程序查询方式
计算机组成原理(华科版)第七章 输入输出系统
第七章 输入输出系统
5. 外围处理机方式(Peripheral Processor Unit—PPU) 外围处理机的结构更接近于一般的处理机，甚至 就是一般小型通用计算机。它可完成I/O通道所要完 成的I/O控制，还可完成码制变换、格式处理、数据 块的检错、纠错等操作。它可具有相应的运算处理 部件、缓冲部件，还可形成I/O程序所必须的程序转 移等操作。它可简化设备控制器，而且可用它作为 维护、诊断、通信控制、系统工作情况显示和人机 联系的工具。 外围处理机基本上独立于主机工作。在多数系 统中，设置多台外围处理机，分别承担I/O控制、通 信、维护诊断等任务。有了外围处理机后，计算机 系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能 分散的分布式系统。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
7.1 信息交换的控制方式
信息交换的控制方式一般分为5种类型。
1. 程序查询方式(Programmed Direct Control) 这种方式又称为程序直接控制方式，是指信息交 换的控制完全由主机执行程序来实现。当主机执行到 某条指令时，发出询问信号，读取设备的状态，并根 据设备状态，决定下一步操作，这样要花费很多时间 用于查询和等待，效率大大降低。这种控制方式用于 早期的计算机。现在，除了在微处理器或微型机的特 殊应用场合，为了求得简单而采用外，一般不采用了。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
I/O 控制方式
主要由程序实现
主要由附加硬件实现
程序 查询方式
程序 中断方式
DMA方式
通道方式
PPU 方式
图 7.1
外围设备的 I/O 方式
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
组成原理,简单,问答,名词解释全部答案
注意：由于老师没给文档，一部分是手工整理，如有发现有问题的，可以自己查查。
考试内容：5个简答15分5个名词15分5~6个问答30分2个大题40分名词解释：1.总线仲裁:总线判优,解决多个设备占用总线时,由总线控制器仲裁出优先级最高的设备占用总线2.存储周期:是指连续启动两次独立的存储操作(例如读操作)所需间隔的最小时间,通常存储周期大于存储时间3.中断屏蔽:设备发出中断请求后,用程序方式有选择的封锁部分中断,另一部分中断则继续响应(实现:为每个中断源设置一个中断屏蔽触发器来屏蔽中断请求)4.寻址方式:确定一条指令的操作数地址,与下条将要执行的指令地址的方法,与硬件结构相关,直接影响指令的格式和功能5.DMA: (Direct Memory Access)直接内存存取,是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式,在这种方式中,DMA从CPU完全接管对总线的控制,数据交换不经过CPU,直接在内存与I/O设备之间进行,工作时由DMA控制器向内存发出地址的控制信号,进行地址修改,对传送字的个数计数,并以中断方式向CPU 报告传送操作结束6.程序局部性原理:程序在执行时呈现出局部性规律,在一段时间内整个程序的执行仅限于程序的某一部分,相应的,执行所访问的存储空间也局限于某内存区域,包括时间局部性和空间局部性,时间局部性:一条指令被执行,则在将来可能再被执行,空间局部性是指如果一个存储单元被访问,则他附近的单元也很快被访问7.机器字长:指CPU一次能处理数据的位数,与CPU的寄存器位数相关8.系统总线:指CPU,主存,I/0设备之间的信息传输线,按系统总线传输信息的不同,分为数据总线,地址总线,控制总线9.总线带宽:总线在单位时间内传输数据总量,相当于总线的数据传输率,等于总线工作频率与总线宽度(字节数)的乘积10.指令周期:完成一条指令需要的时间(取指,译码,执行所需的全部时间)11.间接寻址:倘若指令字节中的形式地址不便直接给出操作数的地址,而是指出操作数的有效地址所在的存储单元地址,有效地址为形式地址间接提供12.多重中断:CPU处理中断过程中,出现了新的中断请求,若此时CPU暂停现行的中断处理,去处理新的中断请求即多重中断13.DRAM刷新:DRAM靠电容储存电荷原理存储信息,电容上的电荷要放电,造成信息的丢失,为维持所存信息,需在一定时间内,将所存信息读出在重新写入(恢复),这过程叫刷新,刷新时一行一行的进行,CPU自动完成14.PC:程序计数器,存放当前欲执行指令的地址,并可自动计数形成下条指令地址的计数器15.系统总线：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。
计算机组成原理复习题
计算机组成原理复习题要点MCU + NPECS的硬件是电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。
其中运算器和存储器称为CPU(MPU/uP)，CPU和内存储器称为主机。
冯诺依曼型计算机采用了存储程序方案，这是计算机自动化工作的关键。
计算机的软件是计算机系统结构的重要组成部分。
计算机软件一般分为系统软件和应用程序软件两大类。
系统软件是指为了方便用户和发挥计算机的效率，向用户提供的一系列软件，它包括操作系统、语言类程序、各种服务性程序和数据库管理系统等，系统软件的作用是对计算机系统进行管理、调度、监控和维护。
应用软件是为了解决科学计算或信息处理等而编制的程序，是计算机厂家或用户自己开发的程序。
计算机系统是一个由硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由硬联逻辑、微程序机器级、实际机器级、操作系统虚拟机、汇编语言虚拟机、应用语言虚拟机组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。
