第7 章主机与外部设备的信息交换
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
计算机导论-第7章 外围设备
中的脉冲电流，可把一位二进制代 码转换成载磁体存储元的不同剩磁 用磁头读出线圈，可将由存储元的 不同剩磁状态表示的二进制代码转 换成电信号输出。这就是磁表面存 ❖ 磁层上的存储元被磁化后，它可以 供多次读出而不被破坏。当不需要 这批信息时，可通过磁头把磁层上 所记录的信息全部抹去，称之为写 “0”。通常，写入和读出是合用一 个磁头，故称之为读写磁头。每个 读写磁头对应着一个信息记录磁道。
▪ 一个是将磁头定位至所要求的磁道上所需的时间，称为找道时间； ▪ 第二个是找道完成后至磁道上需要访问的信息到达磁头下的时间，
称为等待时间，这两个时间都是随机变化的，因此往往使用平均 值来表示，平均找道时间是最大找道时间与最小找道时间的平均 值。平均等待时间和磁盘转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间 的一半来表示。 ▪
面存储器也有缺点，主要是存取速度较慢，机械结构 复杂，对工作环境要求较高。 ❖ 磁表面存储器由于存储容量大，位成本低，在计算机系统 中作为辅助大容量存储器使用，用以存放系统软件、大型 文件、数据库等大量程序与数据信息。
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7.2磁盘存储设备
❖ 磁表面存储器的读写原理 见图
➢ 写操作：当写线圈中通过一定 方向的脉冲电流时，铁芯内就 产生一定方向的磁通。
❖ 主机与磁盘驱动器交换数据的控制逻辑见下图(b)。磁盘上 的信息经读磁头读出以后送读出放大器，然后进行数据与
据缓冲器，经DMA(直接存储器传送)控制将数据传送到主
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7.2磁盘存储设备
四、磁盘上信息的分布 盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘
第7章输入输出习题参考解答
第7章思考题与习题参考答案1．计算机的I/O系统的功能是什么？它由哪几个部分组成？答：计算机的I/O系统，主要用于解决主机与外部设备间的信息通讯，提供信息通路，使外围设备与主机能够协调一致地工作。
计算机的I/O系统由I/O硬件和I/O软件两大部分组成。
其中I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。
I/O软件包括：用户的I/O程序、设备驱动程序、设备控制程序。
2．I/O硬件包括哪几个部分？各部分的作用是什么？答：I/O硬件包括：系统总线、I/O接口、I/O设备及设备控制器。
系统总线的作用是为CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输提供通路。
I/O接口通常是指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的控制软件。
它用于在系统总线和外设之间传输信号，并起缓冲作用，以满足接口两边的时序要求。
I/O设备的作用是为主机与外部世界打交道提供一个工具。
设备控制器用来控制I/O设备的具体动作，不同的I/O设备需要完成的控制功能不同。
3．什么是用户I/O程序？什么是设备驱动程序？什么是设备控制程序？答：用户I/O程序是指用户利用操作系统提供的调用界面编写的具体I/O设备的输入输出程序。
例如用户编写的用打印机输出文本的程序。
设备驱动程序是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。
可以说相当于操作系统与硬件的接口，操作系统只有通过这个接口，才能控制硬件设备的工作，假如某设备的驱动程序未能正确安装，便不能正常工作。
设备控制程序就是驱动程序中具体对设备进行控制的程序。
设备控制程序通过接口控制逻辑电路，发出控制命令字。
命令字代码各位表达了要求I/O设备执行操作的控制代码，由硬件逻辑解释执行，发出控制外设的有关控制信号。
4．说明设计I/O系统的三个要素的具体内容。
答：设计I/O系统应该考虑如下三个要素：①数据定位： I/O系统必须能够根据主机提出的要求进行设备的选择，并按照数据在设备中的地址找到相应的数据。
计算机基础第章练习题
一．关于计算机的诞生与发展一般认为，世界上第一台电子数字计算机诞生于_____。
年年年年下列关于世界上第一台电子计算机ENIAC的叙述中，错误的是_____。
A.世界上第一台计算机是1946年在美国诞生的B.它主要采用电子管作为主要电子器件C.它主要用于军事目的和科学计算，例如弹道计算D.确定使用高级语言进行程序设计目前，微型计算机中广泛采用的电子元器件是_____。
A.电子管B.晶体管C.小规模集成电路D.大规模和超大规模集成电路早期的计算机体积大、耗电多、速度慢，其主要原因是制约于_____。
A.元材料B.工艺水平C.设计水平D.元器件-----早期的计算机元器件是电子管，其体积大、耗电多。
二．计算机的分类1.计算机可分为数字计算机、模拟计算机和数模混合计算机，这种分类是依据_____。
A.功能和用途B.处理数据的方式（或处理数据的类型）C.性能和规律D.使用范围电子计算机按规模和处理能力划分，可以分为____。
A.数字电子计算机和模拟电子计算机B.通用计算机和专用计算机C.巨型计算机、中小型计算机和微型计算机D.科学与过程计算计算机、工业控制计算机和数据计算机个人计算机简称PC机，这种计算机属于____。
A.微型计算机B.小型计算机C.超级计算机D.巨型计算机三．计算机的主要特点1.计算机的主要特点是_____。
