指（）。
【＊，★，联考】Ⅰ. 设备出错Ⅱ. 数据传输结束A. ⅠB. ⅡC. Ⅰ和ⅡD. 都不是3.用户程序发出磁盘I/O请求后，系统的正确处理流程是（）。
【＊＊，★，11考研】A. 用户程序→系统调用处理程序→中断处理程序→设备驱动程序B. 用户程序→系统调用处理程序→设备驱动程序→中断处理程序C. 用户程序→设备驱动程序→系统调用处理程序→中断处理程序D. 用户程序→设备驱动程序→中断处理程序→系统调用处理程序4.如果I/O设备与存储设备进行数据交换不经过CPU来完成，这种数据交换方式是（）。
【＊，★，联考】A. 程序查询B. 中断方式C. DMA方式D. 无条件存取方式5.在操作系统中，（）指的是一种硬件机制。
【＊，联考】A. 通道技术B. 缓冲池C. SPOOLing技术D. 内存覆盖技术6.通道又称I/O处理机，它用于实现（）之间的信息传输。
【＊，联考】A. 内存与I/O设备B. CPU与I/O设备C. 内存与外存D. CPU与外存7.通道程序是（）。
【＊，联考】A. 由一系列机器指令组成B. 由一系列通道指令组成C. 可以由高级语言编写D. 就是通道控制器8.在以下I/O控制方式中，需要CPU干预最少的是（）。
【＊，★，联考】A. 程序I/O方式B. 中断控制方式C. DMA控制方式D. 通道控制方式9.与设备相关的中断处理过程是由（）完成的。
【＊＊，★，联考】A. 用户层I/OB. 设备无关的操作系统软件C. 中断处理D. 设备驱动程序10.（与题“3”同）11.本地用户通过键盘登录系统时，首先获得键盘输入信息的程序是（）。
【＊＊，★，10考研】A. 命令解释程序B. 中断处理程序C. 系统调用程序D. 用户登录程序12.一个计算机系统配置了2台同类绘图机和3台同类打印机。
微机原理及应用第五章8259
址
1=置屏蔽
0=复位屏蔽
第5章 输入/输出技术
2. OCW2
A0
（中断结束和优先权循环控制字） 0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
R SL EOI 0 0 L2 L1 L0
R：中断优先权是否循环 0：优先级固定，IR0最高，IR7最低。 1：优先级左循环，当前刚被服务的中断源 轮为最低优先级。
第5章 输入/输出技术
(4)8259的内部控制字 在8259工作以前必须通过软件命令它做什么。只有在
8259接收了CPU的命令后，它才能按照命令所指示的方式工 作，这就是对8259的编程。
8259是可编程中断控制器，对其编程可以分为两部分： ① 初始化编程：由CPU向8259送2～4个字节的初始化命令字
服务程序是否需要EOI命令(用以清除ISR，允许其他中断)等。
A0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1
000
BUF M/S AEOI μPM
SFNM
奇 地 址
例：MOV AL，0DH OUT 21H，AL
普通全嵌套，普通EOI, 缓冲器方式。
1=8086模式 0=8080/8085模式
1=自动EOI 0=普通EOI 0 X：非缓冲方式 1 0：缓冲方式/从 1 1：缓冲方式/主 1=特殊的全嵌套方式 0=普通的全嵌套方式
优先权最高的源，可以用非特殊(普通)的EOI使它在ISR中的相应位 清0。利用OCW2的最高3位为001来实现。
(3在非全嵌套模式时，8259可能不能确定刚服务的源的等
级，需要用特殊的EOI命令，指出要清除哪个ISR位。利用OCW2的高 3位为011，而最低3位的编码指定要结束的中断源。
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进一步提高效率，避免 在I/O时占用CPU
processor memory
需要解决访存时总线冲 突问题
CPU在总线周期结束时让 出总线
I/O Interface （DMA Controller）
I/O device
时钟周期 总线周期 指令周期
批量数据传输
总线周期
指令周期
直接内存访问DMA方式
“接口（interface）” vs. “端口（port）” 端口＝寄存器组（数据、控制、状态…） 接口＝N个端口＋控制逻辑
5.1.1 I/O接口组成
CPU MEM
数据 状态
Data Register
地址
Status Register
控制
Contral Register
Data Buffer
统仍有使用。
2、程序中断方式
中断的概念
暂停当前程序的执行，转而执行其他程序，在它们执 行完成后再恢复被中断程序的执行。
允许一个处理器“同时”执行多个任务 中断服务程序
中断方式I/O
处理器继续执行自己的任务 外设Ready后，通过接口向CPU发中断请求 CPU在当前指令执行完成后响应中断 完成数据传输后，恢复被中断程序的执行
并行，效率高，但仍然占用CPU 应用：数据采集，键盘接口，打印程序
程序中断方式
外围设备主动通知CPU，准备数据传输 当中断发生时，CPU中断当前的工作，转向
中断处理子程序，该程序用于数据传输。 提高了CPU的使用效率。 适合随机出现的服务 硬件结构相对复杂，服务开销时间大
3、DMA方式
“Strobe”
串行
命令字
数据字
9.09ms
0 1 1 0 1 000
起 始 位
命令字
终 止 位
2× 9.09ms
5.1.4 外围设备的定时方式
外围设备种类繁多，不同设备在速度上差异 甚远，信号格式也不尽相同，如何将不同速 度的设备与高速运转的主机相连？如何同步?