1：计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。
2：早期将运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）3：存储程序并按地址顺序执行，这是冯.诺依曼型计算机的工作原理，也是CPU自动工作的关键4：计算机系统是一个由硬件、软件组成的多层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成。
5:CPU和内存称为主机。
2*3=6 10*011=10+1001：负数的加法要利用补码化为加法来做，减法运算当然也要设法化为加法来做。
2：数的真值变成机器码时有四种表示方法：原码表示法、反码表示法、补码表示法、移码表示法。
3：移码主要用于表示浮点数的阶码E，以利于比较两个指数的大小和对阶操作。
4：尾数运算结果的符号位与最高数值为同值，应执行左规格处理。
存储器是计算机系统的记忆设备，用来存放程序和数据。
出于对存储器大容量、低成本、高速度的要求，目前的计算机系统通常采用Cache-主存-辅存三级存储器体系结构。
计算机组成原理 程序查询方式
计算机组成原理程序查询方式计算机组成原理是计算机科学中的一门基础课程，它涵盖了计算机硬件系统的各个组成部分及其工作原理。
在计算机组成原理中，程序查询是一个重要的主题。
程序查询是指通过一定的方式来查找程序中的指令或数据，以便计算机能够正确执行程序。
在计算机中，程序查询有多种方式。
其中，最常见的方式是线性查询。
线性查询是指按照程序中指令的顺序逐个查询指令并执行。
这种查询方式简单直观，适用于顺序执行的程序。
然而，在实际应用中，程序往往比较复杂，存在多个条件分支和循环结构，这时就需要引入其他的查询方式。
除了线性查询之外，还有条件查询和循环查询等方式。
条件查询是根据程序中的条件语句来判断是否执行某个指令或跳转到其他的指令。
条件查询常用的语句有if语句和switch语句等。
循环查询是通过循环语句来重复执行某个指令或一组指令，直到达到某个条件为止。
循环查询常用的语句有for循环和while循环等。
除了上述的常见查询方式之外，还有一些特殊的查询方式，比如跳转查询和中断查询。
跳转查询是通过跳转指令来实现的，它可以使程序跳转到程序中的其他位置继续执行。
中断查询是指在程序执行过程中，当发生某个事件时，计算机会暂停当前的任务，转而处理其他的任务。
中断查询常用于处理外部设备的输入输出操作。
在计算机组成原理中，程序查询的实现依赖于计算机的指令集架构和计算机的组成部分。
在计算机的指令集架构中，程序查询是通过指令的编码和解码来实现的。
在计算机的组成部分中，程序查询是通过控制单元和运算单元的协调工作来实现的。
控制单元负责解析指令并发送控制信号，而运算单元负责执行指令中的运算操作。
总结起来，程序查询是计算机组成原理中的一个重要主题，它涉及到计算机中指令的查找和执行过程。
常见的查询方式包括线性查询、条件查询和循环查询等。
程序查询的实现依赖于计算机的指令集架构和组成部分，其中控制单元和运算单元起着关键的作用。
了解程序查询的原理和实现方式，有助于我们更好地理解计算机的工作原理。
第九课 输入输出控制方式
第九课输入输出控制方式[课题] 输入输出控制方式[课型] 新课[授课课时][教学目标]理解输入输出控制方式的基本概念，理解中断的执行过程[教学重点]中断的执行过程[教学难点]中断的执行过程[教学过程]一、输入输出控制方式CPU控制输入输出设备工作的方式有三种：程序查询方式、中断方式和直接存储器访问方式。
二、程序查询方式程序查询方式是在程序控制下CPU与外设之间交换数据。
其工作过程首先是用程序向外设发出进行数据传送的控制信号，然后从外设读取外设状态，检查是否可以进行数据传送，若外设准备就绪，则进行数据传送；否则反复读外设状态并检查，直到外设准备就绪再进行数据传送。
程序查询方式主要用软件方式实现，它的特点是CPU工作效率低。
三、中断方式中断是主机在执行程序过程、中，遇到突发事件而中断程序的政党执行，转去对突发事件的处理，待处理完成后返回原程序继续执行。
计算机中使用中断方式由软件和硬件共同实现。
软件部分指中断处理程序。
硬件部分指中断控制电路，其作用是负责对中断请求、中断响应等进行相应的处理，保证中断过程的政党进行。
中断过程包括中断请求、中断响应、中断处理、中断返回等步骤。
（1）中断请求。
中断源向CPU中的控制器发出中断请求。
（2）中断响应。
中断响应过程中把被中断的程序的断点地址保存起来，把中断处理程序入口地址送入指令指针寄存器，开始执行中断处理程序。
（3）中断处理。
根据不同的中断原因，中断处理程序执行相应的处理，中断处理程序运行结束后转入中断返回。
（4）中断返回。
中断返回就是恢复断点。
四、直接存储器访问方式直接存储器访问方式（DMA）指高速外设与内存之间直接进行数据交换，不通过CPU，并且CPU不参加数据交换的控制。
DMA方式下高速外设和内存之间进行数据传输需要使用总线，所以DMA方式下要解决的问题主要是总线使用权的转移。
总线使用权一般情况下由CPU掌握，在DMA期间总线使用权交给DMA控制器。
DMA方式由硬件实现。
串口发送接收程序查询法
//SCON=0x50(接收数据) （T1做bps发生器）
// =0x40(不接收数据) TMOD=0x20(T1 定时 方式2)
// → →TR1=1 →RI/TI==1? → 中断法（事先开EA,ES,软件清零）
// PCON=0x80(SMOD加倍) TL1=TH1=X; ↓ ↓
// =0x00(不加倍) (做发生器不能开T1中断) 查询法 → 处理SBUF（核心）
//发数据格式：SBUF=。。；
void delay1ms(uint i) //回车换行ASCII码//字符串结束标志