A.运算速度快、存储容量大、性能价格比低B.运算速度快、性能价格比低、程序控制C.运算速度快、自动控制、可靠性高D.性能价格比低、功能全、体积小以下不属于电子数字计算机特点的是_____。
A.通用性强B.体积庞大C.计算精度高D.运算快速现代计算机之所以能够自动、连续地进行数据处理，主要是因为_____。
A.采用了开关电路B.采用了半导体器件C.采用了二进制D.具有存储程序的功能下列各项中，在计算机主要的特点中尤其最重要的工作特点是_____。
A.存储程序与自动控制----对！这是最主要的一点，是计算机自动执行程序的原因所在。
第七章 信息系统、信息设备和保密设施设备管理制度
第七章信息系统、信息设备和保密设施设备管理制度一、总则1.为加强和规范公司信息系统、信息设备和存储设备的保密管理工作，确保国家秘密的安全，根据国家相关法规和《涉密信息系统集成资质保密标准》要求，结合公司实际，制定本规定。
2.本规定适用于公司范围内的信息系统、信息设备和存储设备的保密管理工作。
本规定所称信息系统、信息设备和存储设备是指公司在日常工作中配备和使用的各类应用系统、服务器、计算机、网络设备、外部设施设备、存储介质、办公自动化设备、声像设备和安全保密产品。
3.信息设备包括：服务器、终端、堡垒机、交换机、路由器、网关、网闸、VPN设备、KVM设备、各类台式计算机、便携式计算机、各种工作站、非线性编辑机、工业控制机、打印机、制图机、绘图仪、扫描仪、投影仪等。
4.存储设备包括：移动硬盘、光盘、U盘、软盘、存储卡、记忆棒等。
5.安全保密产品包括：计算机病毒查杀工具、密码产品、身份鉴别设备（IC卡、USB Key、指纹仪等）、访问控制设备、输入输出控制产品、安全审计系统、入侵监测系统、边界控制和防护系统、电磁辐射和传导泄漏发射防护产品、存储保护系统、信息消除工具、移动存储设备销毁工具、检查工具等。
6.信息设备和存储设备的保密管理工作，遵循“谁主管，谁负责”和“谁使用，谁负责”的原则，明确制度、分清职责、分级管理、逐级落实、责任到人。
7.本单位没有建设涉密信息系统，采用单台计算机处理涉密信息。
二、信息设备和保密设施设备管理要求1.计算机安全保密管理员负责信息系统、信息设备和存储设备的运行维护及信息系统、信息设备和存储设备的安全保密管理；该岗位组织制定由信息安全策略、管理制度和操作规程等组成的信息安全保密管理体系文件，维护工作的操作内容和处理过程应留有工作记录和日志文档，并妥善保存，组织对信息系统、信息设备和存储设备的安全保密检查。
2.各部门主管领导对本部门信息系统、信息设备和存储设备的保密管理工作负领导责任，信息系统、信息设备和存储设备的责任人和使用人员负直接责任。
计算机组成原理(第4版)课件第7章 总线(第4版)
7.4 总线标准
总线的标准制定通常有两种途径，一 种是由具有权威性的国际标准化组织制定 并推荐使用的，称为正式标准；另一种是 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出，而又被业内其他厂家认可并 广泛使用的标准，即所谓事实标准，这些 标准可能需要经过一段时间的使用，被厂 商提供给有关组织讨论之后才能成为正式 标准。
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2.总线事务
通常把在总线上一对设备之间的一次信
息交换过程称为一个“总线事务”，把发出
总线事务请求的部件称为主设备，与主设备
进行信息交换的对象称为从设备。例如CPU
要求读取存储器中某单元的数据，则CPU是
主设备，而存储器是从设备。总线事务类型
通常根据它的操作性质来定义，典型的总线
事务类型有“存储器读”、“存储器写”、
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7.4.1 系统总线标准
通常，微机的系统总线都做成多个插 槽的形式，各插槽引脚通过总线连在一起。 总线接口引脚的定义、传输速率的设定、 驱动能力的限制、信号电平的规定、时序 的安排以及信息格式的约定等，都有统一 的标准。
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7.4.1 系统总线标准（续）
1.PC/XT总线
PC/XT总线是早期PC/XT微机所配备 的系统总线，是9位总线标准。
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7.1 总线概述
总线是一组能为多个部件分时共享的 公共信息传送线路。共享是指总线上可以 挂接多个部件，各个部件之间相互交换的 信息都可以通过这组公共线路传送；分时 是指同一时刻总线上只能传送一个部件发 送的信息。
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7.1 .1 总线的基本概念
总线采用分时共享技术，当总线空闲 （所有部件都以高阻状态连接在总线上） 时，如果有一个部件要与目的部件通信， 则发起通信的部件驱动总线，发出地址和 数据。其他以高阻状态连接在总线上的部 件如果收到与自己相符的地址信息后，即 接收总线上的数据。发送部件完成通信后， 将总线让出（输出变为高阻态）。
计算机操作系统【第七章】 汤子瀛版
计算机操作系统【第七章】1．试画出微机和主机中常采用的I/O系统结构图。
微机中常采用的I/O系统结构图为：主机中常采用的I/O系统结构图为：2．试说明设备控制器的构成。
设备控制器的构成如图所示：由上图可见，设备控制器由以下三部分组成：（1）设备控制器与处理机的接口，该接口用于实现CPU与设备控制器之间的通信，提供有三类信号线：数据线、地址线和控制线。
（2）设备控制器与设备的接口，可以有一个或多个接口，且每个接口连接一台设备。
每个接口都存在数据、控制和状态三种类型的信号。
