计算机组成原理第五章部分课后题答案(唐朔飞版)

计算机组成原理第五章部分课后题答案（唐朔飞版）

5.1i/o设备有哪些编址方式，各有何特点？

常用的i/o编址方式有两种：i/o与内存统一编址和i/o独立编址i/o与内存统一编

址方式的i/o地址采用与主存单元地址完全一样的格

式，i/o设备与主存挤占同一个地址空间，cpu电子玩具出访主存一样出访i/o设备，不须要精心安排专门的i/o指令。

i/o独立编址方式时机器为i/o设备专门安排一套完全不同于主存地址

格式的地址编码，此时i/o地址与主存地址就是两个单一制的空间，cpu须要通过专

门的i/o指令去出访i/o地址空间。

5.3i/o设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。程序直接控制方式：也称查询方式，采用该方式，数据在cpu和外设间

的传输全然依靠计算机程序控制，cpu的操作方式和外围设备操作方式同步，硬件结

构直观，但由于外部设备动作快，浪费cpu时间多，系统效率高。程序中断方式：外设备

准备就绪后中断方式猪肚通告cpu，在cpu适当

i/o设备的中断请求后，在暂停现行程序的执行，转为i/o设备服务可明显提高cpu

的利用率，在一定程度上实现了主机和i/o设备的并行工作，但硬件结构负载，服务开销

时间大

dma方式与中断方式一样，同时实现了主机和i/o设备的循序工作，由于dma

方式直接依靠硬件实现贮存与i/o设备之间的数据传送，传送期间不需要cpu程序干预，cpu可继续执行原来的程序，因此cpu利用率和系统效率比中断方式更高，但dma方

式的硬件结构更为复杂。

5.4比较程序查阅方式、程序中断方式和dma方式对cpu工作效率的影响。程序查阅

方式：主要用作cpu不太忙且传送速度相对较低的情况下。无条件

传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单i/o设备的控制或cpu明确知道

外设所处状态的情况下。

中断方式：主要用作cpu的任务比较忙的情况下，尤其适宜实时控制和

紧急事件的处理

dma方式（轻易存储器读取方式）：主要用作高速外设展开大批量数据

传送的场合。

5.8某计算机的i/o设备使用异步以太网传输方式传输字符信息。字符信息的格式

为1位起始位、7位数据位、1位检验位和1位停止位。若要求每秒钟传送480个字符，那么该设备的数据传送速率为多少？解：480*(1+7+1+1)=4800位/秒=4800波特

5.11详述i/oUSB的功能和基本共同组成。i/oUSB功能

(1)选址功能(2)传送指令功能(3)传送数据功能

(4)充分反映i/o设备工作状态的功能

i/o接口基本组成

设备挑选电路、命令寄存器和命令译码器、数据缓冲寄存器、设备状态

标记触发器

5.13表明中断向量地址和入口地址的区别和联系。中断向量地址和入口地址的区别

向量地址是硬件电路（向量编码器）产生的中断源的内存地址编号，中

割断入口地址就是中断服务程序的首地址。中断向量地址和入口地址的联系

中断向量地址可理解为中断服务程序入口地址指示器（入口地址的地

址），通过它软件配置管理可以赢得中断服务程序入口地址。(两种方法：在向量地

址所指单元内摆一条jum指令；主存中设向量地址表中。

5.20比较g重中断和多重中断服务程序的处理流程，说明它们不同的原因。单重中断：开中断指令设置在最后“中断返回”之前，意味着在整个中断

服务处理过程中，无法再积极响应其他中断源的命令。

多重中断：开中断指令设置在“保护现场”之后，意味着保护现场之后，若有更高级

别的中断请求，cpu也可以响应，即再次中断现行的服务程序，转至新的中断服务程序，

这是单重中断和多重中断的主要区别。

5.25根据以下建议设计一个产生3个设备向量地址的电路。

(1)3个设备的优先级a→b→c降序排列。

(2)a、b、c的向量地址分别为110100、010100、000110。(3)排队器使用链式排队电路。

(4)当cpu发来中断响应信号inta时，可将向量地址取至cpu。

5.27dma方式有何特点？什么样的i/o设备与主机互换信息时使用dma方式，

举例说明。

由于主存和dmaUSB之间存有一条数据通路，因此主存和设备互换信息就是，

不通过cpu，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，因此工作速度比程序中断方式的高。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（周期窃取）（3）dma与cpu交替访问

5.30在dma的工作方式中，cpu暂停方式和周期侵吞方式的数据传输流程有何

不同，画图说明。

由于主存和dmaUSB之间存有一条数据通路，因此主存和设备互换信息就是，不通过cpu，也不须要cpu暂停现行程序为设备服务，省却了维护和恢复正常现场，因此工作速度比程序中断方式的高。通常dma与主存互换数据就是使用如下三种方法：（1）暂停cpu 出访主存（2）周期侵吞（周期窃取）（3）dma与cpu交错出访

解：两种dma方式的工作流程见下页，其主要区别在于传送阶段，现行程

序与否全然暂停软件配置管理。

停止cpu访存方式的dma工作流程如下：

现行程序cpudmaci/ocpudmaci/obcd

周期窃取方式的dma工作流程如下：

现行程序cpudmaci/ocpudmaci/obcd

5.31假设某设备向cpu传送信息的最高频率是40000次/秒，而相应的中断处理

程序执行时间为40μs，何况该设备与否需用程序中断方式与主机互换信息，为什么?

解：根据题意，该设备每隔1/40k=25μs向cpu传送一次信息，如果采

用程序中断继续执行方式，须要40μs(>25μs)就可以处置一次数据，从而导致数据遗失，所以无法用程序中断方式与主机互换信息。

5.32设磁盘存储器转速为3000转/分，分8个扇区，每扇区存储1kb，主存与

磁盘存储器数据传输的宽度为16十一位（即为每次传输16十一位）。假设一条指令最久继续执行时间就是25μs，与否可以使用一条指令继续执行完结时积极响应dma命令的方案，为什么？若没用，应当实行什么方案？求解：磁盘传送速度

道容量=1kb*8/16=1k*8*8/16=1k*4=4k数传率=1kb*3000转/分=4kb*50转/秒一个字符传送时间=1/2000k字/秒=5μs