{
uchar j;
while(i--)
{
for(j=0;j<115;j++) //1ms基准延时程序
{
;
}
}
}
main()
{
main()
{
TMOD = 0x20; // 定时器1工作于8位自动重载模式, 用于产生波特率
TH1=TL1=0xFD; // 波特率9600
SCON = 0x50; // 设定串行口工作方式1 允许接收,相当于下面三句
//SM0=0;
//SM1=1;
//REN=1;
TH1
TL1= 0xff;
TR1= 1; //启动定时器
while(1)
{
i=0;
while(trdata[i]!=0x00)
{
SBUF=trdata[i];
send_char(tmp); // 回传接收到的数据
}
}
}
计算机组成原理 第 章作业
计算机组成原理作业（第五、三章）第五章5.17 某系统对输入数据进行取样处理，每抽取一个输入数据，CPU就要中断处理一次，将取样的数据存至存储器的缓冲区中，该中断处理需P秒。
此外，缓冲区内每存储N个数据，主程序就要将其取出进行处理，这个处理需Q秒。
试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求？解：5.21 中断向量通过什么总线送至什么地方？为什么？答：中断向量通过数据总线送至PC。
由于中断向量要为中断服务子程序提供入口地址，使得主程序转到中断服务子程序继续执行，所以中断向量要通过数据总线送至PC。
5.22 程序查询方式和程序中断方式都是通过“程序”传送数据，二者的区别是什么？答：程序查询方式通过“程序”传送数据时，程序对I/O的控制包括了I/O准备和I/O传送两段时间。
由于I/O的工作速度通常比CPU慢，因此程序进行时CPU要反复询问I/O的状态，使得CPU原地踏步等待，降低了其工作效率。
程序中断方式虽然也是通过“程序”传送数据，但程序仅对I/O传送阶段进行控制。
在I/O 设备准备就绪前CPU不需要进行查询，使得CPU可以与I/O并行工作，提高了其工作效率。
5.23 调用中断服务程序和调用子程序有何区别？答：调用中断服务程序和调用子程序的区别如下：（1）调用子程序是预先安排好的，而调用中断服务程序是随机发生的；（2）调用子程序是为主程序服务的，而中断服务程序与主程序并没有什么关系；（3）子程序是由调用指令给出的目标地址，中断是由隐指令获得中断服务程序的入口地址。
5.27 DMA方式有何特点？什么样的I/O设备与主机交换信息时采用DMA方式，举例说明。
答：DMA方式工作特点：由于主存和DMA接口之间存在数据通路，所以主存和设备交换信息是不通过CPU的，也不需要CPU暂停现行程序为设备服务，省去了保护和恢复现场的工作，因此DMA的工作速度比程序中断方式的快。
通常DMA与主存交换数据是采用如下三种方法：（1）停止CPU访问主存（2）周期挪用（3）DMA与CPU交替访问当I/O设备与硬盘、U盘等辅存交换信息时，即可采用DMA方式。
计算机原理重点题目及答案
第三章3.4.为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高.3.14.设总线的时钟频率为8MHZ，一个总线周期等于一个时钟周期。
如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少？解：由于：f=8MHz,T=1/f=1/8M秒，一个总线周期等于一个时钟周期所以：总线带宽=16/（1/8M）= 128Mbps3.16.在异步串行传送系统中，字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。
若要求每秒传送120个字符，试求传送的波特率和比特率。
解：一帧包含：1+8+1+2=12位故波特率为：（1+8+1+2）*120=1440bps比特率为：8*120=960bps第四章4.7.一个容量为16K×32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？1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×1位，4K×8位，8K×8位解：地址线和数据线的总和= 14 + 32 = 46根；选择不同的芯片时，各需要的片数为：1K×4：（16K×32）/（1K×4）= 16×8 = 128片2K×8：（16K×32）/（2K×8）= 8×4 = 32片4K×4：（16K×32）/（4K×4）= 4×8 = 32片16K×1：（16K×32）/（16K×1）= 1×32 = 32片4K×8：（16K×32）/（4K×8）= 4×4 = 16片8K×8：（16K×32）/（8K×8）= 2×4 = 8片4.11.一个8K×8位的动态RAM芯片，其内部结构排列成256×256形式，存取周期为0.1μs。
组成原理 第五章 答案
而指令最长执行时间为25us, 远大于5us, 因此不能在指令结束时响应DMA请求。
可采用的方案：在主存的存取周期结束时响应DMA请求。
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！！！作者：木由水 /muyoushui
不同：在恢复现场之后、中断返回之前开中断，可以实现单重中断；在保护现场之后立即开中断，可以实现多重中断。
5.21 中断向量通过什么总线送至什么地方？
答： 中断向量通过什么地址总线送至指令寄存器PC。
5.28 CPU对DMA请求和中断请求的响应时间是否相同？为什么？
答：响应时间不同。CPU响应DMA方式在指令周期的任一存取周期结束时，响应中断在指令执行结束时。（书 P210）
图见“计组原理ch5(5).ppt”P5~8。
5.31 答：每次信息传送时间=1/40k =25*10-6=25us, 小于40us。所以，不能使用中断方式。