（3）I/O逻辑，用于实现对设备的控制。
其通过一组控制线与处理机交互，处理机利用该逻辑向控制器发送I/O命令，I/O逻辑对收到的命令进行译码。
3．为了实现CPU与设备控制器之间的通信，设备控制器应具有哪些功能？为了实现CPU与设备控制器之间的通信，设备控制器应具有如下功能：（1）接受和识别命令。
CPU可以向控制器发送多种不同的命令，设备控制器应能接收并识别这些命令。
设置控制寄存器来存放所接收的命令和参数。
（2）数据交换，指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。
设置数据寄存器来存放有关数据。
（3）设备状态的了解和报告。
控制器记录下所连接设备的状态以供CPU了解。
为此，要在控制器中设置一状态寄存器，用其中的每一位反映设备的某一状态。
（4）地址识别。
配置地址译码器以便于正确识别设备地址。
4．分别就字节多路通道、数据选择通道和数组多路通道进行解释。
①字节多路通道含有许多非分配型子通道分别连接在低、中速I/O设备上，子通道按时间片轮转方式共享主通道，按字节方式进行数据传送。
具体而言，当第一个子通道控制其I/O 设备完成一个字节的交换后，便立即腾出字节多路通道（主通道），让给第二个子通道使用；当第二个子通道也交换完一个字节后，又依样把主通道让给第三个子通道使用，以此类推。
转轮一周后，重又返回由第一个子通道去使用主通道。
②数组选择通道只含有一个分配型子通道，一段时间内只能执行一道通道程序、控制一台设备按数组方式进行数据传送。
《计算机组成原理》8-输入输出系统
允许中断３
INTA &
&
&
允许中断４ &
&
&
&
1
1
1
1
INTR1
INTR2
INTR3
（ b） 串 行 优 先 链 中 断 排 队 线 路
INTR4
&
至下一级
≥1
INT
程序中断方式
2、中断的处理过程
✓ 软件排队的基本做法是：当CPU访问到 INT0
中
有中断请求时，则保留好中断断点后立
断 服
即进入软件排队程序的入口。从最高优
✓ 中断排队的实现 可以用硬件排队或软件排队两种方法来实现
➢ 硬件排队方式 硬件排队的基本特点是，优先级别高的中断源提出中 断请求后，就自动封锁优先级别较低的中断源的中断请求
➢ 软件排队方式 软件排队是通过编写查询程序实现的。
程序中断方式
2、中断的处理过程
➢ 硬排队方式 I N T R0
INTR1 1
程序直接控制方式
2、条件传送方式
✓ 通过程序查询接口中的状态来控制数据传送的方式，也被称为程序查询 方式。
✓ 程序查询方式中，在执行一次有效的数据传送操作之前，必须对外部设 备的状态进行查询，如果外部设备准备就绪，才能执行数据传送操作。
程序直接控制方式
2、条件传送方式
检查状态标记
N 准备就绪？ Y 执行数据传送
I/O接口
1、接口的概念
✓ 介于主机与外部设备之间的一种缓冲电路称为I/O接口电路，简称I/O接口
（Interface）
✓ 对于主机，I/O接口提供了外部设备的工作状态及数据；对于外部设备，I/O
计算机导论第七章-计算机网络基础知识
诞生于20世纪50年代。由一台中央主机通过通信线路连接大量的地理上分散的终端，构 成面向终端的通信网络，也称为远程联机系统。这是计算机网络的雏形，如图7-1所示。
图7-1 远程联机系统
远程联机系统最突出的特点是：终端无独立的处理能力，单向共享主机的资源(硬件、软 件)，所以称为面向终端的计算机网络。这种网络结构属集中控制方式，可靠性低。
2．环型拓扑网络
节点通过点到点通信线路连接成闭合环路，如图7-7所示，环中数据将沿一个方向单 向传送。
图7-7 环型拓扑结构
网络结构简单，传输延时确定，但是环中某一个节点以及节点与节点之间的通信线 路出现故障，都会造成网络瘫痪。 环型网络中，网络节点的增加和移动以及环路的维护和管理都比较复杂。
一般用微型计算机通过高速通信线路相连，数据传输速率较快，通常在10 Mbit/s以上。但 其覆盖范围有限，是一个小的地理区域（例如：办公室、大楼和方圆几公里远的地域）内的 专用网络。局域网的目的是将个别的计算机、外围设备和计算机系统连接成一个数据共享集 体，软件控制着网上用户之间的相互联系和信息传输。局域网结构如图7-4所示：
研究网络体系结构的目的：定义计算机网络各个组成部分的功能，以便在统一的原则指 导下进行网络的设计、建造、使用和发展。
7.5.2 网络协议的概念
1. 什么是网络协议
网络协议就是为进行网络中的数据通信或数据交换而建立的规则、标准或约定。
连网的计算机以及网络设备之间要进行数据与控制信息的成功传递就必须共同遵守 网络协议。
算方式，通过这种方式，共享的软、硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设 备。其核心思想是：将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资 源池向用户按需服务。
计算机组成原理习题 第七章
第七章一．填空题1 CPU响应中断时需要保存当前现场，这里现场指的是和的内容，它们被保存到中。
2在中断服务程序中，保护和恢复现场之前需要中断。
3 DMA只负责总线上进行数据传送，在DMA写操作中，数据从传送到。
4总线的裁决方式速度最高。
5某机有四个中断源，优先顺序按1→2→3→4降序排列，若想将中断处理次序改为3→1→4→2，则1、2、3、4中断源对应地屏蔽字分别是、、和。
6 I/O接口电源通常具有、、和功能。
7 I/O的编址方式可分为和两大类，前者需有独立的I/O指令，后者可通过指令和设备交换信息。
8主机与设备交换信息的控制方式中，方式主机与设备是串行工作的，方式和方式主机与设备是并行工作的，且方式主程序与信息传送是并行进行的。
9 I/O与主机交换信息的方式中，和都需通过程序实现数据传送，其中体现CPU与设备是串行工作的。