输入输出设备与CPU交换数据的基本过程
小结
内容
外设原理 I/O系统组成 I/O接口的基本特征
编址方式 同步方式 控制方式
要求
基本工作原理、流程、结构框图
课堂练习与思考：
课堂练习
1. 在统一编址方式下，下面哪一个说法正确（D ）。
A. 一个具体地址只能对应输入输出设备 B. 一个具体地址只能对应内存单元 C. 一个具体地址既可对应内存单元又可对应输入输出设备 D. 一个具体地址只对应I/O设备或者只对应内存单元。
I/O处理机方式
1、程序查询方式
检查状态标记
N Ready?
Y 传输数据
设置计数、内存首址 N
Ready?
传输一个数据 修改计数、内存首址
N 传送完？
END
由CPU控 制数据传 输的过程
一次传输 一个字节
多个设备 优先级： 查询的顺 序
处理器等 待，效率 低
程序查询方式
数据传输完全依赖于程序控制 CPU与外设之间的操作能够同步 硬件结构简单 频繁的查询动作浪费了大量宝贵的CPU时间 最古老的一种方式，目前很少使用，单片系
计算机组成原理
第五章 输入输出系统
2014年3月6日
5.1 I/O系统概述
I/O系统功能 为数据传输操作选择I/O设备 连接I/O设备与主机，完成数据交换
I/O系统组成 软件：可由系统软件（OS）或应用软件承担 输入输出过程控制：发送读写指令，检查设备状态等 用户界面 硬件：I/O接口 主机与外设之间通信：速度匹配、同步、指令、状态、 差错控制... 数据缓存
用于成组交换数据的场合 中断方式不适合于成组数据交换 由硬件执行I/O交换的工作方式 DMA控制器从CPU接管总线控制，数据交换无须
CPU干预，直接在内存以及外围设备之间进行，节 约了中断开销 需要更多硬件。
4、I/O通道方式
对大型系统，设备多，数据 传输频繁，DMA造成的总线 冲突仍然影响CPU的效率。
processor
I/O通道方式
执行专用指令，完成数据交换 I/O channel
专用处理器，受主CPU控制 （启停等）
应用：网络控制器?
Device Device
memory
I/O channel Device Device
通道方式
分担CPU的I/O 处理的功能； 通道是一个具有特殊功能的处理器IOP; 可以实现外围设备的统一管理和DMA操作 大大提高了CPU工作效率； 花费更多的硬件代价；
Contral Logic
数据 控制 状态
Peripheral Device
I/O
速度匹配、同步、指令、状态、差错控制、数据格式转换
5.1.2 I/O编址方式
计算机系统中I/O端口的编址方式 独立编址方式（direct I/O） 专用I/O端口地址，与存储器地址空间分开 采用专用I/O指令 Intel处理器所使用的方式 8086：存储空间1M(20条地址线)，I/O空间64K(16 条地址线) 存储器映射编址方式（Memory Mapped I/O） I/O端口占用一部分存储空间 使用统一的访存指令对I/O端口进行读写 某些嵌入式处理器（Embedded Processor）采用的方式 利弊：编程，指令译码
输入过程 输出过程
不同设备的定时
如何判断数据有效是外设定时的关键； 速度不同的外围设备共有三种定时；
速度极慢或简单的外围设备 慢速或中速的外围设备(异步定时) 高速的外围设备（同步定时）
定时方式
主机较外设速度快，必须同步
异步方式： Handshaking protocol
应答式（acknowledge）
Ready：就绪
Strobe：选通
I/O
串行，速度慢
接口
同步式：主机与外设采用同步时标
并行，速度快
Ready I/O 设备
Strobe
5.1.5 数据传输控制方式
程序查询方式 程序中断方式
CPU控制传递过程
直接内存访问方式（Direct memory access）
I/O通道方式
存储器映射I/O编址
CPU
单存储器-I/O总线，
没有独立的I/O指令
CPU存储器I/O控制 外设I/O控制器Cache 存储总线
外设
I/O总线
存储器
I/O适配器
ROM RAM I/O
外设
5.1.3 数据传输方式
数据传输方式
串行 并行
串行
并行
并行 CPU
I/O
I/O
接
设
口
“Ready”
备