5.32. 答：[分析：计算磁盘传送速度，然后与指令执行速度进行比较]
磁盘的数据传输率=(3000/60)*8*1kB = 50*8k (B/s)
5.8. 答：每个字符=10bits，数据传送率=480*10=4800bps
5.10 什么是I/O接口，它与端口的区别？为何要设置I/O接口？I/O接口如何分类？
答：接口：CPU与外部设备之间的连接部件。
接口与端口的区别：参见P186-187。
设置接口的理由（P187）：选择设备，数据缓冲，数据转换，传送主机命令和设备状态。
DMA方式：外设在准备数据以及与主存交换数据时，均无需占用CPU，数据交换由DMA控制器来控制，而CPU将总线使用权让给DMA控制器。在数据交换时，CPU虽不能访存，但可以做一些内部操作。在数据交换结束时，需要CPU以中断方式介入进行数据后处理工作。3种方式中，DMA方式下CPU的工作效率最高。
计算机组成原理习题及答案
1.主存的性能指标有哪些？
存储容量，存取时间，存储周期，存储器带宽。
存取时间，存储周期，存储器带宽反映了主存的速度指标。
这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为存储位元。由若干个存储位元组组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
1.设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：
（1）该存储器能存储多少个字节的信息？
（2）如果存储器由512K*8位SRAM芯片组成，需要多少片？
（3）需要多少位地址做芯片选择？
解：（1）220*32/8=222=4M字节
（2）（1024K*32）/（512K*8）=2*4=8片
（3）1位
响应时间 表征从输入到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
利用率 在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占比率，用百分比表示。
处理机字长 指处理机运算器中一次能够完成二进制运算的位数，
总线宽度 一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。
存储器容量 存储器中所有存储单元的总数目。
通常把取指令的一段时间叫做取值周期，而把执行指令的一段时间叫做执行周期。
把运算器和控制器合在一起称为中央处理机，简称CPU。目前存储器也放入到CPU芯片中，称为中央处理器。
系统总线是构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。
计算机是由运算器、存储器、控制器、适配器、总线和输入/输出设备组成的。
7.某机器中，已知配有一个地址空间为0000H-3FFFH的ROM区域。现在再用一个RAM芯片（8K*8）形成40K*16位的RAM区域，起始地址为6000H。假设RAM芯片有CS和WE信号控制端。CPU的地址总线为A15 -A0，数据总线为D15 -D0，控制信号为R/W（读/写），MREQ（访存），要求：
计算机组成简答题答案
（一）说明计算机系统的层次结构。
计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。
（二）请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。
（三）请说明程序查询方式与中断方式各自的特点。
程序查询方式，数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，优点是硬件结构比较简单，缺点是CPU效率低，中断方式是外围设备用来“主动”通知CPU，准备输入输出的一种方法，它节省了CPU时间，但硬件结构相对复杂一些。
（四）简要描述外设进行DMA操作的过程及DMA方式的主要优点。
(1)外设发出DMA请求；（2）CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制；（3）由DMA控制器执行数据传送操作；（4）向CPU报告DMA操作结束。
主要优点是数据数据速度快.（五）在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。
因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。
（六）什么是存储保护？通常采用什么方法？当多个用户共享主存时，为使系统能正常工作，应防止由于一个用户程序出错而破坏其它用户的程序和系统软件，还要防止一个用户程序不合法的访问不是分给它的主存区域。
为此，系统提供存储保护。
通常采用的方法是：存储区域保护和访问方式保护。
（七）说明计数器定时查询工作原理。
计数器定时查询方式工作原理：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。
总线控制器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。
每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的设备相一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此时中止计数查询。
程序查询方式
本章主要内容
CPU对外围设备的管理方式 程序中断方式 DMA方式 通道方式 通用I/O标准接口
计算机组成原理 Slide 2
8.1CPU对外围设备的管理方式
外围设备的定时方式 信息交换方式
计算机组成原理 Slide 3
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?