10 CPU响应中断时要保护现场，包括对和的保护，前者通过实现，后者可通过实现。
11一次中断处理过程大致可分为、、、和等五个阶段。
12 在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是、、和。
13 中断接口电路通过总线将向量地址送至CPU.14 I/O与主机交换信息共有、、、和五种控制方式。
15 单重中断的中断服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
16 多重中断的终端服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
二．选择题1.将外围设备与主存统一编址，一般是指。
A. 每台设备占一个地址码B．每个外围接口占一个地址码C．接口中的有关寄存器各占一个地址码D．每台外设由一个主存单元管理2.主机与设备传送数据时，采用，主机与设备是串行工作的。
A. 程序查询方式B．中断方式C．DMA方式D．通道方式3.当有中断源发出请求时，CPU可执行相应的中断服务程序。
提出中断请求的可以是。
A. 通用寄存器B．专用寄存器C．外部事件D．cache4.在中断周期，CPU主要完成以下工作：。
第7章 输入输出接口技术
DMA控制器来管理，CPU可去干其他工作（但不能访
问系统总线）。
CPU
HOLD HLDA
DRQ DMA控制器 AEN IOW DACK
MEMR
AEN IOW
MEMR IOR
存储器
输出设备
图7-7 DMA传送原理示意图
通常，DMA控制器应该具备以下功能：
能向CPU发出要求控制总线的DMA请求信号DRQ；
7.1.3 I/O端口的编址方式
接口中的寄存器又叫做I/O端口，每一个端口有一个编 号，叫做端口号，又叫端口地址。数据寄存器就是数据端 口，用于对来自CPU和外设的数据起缓冲作用。状态寄存器 就是状态端口，用来存放外部设备或者接口部件本身的状 态。CPU通过对状态端口的访问和测试，可以知道外部设备 或接口本身的当前状态。控制寄存器就是控制端口，用来 存放CPU发出的控制信息，以控制接口和外部设备的动作。 也可以说，CPU与外部设备之间传送信息都是通过数据总线 写入端口或从端口中读出的，所以，CPU对外部设备的寻址， 实质上是对I/O端口的寻址。
（如标志位、其它寄存器等）和断点。在中断结束
返回时，再恢复现场和断点，继续执行原来的程序。
7.2.4 DMA控制方式 DMA（Direct Memory Access）传送方式又称为直 接存储器存取方式，实际上就是在存储器与外设间开辟 一条高速数据通道，使外设与内存之间直接交换数据。 这一数据通道是通过DMA控制器来实现的。在DMA传
第7章 基本输入/输出 接口技术
本章主要教学内容
输入输出接口技术的概念和功能
CPU与I/O接口之间传递的信息类型及I/O 端口的编址方式 CPU与外部设备之间数据传送方式的原理、 特点及应用
第七章信息系统、信息设备和保密设施设备管理制度
第七章信息系统、信息设备和保密设施设备管理制度第七章信息系统、信息设备和保密设施设备管理制度⼀、总则1.为加强和规范公司信息系统、信息设备和存储设备的保密管理⼯作，确保国家秘密的安全，根据国家相关法规和《涉密信息系统集成资质保密标准》要求，结合公司实际，制定本规定。
2.本规定适⽤于公司范围内的信息系统、信息设备和存储设备的保密管理⼯作。
本规定所称信息系统、信息设备和存储设备是指公司在⽇常⼯作中配备和使⽤的各类应⽤系统、服务器、计算机、⽹络设备、外部设施设备、存储介质、办公⾃动化设备、声像设备和安全保密产品。
3.信息设备包括：服务器、终端、堡垒机、交换机、路由器、⽹关、⽹闸、VPN设备、KVM设备、各类台式计算机、便携式计算机、各种⼯作站、⾮线性编辑机、⼯业控制机、打印机、制图机、绘图仪、扫描仪、投影仪等。
4.存储设备包括：移动硬盘、光盘、U盘、软盘、存储卡、记忆棒等。
5.安全保密产品包括：计算机病毒查杀⼯具、密码产品、⾝份鉴别设备（IC卡、USB Key、指纹仪等）、访问控制设备、输⼊输出控制产品、安全审计系统、⼊侵监测系统、边界控制和防护系统、电磁辐射和传导泄漏发射防护产品、存储保护系统、信息消除⼯具、移动存储设备销毁⼯具、检查⼯具等。
6.信息设备和存储设备的保密管理⼯作，遵循“谁主管，谁负责”和“谁使⽤，谁负责”的原则，明确制度、分清职责、分级管理、逐级落实、责任到⼈。
7.本单位没有建设涉密信息系统，采⽤单台计算机处理涉密信息。
⼆、信息设备和保密设施设备管理要求1.计算机安全保密管理员负责信息系统、信息设备和存储设备的运⾏维护及信息系统、信息设备和存储设备的安全保密管理；该岗位组织制定由信息安全策略、管理制度和操作规程等组成的信息安全保密管理体系⽂件，维护⼯作的操作内容和处理过程应留有⼯作记录和⽇志⽂档，并妥善保存，组织对信息系统、信息设备和存储设备的安全保密检查。
2.各部门主管领导对本部门信息系统、信息设备和存储设备的保密管理⼯作负领导责任，信息系统、信息设备和存储设备的责任⼈和使⽤⼈员负直接责任。
内蒙古工业大学现代交换网络现代交换技术--第7章路由与IP交换技术
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（3）处理差错与控制报文：处理路 由、流量控制、拥塞控制等问题。
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•网络层提供的其他协议主要有以下几种。
（1）地址转换协议（ARP）：将IP 地址转换成底层网络的物理地址。 （2）逆向地址转换协议（RARP）： 与ARP的功能相反，用于将物理地址 转换成IP地址。