计算机组成原理 Slide 5
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）
计算机组成原理 Slide 6
信息交换方式
程序查询方式 程序中断方式 直接内存访问方式 通道方式 外围处理机方式
CONTROL REG
D7-D0
SERIAL RECEIVER shi.REG R x D I N PU T
RESET RxRSY TxRDY
RD WR
DATA-IN BUFFER DATA-OUT BUFFER
TRANS. Shi REG
TxE TxD
SERIAL OUTPUT
STATUS REG. CS
P
RECEIVE BUFFER
RxRDY
RxC SYNDET/ BRKDET
查询方式CPU处理过程
A
D
C
D
A
O
D
T
N
R
A
T
E
R
S
O
S
B
L
U
B
S
B
计算机组成原理 程序查询方式
计算机组成原理程序查询方式计算机组成原理是计算机科学中的一门基础课程，涉及到计算机的硬件组成和工作原理。
在计算机程序查询方面，我们可以通过以下几种方式进行查询和获取所需的信息。
一、在线文档和手册查询许多编程语言和软件都有相应的在线文档和手册，通过这些文档可以查询到具体的语法、函数和类的使用方法，以及相关的示例代码。
这些文档通常由官方维护，保证了信息的准确性和权威性。
在查询过程中，我们可以使用搜索引擎，输入关键词加上官方文档的名称，即可快速找到所需的内容。
二、编程社区和论坛查询编程社区和论坛是程序员们交流和分享经验的重要平台。
在这些平台上，我们可以通过提问或搜索来查询自己遇到的问题。
在提问时，我们应该尽量清晰和详细地描述问题，并提供相关的代码和错误信息，以便其他人更好地理解和回答。
在搜索时，我们可以使用关键词加上网站的名称或相关标签，来快速找到与自己问题相似的帖子和解决方案。
三、编程工具和集成开发环境查询许多编程工具和集成开发环境都提供了内置的帮助文档和查询功能。
在使用这些工具时，我们可以通过查看帮助文档或使用内置的查询功能来获取所需的信息。
这些工具通常会提供语法提示、自动补全和错误检查等功能，能够帮助我们更快地找到问题所在和解决方案。
四、书籍和教材查询计算机组成原理是一门较为基础的课程，有许多经典的教材和参考书籍可供查询和学习。
通过阅读这些书籍，我们可以深入了解计算机的硬件组成和工作原理，以及相关的编程技术和优化方法。
在查询时，我们可以使用书籍的目录或索引来快速定位所需的内容，也可以阅读相关章节来获取更详细的信息。
五、在线教程和视频查询在互联网上有许多免费或付费的在线教程和视频资源可供查询和学习。
这些资源通常以教学的方式来介绍和讲解计算机组成原理和编程技术，通过实例和案例来帮助我们理解和应用相关知识。
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程序查询方式
大型计算机特点：现代大型计算机并非主要通过每秒运算次数MIPS(Million Instructions Per Second) （单字长定点指令平均执行速度），来衡量性能，而是可靠性、安全性、向后兼容性和极其高效的I/O 性能。
主机通常强调大规模的数据输入输出，着重强调数据的吞吐量。
大型计算机可以同时运行多操作系统，因此不像是一台计算机而更像是多台虚拟机，因此一台主机可以替代多台普通的服务器，是虚拟化的先驱。
同时主机还拥有强大的容错能力。
主机的投资回报率取决于处理数据的规模、减少人力开支、实现不间断服务和其他成本的缩减。
由于主机的平台与操作系统并不开放，因而很难被攻破，安全性极强。
大型机体系结构的最大优势是无与伦比的I/O处理能力。
虽然大型机处理器并不总是拥有领先优势，但是它们的I/O体系结构使它们能处理好几个PC服务器放一起才能处理的数据。
程序查询方式简介：程序查询方式是一种程序直接控制方式，是早期计算机中使用的一种最简单的输入输出方式，在这种方式中，数据在CPU 与外围设备之间的传送完全依赖于计算机的程序控制，是在CPU主动控制下进行的。
当需要输入输出时，CPU暂时执行主程序，转去执行设备输入/输出的服务程序，根据服务程序中的I/O指令进行数据传送，这是主机与外设间进行信息交换（输入/输出）的最简单、最经济的方式，只需要很少的硬件，输入和输出完全通过CPU 执行程序来完成。
查询流程：利用程序控制实现CPU和外部设备之间的数据传送：一旦某一外设被选中并启动后，主机将查询这个外设的某些状态位，看其是否准备就绪？若外设未准备就绪，主机将再次查询；若外设已准备就绪，则执行一次I/O操作。
1.先向I/O设备发出命令字，请求进行数据传送2.从I/O接口读入状态字3.检查状态字中的标志，看看数据交换是否可以进行4.假如这个设备没有准备就绪，则重复进行2,3步骤，直到这个设备准备好交换数据，发出准备就绪信号”Ready” 为止。
完整版计算机组成原理简答题
完整版计算机组成原理简答题计算机组成原理简答题第四章1、存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？答：存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。
Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。
综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。
主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。
而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。
因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。
2. 说明存取周期和存取时间的区别。
解：存取周期和存取时间的主要区别是：存取时间仅为完成一次操作的时间，而存取周期不仅包含操作时间，还包含操作后线路的恢复时间。
即：存取周期 = 存取时间 + 恢复时间3. 什么叫刷新？为什么要刷新？说明刷新有几种方法。
解：刷新：对DRAM定期进行的全部重写过程；刷新原因：因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充，因此安排了定期刷新操作；常用的刷新方法有三种：集中式、分散式、异步式。
集中式：在最大刷新间隔时间内，集中安排一段时间进行刷新，存在CPU访存死时间。
分散式：在每个读/写周期之后插入一个刷新周期，无CPU访存死时间。
异步式：是集中式和分散式的折衷。
4. 半导体存储器芯片的译码驱动方式有几种？解：半导体存储器芯片的译码驱动方式有两种：线选法和重合法。
程序查询方式
• 传送速度差别极大
• 传送方式不尽相同 串行、并行 • 编码方式不同 二进制、BCD码、ASCII码……
2
• 输入输出设备和CPU交换数据的过程： –输入过程： • CPU把一个设备地址值放在地址总线上，这一步 将选择一个输入设备 • CPU等候输入设备的数据成为有效 • CPU从数据总线上读入数据，并放在一个相应的 寄存器中 –输出过程： • CPU把一个设备地址值放在地址总线上，这一步 将选择一个输出设备 • CPU把数据放在数据总线上 • 输出设备认为数据有效，从而把数据取走。
8.2.5 中断控制器(集成8259)
29
信息交换方式
程序查询方式
程序中断方式
DMA方式
通道方式和外围处理机方式
30
8.3
•
DMA方式
程序控制传送方式的不足： 外设→CPU→存储器
外设←CPU←存储器
• 直接存储器存取DMA： 外设→存储器
外设←存储器
• DMA方式：直接内存访问，数据不经CPU，直接在外设 和内存之间传送，无需保护CPU现场；
16
＊CPU何时响应中断请求？ ＊如何保证返回到主程序的
CPU在当前指令执行完毕转入公 操作时才受理设备的中断请求
正确位置？ ＊当CPU响应中断后，若有 新的中断请求如何处理？
硬件
•中断屏蔽：CPU中可设置中断 屏蔽寄存器，“挡住”中断请求。 •“关中断”：中断屏蔽标志置 “1”，屏蔽所有中断请求； •“开中断”：中断屏蔽标志置 软件 “0”，允许所有中断请求。 保存现场：PC的内容以及当前 指令执行结束后CPU的状态保 存到堆栈中。保证中断处理后 返回到主程序的正确位置。
主程序 中服1 中服2 中服3
中断程序和查询方式的区别
中断程序和查询方式的区别
中断程序在程序开始定义中断入口地址，初始化中必须
打开中断允许位，程序运行时不用判断溢出状态位，溢
出后硬件清零；
查询方式在程序运行时必须判断溢出状态位，溢出后须
软件清零。
查询方式：发送数据——先发后查；
接收数据——先查后收。
中断方式：发送数据——发送、等待中断、
中断中发送；
接收数据——等待中断、在中断中接收
中断方式，是事件触发的，换言之只要有事件产生都会进入中断，并且取得最优运行，因此响应更快，及时。
查询方式，就是在主函数里面不停循环，查询端口状态，明显其弊端在于响应速度，在处理事件多，处理流程复杂，函数嵌套执行的情况下，由于处理不过来容易丢失
事件。
举个例子，在电话用户接入系统里面，一个单片机管理1个电话端口的摘挂机，执行周期要求8ms，用查询的
方式足够了，但是当电话增加到16个，用查询方式，效果就差了，曾出现过电话响起的时（12个电话齐呼），拿起话筒，电话还在振铃，明显处理不过来。
这个时候，有两个办法，一个采用中断方式，另一个采用更高效的CPU，明显前者只需要修改软件，后者需要增加硬件成本，还延长开发时间。
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不同的机器，所采用的I/O指令格式和操作也不相 不同的机器，所采用的I/O指令格式和操作也不相 NOVA系列机用表 系列机用表8 条指令来完成上述功能， 同．NOVA系列机用表8．2中8条指令来完成上述功能，其 I/O指令格式如下 I/O指令格式如下： 指令格式如下：