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（9）RST（Reset） （10）SYN（Synchronous） （11）FIN（Final） （12）窗口
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（13）校验和 （14）紧急指针 （15）选项
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2．UDP
• 用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）是一个很简单的协议，仅通过端 口向上层提供复用功能。
199.1.1.0/25 （拥有100台计算机的部门1用此网络） 199.1.1.128/25
11000111.00000001.00000001.1|0|000000 11000111.00000001.00000001.1|1|000000 (b)
199.1.1.128/26（拥有50台计算机的部门2用此网络） 199.1.1.192/26
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• IPv6扩充了IPv4的地址空间，对IPv4协议 的很多方面做了改进。 • 与IPv4相比，IPv6具有更大的地址空间、 更高的安全性、可管理性更好，对QoS和 多播技术的支持也更好。
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• IPv6目前主要用于科研和实验网，大规模 应用还有待时日。 • 后续章节中除特别说明外，均以IPv4为基 础进行介绍。
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• 下一个路由器收到数据包，同样进行拆包 和打包，在路由表中寻找合适的路径，把数 据送出本地接口，直到将数据包最终交给与 目的主机在同一物理网络上的路由器为止。
第七章计算机网络知识点总结
第七章计算机网络7.1计算机网络概述1、计算机网络是指将一群具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体被互联起来，在通信软件的支持下，实现计算2、物理连接：计算机网络由计算机系统、通信链路和网络节点组成。
逻辑功能：把计算机网络分成通信子网和资源子网两个子网。
3、4、5、计算机网络的分类：网络的覆盖范围、拓扑结构、传输介质、使用性质。
按传输介质划分：有线网、无线网有线网传输介质：双绞线和同轴电缆紧急简便，但传输距离短。
管线传输距离远，传输率高，但成本高。
无线网无线电波或红外线为传输介质，另外还有卫星数据通信网。
付费，属于经营性网络，商家建造维护，消费者付费使用。
6、网络协议：各个独立的计算机系统之间达成某种默契，严格遵守事先约定好的一整套通信规程，要交换的数据格式、控制信息的格式、控制功能以及通信过程中事件执行的顺序等的通信规程。
网络协议的三个要素：语法、语义、时序7、 协议分层：对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是层次结构，层与层之间相对独立，各层完成特定的功能，每一层都为上一层提供某种服务。
8、 网络体系结构：1）开放系统互联参考模型（OSI ）,将整个网络划分为7个层次——物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
2）TCP/IP 参考模型：是一组协议，一个完整的体系结构，考虑了网络互联问题。
主机A 主机B信息交换单位Message (信息报文）Message Message Message Packet （分组）Frame （帧）Bits （二进制流）传输介质路由器路由器传输介质7.2计算机网络的硬件与软件组成本地连接：利用网卡和网线与局域网连接。
IPConfig命令用于检查当前TCP/IP网络中的配置情况。
Ping<要连接的主机的IP地址>：命令用于监测网络连接是否正常。
Tracert目的主机的IP地址或主机名：判定数据到达目的主机所经过的路径，显示路径上各个路由器的信息。
微机原理与接口技术李珍香版课后习题1-10章参考答案
习题一微型计算机系统主要由哪些部分组成参考答案：微型计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
微型计算机中的CPU由哪些部件组成各部件的功能是什么参考答案：微型计算机中的CPU由运算器、控制器、寄存器组等部件组成。
其中运算器也称算术逻辑单元（ALU），主要用来完成对数据的运算（包括算术运算和逻辑运算）；控制器是控制部件，它能自动、逐条地从内存储器中取指令，将指令翻译成控制信号，并按时间顺序和节拍发往其它部件，指挥各部件有条不紊地协同工作。
微机的数据输入/输出、打印、运算处理等一切操作都必须在控制器的控制下才能进行。
寄存器组是微处理器内部的一组暂时存储单元，主要起到数据准备、调度和缓冲的作用，寄存器的访问速度要比存储器快得多。
微型计算机硬件结构由哪些部分组成各部分的主要功能是什么参考答案：微型计算机的硬件结构主要由微处理器、内存储器、输入/输出接口电路、输入/输出设备及系统总线组成。
其中微处理器是微型计算机的核心部件，其主要功能是负责统一协调、管理和控制系统中的各个部件有机地工作；内存储器的主要功能是用来存储微机工作过程中需要操作的数据、程序，运算的中间结果和最后结果，具有存数和取数的功能；输入/输出（I/O）接口电路的功能是完成主机与外部设备之间的信息交换；I/O设备是用户与微机进行通信联系的主要装置，其中输入设备是把程序、数据、命令转换成微机所能识别接收的信息，然后输入给微机；输出设备是把CPU计算和处理的结果转换成人们易于理解和阅读的形式，然后输出到外部。
微机的系统总线实现将CPU、存储器和外部设备进行连接，共有数据总线、地址总线和控制总线三种，其中数据总线主要用来实现在CPU与内存储器或I/O 接口之间传送数据；地址总线是由CPU输出用来指定其要访问的存储单元或输入/输出接口的地址的；控制总线；控制总线用于传送控制信号、时序信号和状态信息，实现CPU的工作与外部电路的工作同步。
微型计算机的主要性能指标有哪些参考答案：微型计算机的主要性能指标有字长、存储容量、运算速度、存取时间和存取周期、可靠性和可维护性、性能价格比等。
计算机组成原理习题第七章
计算机组成原理习题第七章第七章一．填空题1CPU响应中断时需要保存当前现场，这里现场指的是和的内容，它们被保存到中。
2在中断服务程序中，保护和恢复现场之前需要中断。
3DMA只负责总线上进行数据传送，在DMA写操作中，数据从传送到4总线的裁决方式速度最高。
5某机有四个中断源，优先顺序按1→2→3→4降序排列，若想将中断处理次序改为3→1→4→2，则1、2、3、4中断源对应地屏蔽字分别是、、和6I/O接口电源通常具有、、和功能。
7I/O的编址方式可分为和两大类，前者需有独立的I/O指令，后者可通过指令和设备交换信息。
8主机与设备交换信息的控制方式中，方式主机与设备是串行工作的，方式和方式主机与设备是并行工作的，且方式主程序与信息传送是并行进行的。
9I/O与主机交换信息的方式中，和都需通过程序实现数据传送，其中体现CPU与设备是串行工作的。
10CPU响应中断时要保护现场，包括对和的保护，前者通过实现，后者可通过实现。
11一次中断处理过程大致可分为、、、和等五个阶段。
12在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是、、和13中断接口电路通过总线将向量地址送至CPU.14I/O与主机交换信息共有、、、和五种控制方式。
15单重中断的中断服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
16多重中断的终端服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
二．选择题1.将外围设备与主存统一编址，一般是指A.每台设备占一个地址码B．每个外围接口占一个地址码C．接口中的有关寄存器各占一个地址码D．每台外设由一个主存单元管理2.主机与设备传送数据时，采用，主机与设备是串行工作的。
A.程序查询方式B．中断方式C．DMA方式D．通道方式3.当有中断源发出请求时，CPU可执行相应的中断服务程序。
提出中断请求的可以是A.通用寄存器B．专用寄存器C．外部事件D．cache4.在中断周期，CPU主要完成以下工作：A.关中断，保护断点，发中断响应信号并形成中断服务程序入口地址B.开中断，保护断点，发中断响应信号并形成中断服务程序入口地址C．关中断，执行中断服务程序D．开中断，执行中断服务程序5.CPU响应在中断的时间是A.一条指令结束B．外设提出中断C．取指周期结束D．任一机器周期结束6.向量中断是A.外设提出中断B．由硬件形成中断服务程序入口地址C．由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址D．以上都不对7.中断允许触发器用于A.向CPU发中断请求B．指示正有中断在进行C．开放或关闭中断系统D．指示中断处理结束8.以下论述正确的是A.CPU响应中断期间仍执行原程序B．在中断过程中，若又有中断源提出中断请求，CPU立即响应C．在中断响应中，保护断点、保护现场应由用户编程完成D．在中断响应中，保护断点是由中断隐指令自动完成的9.DMA方式是在之间建立一条直接数据通路。
计算机组成原理习题第七章
第七章一．填空题1 CPU响应中断时需要保存当前现场，这里现场指的是和的内容，它们被保存到中。
2在中断服务程序中，保护和恢复现场之前需要中断。
3 DMA只负责总线上进行数据传送，在DMA写操作中，数据从传送到。
4总线的裁决方式速度最高。
5某机有四个中断源，优先顺序按1→2→3→4降序排列，若想将中断处理次序改为3→1→4→2，则1、2、3、4中断源对应地屏蔽字分别是、、和。
6 I/O接口电源通常具有、、和功能。
7 I/O的编址方式可分为和两大类，前者需有独立的I/O指令，后者可通过指令和设备交换信息。
8主机与设备交换信息的控制方式中，方式主机与设备是串行工作的，方式和方式主机与设备是并行工作的，且方式主程序与信息传送是并行进行的。
9 I/O与主机交换信息的方式中，和都需通过程序实现数据传送，其中体现CPU与设备是串行工作的。
10 CPU响应中断时要保护现场，包括对和的保护，前者通过实现，后者可通过实现。
11一次中断处理过程大致可分为、、、和等五个阶段。
12 在DMA方式中，CPU和DMA控制器通常采用三种方法来分时使用主存，它们是、、和。
13 中断接口电路通过总线将向量地址送至CPU.14 I/O与主机交换信息共有、、、和五种控制方式。
15 单重中断的中断服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
16 多重中断的终端服务程序的执行顺序为、、、和中断返回。
二．选择题1.将外围设备与主存统一编址，一般是指。
A. 每台设备占一个地址码B．每个外围接口占一个地址码C．接口中的有关寄存器各占一个地址码D．每台外设由一个主存单元管理2.主机与设备传送数据时，采用，主机与设备是串行工作的。
A. 程序查询方式B．中断方式C．DMA方式D．通道方式3.当有中断源发出请求时，CPU可执行相应的中断服务程序。
提出中断请求的可以是。
A. 通用寄存器B．专用寄存器C．外部事件D．cache4.在中断周期，CPU主要完成以下工作：。