其中第0 其中第0一2位011表示I/O指令；OP表示操作码、用以指 011表示 表示I/O指令 OP表示操作码 指令； 表示操作码、 I/O指令的操作类型 见表8 指令的操作类型( DMs表示 表示I/O设备的 定I/O指令的操作类型(见表8．2)；DMs表示I/O设备的 设备地址，每个设备地址中可含有A, B， 三个数据寄存器； 设备地址，每个设备地址中可含有A, B，C三个数据寄存器； 8，9位表示控制功能．如启动设备(s)、关闭设备(c)等； 位表示控制功能．如启动设备(s)、关闭设备(c)等 AC表示 AC表示CPU中的四个累加器。 表示CPU中的四个累加器 中的四个累加器。 上述I/O指令如用汇编语言写出时 指令“ 指令如用汇编语言写出时． 2,13” 上述I/O指令如用汇编语言写出时．指令“DOAS 2,13” 表示把AC2的内容输出到 号设备的 数据缓冲寄作器中， 的内容输出到12号设备的A 表示把AC2的内容输出到12号设备的A数据缓冲寄作器中， 同时启动13号设备工作 指令“ 号设备工作． 12” 表示把12 同时启动13号设备工作．指令“DICC 1, 12” 表示把12 号设备中C寄存器的数据送入CPU的 号累加器（AC1） 号设备中C寄存器的数据送入CPU的1号累加器（AC1）,并 关闭12号设备 号设备。 关闭12号设备。
三，程序查询输入/输出方式 程序查询输入/ 程序查询方式是利用程序控制实现CPU和I/O设备之间的数 程序查询方式是利用程序控制实现CPU和I/O设备之间的数 据传送．程序执行的动作如下： 据传送．程序执行的动作如下： (1)先向 (1)先向I/O设备发出命令字，请求进行数据传送； 先向I/O设备发出命令字 请求进行数据传送； 设备发出命令字， (2)从I/O接口读入状态宇 (2)从I/O接口读入状态宇； 接口读入状态宇； (3)检查状态字中的标志 看看数据文换是否可以进行； (3)检查状态字中的标志，看看数据文换是否可以进行； 检查状态字中的标志， (4)假如这个设备没有准备就绪 则第(2)、 (3)步重复进 (4)假如这个设备没有准备就绪，则第(2)、第(3)步重复进 假如这个设备没有准备就绪， 行准备好交换数据，发出准备就绪信号“Ready”为止。 行准备好交换数据，发出准备就绪信号“Ready”为止。 (5)CPU从I/O接口的数据缓存寄存器输入数据 (5)CPU从I/O接口的数据缓存寄存器输入数据．或将数据 接口的数据缓存寄存器输入数据． CPU输出至接口的数据缓冲寄存器 与此同时，CPU将接 输出至接口的数据缓冲寄存器． 从CPU输出至接口的数据缓冲寄存器．与此同时，CPU将接 口中的状态标志复位。 口中的状态标志复位。 示出了上述步骤的流程图和相应的程序． 图8．5示出了上述步骤的流程图和相应的程序．主程序去检 查状态字寄存器． I/O设备是否 准备就绪” 设备是否“ 查状态字寄存器．看I/O设备是否“准备就绪”．如果没有 准备就绪．则进行循环等待；如果已准备好． 准备就绪．则进行循环等待；如果已准备好．则执行数据交 然后再回到主程序。 换，然后再回到主程序。
在图8 3(b)的机器结构中 内存地址和I/O设备的地址 在图8．3(b)的机器结构中，内存地址和I/O设备的地址 的机器结构中， 是分开的．当访问内存时，由内存读、 是分开的．当访问内存时，由内存读、内存写两条控制线 控制；当访问I/O设备时 设备时， I/O读 I/O写两条控制 控制；当访问I/O设备时，由I/O读、I/O写两条控制 线控制．微型机Intel8080和Z80就是这类机器 就是这类机器． 线控制．微型机Intel8080和Z80就是这类机器．它有 专门的I/O指令组 指令组。 专门的I/O指令组。 2．输入/输出指令 输入/ 当用程序实现输入／输出传送时，I/O指令一般具有如 当用程序实现输入／输出传送时，I/O指令一般具有如 下功能： 下功能： (1)置 (1)置“1”或置“o”设备接口的某些控制触发器，用于 或置“ 设备接口的某些控制触发器， 控制设备进行某些动作、关闭设备、令磁带转动等． 控制设备进行某些动作、关闭设备、令磁带转动等． (2)测试设备的某些状态 (2)测试设备的某些状态，如“忙”、“准备就绪” 测试设备的某些状态， 准备就绪” 以便决定下一步的操作． 等．以便决定下一步的操作． (3)传送数据 当输入数据时， I/O设备中数据寄存器 (3)传送数据．当输入数据时，将I/O设备中数据寄存器 传送数据． 的内容送到CPU某一寄存器 当输出数据时． CPU中 某一寄存器； 的内容送到CPU某一寄存器；当输出数据时．将CPU中 寄存器的内容送到I/O设备的数据寄存器 设备的数据寄存器． 某—寄存器的内容送到I/O设备的数据寄存器．
输入/输出指今不仅用于传达数据和控制设备的启动 输入 输出指今不仅用于传达数据和控制设备的启动 与关闭，而且也用于测试设备的状态。如表8． 中的 与关闭，而且也用于测试设备的状态。如表 ．2中的 SKP指令是测试跳步指令，它是程序查询方式中常用的 指令是测试跳步指令， 指令是测试跳步指令 指令．其功能是测试I/O设备的状态标志 如“就绪” 设备的状态标志(如 就绪” 指令．其功能是测试 设备的状态标志 触发器)；若状态标志为“ 。则顺序执行下一条指令； 触发器 ；若状态标志为“o”。则顺序执行下一条指令； 若状态标志为“ ，则跳过下一条指令． 若状态标志为“1”，则跳过下一条指令． 二.程序查询方式的接口 程序查询方式的接口 诚如前面所述， 接口”是总线与I/O设备之间的一 诚如前面所述，“接口”是总线与 设备之间的一 个逻辑部件。它作为一个转换器．用以保证I/O设备用 个逻辑部件。它作为一个转换器．用以保证 设备用 计算机系统待性所要求的形式发送或接收信息． 计算机系统待性所要求的形式发送或接收信息． 由于主机和I/O设备之间进行数据传送的方式不同， 由于主机和 设备之间进行数据传送的方式不同， 设备之间进行数据传送的方式不同 因而接口的逻辑结构也相应有所不同。 因而接口的逻辑结构也相应有所不同。程序查询方式最 简单的．如图8． 所示 所示。 简单的．如图 ．4所示。 程序查询方式的接口电路应包括如下部分： 程序查询方式的接口电路应包括如下部分：