《计算机组成原理》7-总线
PC CPU
接口 主存
外部设备
7.2.1 单总线结构
使用单总线在CPU和内存之间传数据 在单总线系统中，访存指令与输入/输出指令在形式上完全相同，区别仅在于地址 的数值。这就是说，对输入/输出设备的操作，完全和内存的操作方法一样来处理。 这样，当CPU把指令的地址字段送到总线上时，如果该地址字段对应的地址是主 存地址，则主存予以响应。此时，在CPU和主存之间将发生数据传送，而数据传 送的方向由指令的操作码决定，其过程如图所示。
7.1.2 总线的分类
计算机系统中使用的总线可分成3类。 1.片内总线 片内总线是芯片内部的总线，计算机系统中各部件内部传送信息的通路。例如运 算器内部寄存器与寄存器之间、寄存器与算逻运算单元（ALU）之间的传送通路， 通常称之为内部总线。 2.系统总线 计算机系统中个部件之间传送信息的通路。例如CPU与主存储器之间，CPU与I/O 接口之间传送信息的通路，通常称之为“系统总线”，由于这些部件通常都制作 在各个插件板上，故又叫作板级总线（在一块电路板上各芯片之间的连线）和板 间总线。
7.1.1存储器分类
3.总线特性 总线特性是指机械特性（尺寸、形状）、电气特性（传输方向和有效的电平范 围）、功能特性(每根传输线的功能）和时间特性（信号和时序的关系）。 4.总线的猝发传输方式 在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式叫作猝发传送。 5.总线上信息传输方式 在计算机中，总线上的信息传输一般有串行、并行、并串行、分时四种方式。
小结 总线的基本概念和分类
总线基本概念 总线的分类
7.2总线结构
01
单总线结构
02
多总线结构
7.2.1 单总线结构
在许多微小型计算机中，将CPU、主存和I/O设备连接在一条单一的系统总线上， 叫作单总线结构，如图所示。
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§7.3.3 中断过程
1、中断请求
将中断请求信号传送到CPU可采用两类传 送模式：单独请求和公共请求。
2、中断判优与屏蔽
（1）现行程序与中断请求之间的判优 （2）中断请求之间的判优
3、中断响应
（1）发中断响应信号、查询中断源 （2）关中断 （3）保存断点 （4）取中断向量
4、中断处理
（1）保护现场 （2）送新屏蔽字并开中断 （3）进行具体中断服务 （4）关中断并恢复现场 （5）开中断并返回
1、I/O接口的基本功能
（1）寻址
（2）数据缓冲 （3）预处理
（具体内容见教材P304页）
（4）控制功能
3、I/O接口的分类：
（1）按数据传送格式划分
并行接口——是指接口与系统总线之间、 接口与外设之间均按并行方式传送数据。
串行接口——是指接口与外设之间采取 串行方式传送数据，接口与系统总线之 间仍按并行方式进行传送。
2、DMA传送阶段
（1）DMA请求
（2）DMA响应
（3）DMA传送
3、善后处理阶段
作业
作业本上的内容。
踏实，奋斗，坚持，专业，努力成就 未来。20.12.1020.12.10Thurs day, December 10, 2020 弄虚作假要不得，踏实肯干第一名。12:47:3712:47: 3712:4712/10/2020 12:47:37 PM 安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.1012:47:3712:47Dec-2010-Dec-20 重于泰山，轻于鸿毛。12:47:3712:47: 3712:47Thurs day, December 10, 2020 不可麻痹大意，要防微杜渐。20.12.1020.12.1012:47:3712: 47:37December 10, 2020 加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月10日 下午12时47分20.12.1020.12.10 追求卓越，让自己更好，向上而生。2020年12月10日星期 四下午12时47分37秒12:47:3720.12.10 严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 下午12时47分20.12.1012:47December 10, 2020 重规矩，严要求，少危险。2020年12月10日 星期四12时47分37秒12:47:3710 December 2020 好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。下 午12时47分37秒下午12时47分12:47:3720.12.10 每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.1020.12.1012: 4712:47:3712: 47:37Dec-20 务实，奋斗，成就，成功。2020年12月10日 星期四12时47分37秒 Thursday, December 10, 2020 抓住每一次机会不能轻易流失，这样 我们才 能真正 强大。20.12.102020年 12月10日星期 四12时 47分37秒20.12.10
❖熟练掌握：中断方式（定义、特点、应用、
中断接口、中断过程、向量中断方式）， DMA（定义、特点、应用、DMA过程。
❖理解：接口分类，系统总线的信号组成。 ❖了解：IOP。
§7.1 总线与接口
§7.1.1 主机与外部设备的连接方式 §7.1.2 系统总线的功能与分类 §7.1.3 接口的功能与分类
§7.4 DMA方式
§7.4.1 DMA基本概念
1、DMA方式 定义：是指直接依靠硬件在主存和I/O设 备之间传送数据，传送期间不需要CPU程 序干预。 特点： 具有随机性 具有更高的并行性 传送速度快、传送操作简单。
2、DMA应用 （1）用于磁盘等高速外存的数据块传送 （2）用于高速通信设备的数据帧传送 （3）用于高速数据采集 （4）用于动态存储器刷新 （5）实现人机对话 （6）实现多机通信 3、DMA方式的硬件组织
2、中断方式应用范围： （1）处理中、低速I/O操作，实现主机与外
设的并行工作
（2）处理故障 （3）进行实时处理 （4）使用软中断 （5）实现人机对话 （6）实现多机通信
3、怎样组织中断方式？
• 采用模块化的思想，将现行程序（主程序）
与中断处理程序（中断子程序）分开组织。
• 主程序主要完成初始化中断接口、开中断、
（2）按传送控制方式划分（P306）
直接程序传送接口——指接口与CPU之间的信 息传送采用直接程序控制方式。即CPU在其程 序中访问接口，查询设备的状态，以决定等待 还是执行数据传送操作，
中断接口——是指接口与CPU之间的采用中断 方式进行联络，即接口向CPU申请中断，CPU 响应后执行中断服务程序，与接口进行信息交 换。
（2）向量中断方式：将各中断服务程序
的入口地址（中断向量）组织在中断向量 表中。当CPU响应中断时，由硬件直接产 生对应于中断源的向量地址，按该地址访 问向量表，取得服务程序的入口，转入相 应的中断服务程序。
§7.3.2 中断接口模型
参见P315页图7-7 中断接口组成模型。
1、寄存器选择逻辑：作用是对接口中
的寄存器寻址。选择逻辑对系统总线送 来的地址译码形成一组选择信号，选中 某个寄存器供CPU访问。
2、命令字寄存器：作用是传送CPU命令。 3、状态字寄存器：作用是反映设备和
接口的运行状态。
4、数据缓冲寄存器：暂时存放主机与
外设需要交换的数据，起到数据缓冲的 作用。
5、控制逻辑： 6、公用的中断控制器：
（3）按时序控制方式划分
定义 典型作法
特点
指根据 先由部件
各部件 甲向部件
异 步 总 线
的实际 需要， 以异步 应答方 式控制
乙发出传 送请求信 号，然后 启动总线 传送（读
总线传 传送或写
送操作。传送）。
无固定的时钟 周期划分，用 异步应答方式 控制传送，用 于传送操作的 总线周期可长 可短，时间利 用率很高，但 控制较复杂。
§7.5 系统总线 §7.5.1 总线标准及信号组成
1、电源线 2、地址线 3、数据线 4、控制信号线
按功能分类： 时序信号
数据传送控制信号
请求与响应信号
其他控制信号
§7.4.2 DMA初始化及DMA传送过
程
1、初始化阶段
初始化阶段也称程序准备阶段，即CPU在程序 中对DMA控制器和接口进行初始化操作。
适用范围
适用于各 部件传送 速度差异 较大，距 离较长、 传送时间 不确定的 场合。
（3）按时序控制方式划分
定义
典型作法 特点 适用范围
采用以同 以时钟周期 周期长
扩 步方式为 为时间基准， 度不固
展 基础，部 总线周期所 定，时
同 分 引入异 包含的时钟 间利用
步 步控制的 周期数可以 率高，
总 做法，使 根据需要而 控制简
CPU 主存
主机
系统总线控制器
接口
接口
高速I/O
高速I/O
系统总线
接口 I/O
接口 I/O
在传统大型机中采 用通道连接方式， 即……（P301）。
§7.1.2 系统总线的功能与分类
总线是一组能为多个部件分时共享的公 共的信息传送线路，以及相关的总线协 议和相应的控制逻辑。 1、总线的功能：是以共享、分时的方式 为多个部件提供信息交换通路。 几个概念：（教材P302） （1）共享 （2）分时 （3）总线协议
第7 章 主机与外部设备的信息交换
——本章简单介绍总线和接口的基本 概念，以及I/O指令的设备；然后详细 讨论三种I/O传送控制方式及相应的接 口，重点放在中断方式上；最后讨论 系统总线的组成和操作时序。
学习目标
❖掌握：I/O接口的基本功能与组成，同步
总线与同步扩展总线，异步总线（应答关 系）。直接程序控制方式。
§7.2.1 I/O指令
I/O指令的基本功能是实现各种信息的输入/输 出。这里的信息包括要交换的数据、主机的命 令、设备的状态等。
不同的计算机系统或CPU，在I/O指令的格式和 功能方面存在较大的差异。
（1）隐式I/O指令，即用通用的传送指令代替专 用的I/O指令。
（2）专用I/O指令（显式指令），该I/O接口分 配单独的端口地址，在I/O指令中以直接或间 接方式给出接口的端口地址，以访问接口中的 相应寄存器。
特点：程序切换（程序转移）和随机性。
§7.3.1 中断基本概念
1、中断方式：
定义：中断方式是指CPU在执行程序的过 程中，若因出现某种随机事件而收到中 断请求，遇暂时停止现行程序的执行， 转去执行下一段中断服务程序，以处理 该事件，并在处理完毕后自动恢复原程 序的执行。
特点：程序切换（程序转移）和随机性。
2、输出指令 格式：OUT 输入端口号，寄存器号
功能：将直接或间接获得的端口地址送 入进行曲译码，并将CPU寄存器的内容输 出到被选中的接口寄存器中。
（1）直接I/O端口寻址 （2）间接I/O端口寻址
§7.2.2 直接程序控制方式
1、定义：当CPU所运行的程序需要进行 I/O传送时，该程序直接使用I/O指令访 问I/O接口，实现数据传送。
局部总线
CPU 主存 接口
接口 IOP
I/O
I/O
IOP即输入输出处理机，它的结构和 功能与CPU类似，有自己的指令系统， 可以进行信息的码制转换、数据格式 更换、字带与字的装配和拆卸、数据 传送的检测与纠错等预处理操作。
接口 I/O
局部存储器
接口 I/O
2、多总线连接方式
为提高信息的传输效率，在 一些连接高速I/O设备的系 统中，设备多组总线。
线 异步事件 变化。
单。。
同步化。
为广义上 的同步总 线范畴。
备注：CPU内总线和局部总线采用同步总线，系统
总线采用扩展同步总线或异步总线，外总线则多为 异步总线。