显然，这种方式的优点是CPU的操作可以和I/O设备操 的操作可以和I/O设备操 显然，这种方式的优点是CPU的操作可以和 作同步，且接口硬件比较简单．但缺点是． 作同步，且接口硬件比较简单．但缺点是．当程序进入 循环时，CPU只能踏步等待 不能处理其他任务。 只能踏步等待， 循环时，CPU只能踏步等待，不能处理其他任务。 为此在实际应用中做如下改近：CPU在执行主程序的过 为此在实际应用中做如下改近：CPU在执行主程序的过 促中可周期性地调用各I/O设备询问子程序 设备询问子程序． 促中可周期性地调用各I/O设备询问子程序．而询问子 程序依次测试各I/O设备的状态触发器 Ready” 设备的状态触发器“ 程序依次测试各I/O设备的状态触发器“Ready”．如 果某设备的Ready为 果某设备的Ready为“1”．则转去执行该设备的服务子 程序；如该设备的Ready为 程序；如该设备的Ready为“o”．则依次测试下一个设 示出了典型的程序查询流程图。 备。图8。6示出了典型的程序查询流程图。 设备服务子程序的主要功能是：(1)实现数据传送．输 设备服务子程序的主要功能是：(1)实现数据传送． 实现数据传送 入时， I/O指今将设备的数据送 指今将设备的数据送CPU某寄存器 某寄存器， 入时，由I/O指今将设备的数据送CPU某寄存器，再由 访内指令把守存器中的数据存入内存某单元；输出时。 访内指令把守存器中的数据存入内存某单元；输出时。 其过程正好相反．(2)修改内存地址 修改内存地址， 其过程正好相反．(2)修改内存地址，为下一次数据传送 做准备．(3)修改传送字节数 以便修改传送长度． 修改传送字节数。 做准备．(3)修改传送字节数。以便修改传送长度．(4) 进行状态分析或其他控制功能． 进行状态分析或其他控制功能．
1。设备选择电路 。 接到总线上的每个设备都预先给定设备地址码．CPU执行 接到总线上的每个设备都预先给定设备地址码． 执行 I/O指令时需要把指令中的 设备地址送到地址总线上， 指令时需要把指令中的J设备地址送到地址总线上 指令时需要把指令中的 设备地址送到地址总线上， 用以指示CPU要选择的设备．每个设备接口电路都包含 要选择的设备． 用以指示 要选择的设备 一个设备选择电路． 一个设备选择电路．用它判别地址总线上呼叫的设备施不 是本设备．如果是，本设备就进入工作状态，否则不予理 是本设备．如果是，本设备就进入工作状态， 睬．设备选择电路实际上是设备地址的译码器． 设备选择电路实际上是设备地址的译码器． 2． 2．数据缓冲寄存器 当输入操作时，用数据缓冲寄存器来存放从I／ 设备读出 当输入操作时，用数据缓冲寄存器来存放从 ／O设备读出 的数据．然而送往CPU;当输出操作时。用数据缓冲寄存 当输出操作时。 的数据．然而送往 当输出操作时 器来停放CPU近来的数据，以便送给 近来的数据， 设备输出． 器来停放 近来的数据 以便送给I/O设备输出． 设备输出 3。设备状态位（标志） 。设备状态位（标志） 设备状态位是接口中的标志触发器， 设备状态位是接口中的标志触发器，如“忙”、“准备就 错误” 用来标志设备的工作状态． 绪”、“错误”等。用来标志设备的工作状态．以便接口 对外设进行监视．一旦CPU用程序询问 用程序询问I/O设备时，将 设备时， 对外设进行监视．一旦 用程序询问 设备时 状态位信息取至CPU进行分析． 进行分析． 状态位信息取至 进行分析
8．2ห้องสมุดไป่ตู้程序查询方式
程序查询方式又叫程序控制I/O方式 在这种方式中． 程序查询方式又叫程序控制I/O方式．在这种方式中．数 方式． 据在CPU相外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制 相外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制， 据在CPU相外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制， 是在CPU主动控制下进行的 当输入／输出时，CPU暂 主动控制下进行的． 是在CPU主动控制下进行的．当输入／输出时，CPU暂 停执行本程序，转去执行输入／输出的服务程序， 停执行本程序，转去执行输入／输出的服务程序，根据服 务程序中的I/O指令进行数据传送 指令进行数据传送． 务程序中的I/O指令进行数据传送． 这是一种最简单、最经济的输入／输出方式． 这是一种最简单、最经济的输入／输出方式．它只需要 很少的硬件，因此大多数机器特别是在微、小型机中， 很少的硬件，因此大多数机器特别是在微、小型机中，常 用程序查询方式来实现低速设备的输入／输出管理。 用程序查询方式来实现低速设备的输入／输出管理。 设备编制和I/O指令 一，设备编制和I/O指令 1. 设备编址 用程序实现输入／输出传送的机器，根据其结构特点， 用程序实现输入／输出传送的机器，根据其结构特点， 外围设备有两种不同的编址方法： 外围设备有两种不同的编址方法：统一编址法和单独编址 法．