《计算机组成原理》课程作业
计算机组成原理-作业参考答案
第1章计算机系统概论5. 冯诺依曼计算机的特点是什么解：冯诺依曼计算机的特点是：P8(1)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；(2)指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；(3)指令和数据均用二进制表示；(4)指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；(5)指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；(6)机器以运算器为中心（原始冯诺依曼机）。
7. 解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
解：课本P9-10(1)主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。
(2)CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了Cache）。
(3)主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
(4)存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
(5)存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。
(6)存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
(7)存储字长：一个存储单元所存储的二进制代码的总位数。
(8)存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
(9)机器字长：指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
(10)指令字长：机器指令中二进制代码的总位数。
8. 解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
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1.中央处理器是指____。
A.运算器B.控制器C.运算器和控制器存储器D.运算器和控制器【参考答案】: D2.在计算机中进行加减运算时常采用（）A.ASCIIB.原码C.反码D.补码【参考答案】: D3.CPU 中不需要____。
A.指令寄存器B.指令译码器C.数据寄存器D.地址译码器【参考答案】: D4.一个512KB的存储器,地址线和数据线的总和是____。
A.17B.19C.27D.36【参考答案】: C5.定点运算器主要用来进行（）A.十进制数加法算术运算B.定点数运算C.浮点数运算D.既进行定点数运算又进行浮点数运算【参考答案】: B6.下列数中，最小的数是____。
A.(101001)2B.(52)８C.(2B)16D.45【参考答案】: A7.从以下有关RISC的描述中,选择正确答案____。
A.采用RISC技术后,计算机的体系结构又恢复到早期比较简单的情况B.为了实现兼容,新设计的RISC,是从原来CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的C.RISC的主要目标是减少指令数D.RISC没有乘、除法指令和浮点运算指令【参考答案】: B8.ALU发出的中断是____。
中断A.内部B.外部C.程序D.软件【参考答案】: A9.CPU 中通用寄存器的位数取决于____。
A.存储容量B.机器字长C.指令的长度D.CPU的管脚数【参考答案】: B10.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是____。
A.实现存储程序和程序控制B.可以直接访问外存C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度【参考答案】: C11.若十进制数据为137.5则其八进制数为（）A.89.8B.211.4C.211.5D.1011111.101【参考答案】: B12.单地址指令中为了完成两个数的算术操作，除地址码指明的一个操作数外，另一个数常需采用____。
A.堆栈寻址方式B.立即寻址方式C.隐含寻址方式D.间接寻址方式【参考答案】: C13.某一RAM芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是A.21B.17C.19D.20【参考答案】: C14.补码运算的特点是符号位____。
计算机组成原理课后作业1~8章
∴[x+y]补＝ 11.01001 ，未溢出
x+y = - 0.10111
2018年11月9日星期五 15
6、已知x和y，用变形补码计算x－y，同 时指出结果是否溢出。
① x=0.11011 y=－0.11111
[x]补＝00.11011，[－y]补＝ 00.11111
[x]补 ＋ [－ y]补 00.11011 00.11111 01.11010
设移码采用移128码，且机器数格式如右： ①最大值（最大正数）
0
1111 1111
符号位S(1位) 阶码E(8位) 尾数M(23位) 111 1111 1111 1111 1111 1111
即 x = (1-2-23) * 2127 二进制表示： x = (1-0.0000 0000 0000 0000 0000 001) * 2111 1111
∴[x-y]补溢出（上溢）
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7、用原码阵列乘法器计算x×y。
① x＝11011 y＝－11111 机器内部补码数据： [x]补＝0 11011 [y]补＝1 00001 符号位单独运算： 0⊕1＝1 算前求补器输出： |x|=11011 |y|=11111 11011 × 11111 11011 11011 11011 11011 11011 1101000101
冯诺依曼计算机的主要设计思想 存储程序并按地址顺序执行 冯诺依曼计算机主要包括 存储器、运算器、控制器、输入和输出五部分组成
2018年11月9日星期五
2
5. 什么是存储容量？什么是单元地址？ 什么是数据字？什么是指令字？
存储容量
存储器所能保存二进制数据的总数; 常用单位为KB、MB等。
计算机组成原理作业习题集
计算机组成原理作业习题集名词解释：1、主机2、CPU3、主存4、存储单元5、存储元件6、存储字7、存储字长8、存储容量9、机器字长10、指令字长11、PC12、IR13、CU14、ALU15、ACC16、MQ17、MAR18、MDR19、I/O20、MIPS1、说明计算机更新换代的依据。
2、设想计算机的未来。
名词解释：1、总线2、系统总线3、总线宽度4、总线带宽5、时钟同步/异步6、总线复用7、总线周期8、总线的通信控制9、同步通信10、比特率11、分散连接12、总线连接13、存储总线14、I/O总线15、片内总线16、数据总线17、地址总线18、通信总线19、串行通信20、并行通信1、什么是全相联映射？2、什么是近期最少使用算法？3、什么是EPROM?4、CACHE的特点是什么？5、什么是动态存储器刷新?6、半导体动态RAM和静态RAM存储特点最主要的区别是什么？7、计算机的存储器采用分级存储体系的主要目的是什么？8、有一主存—CACHE层次的存储器，其主存容量1MB，CACHE容量是64KB，每块8KB，若采用直接映射方式，(1)写出主存的地址和CACHE 地址格式，(2)计算主存的地址各部分的位数。
(3)主存地址为25301H 的单元在主存的那一块，映射到CACHE的那一块？9、有一个组相联映像CACHE由64个存储块构成，每组包含4个存储块，主存包含4096个存储块，每块由128字节组成，(1)写出主存的地址和CACHE地址格式(2)计算CACHE和主存地址各部分的位数。
(3)主存地址为48AB9H的单元在主存的那一块，映射到CACHE的那一块？10、现有8K×8位的ROM芯片和8K×4位的RAM芯片组成存储器，按字节编址，其中RAM的地址为2000H～5FFFH，ROM的地址为A000H～DFFFH，（1）写出需要几片芯片组成此存储器。
（2）画出此存储器结构图及与CPU的连接图。
计算机组成原理作业
第 1 章习题答案5．若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别请回答下列问题：（1）对于P1，哪台机器的速度快？快多少？对于P2呢？（2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS？在M2上的执行速度又各是多少？从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快？快多少？（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和1.2GHz，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI各是多少？（4）如果某个用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2？为什么？（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2？为什么？参考答案：（1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。
（2）对于M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/0.003=100MIPS。
对于M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/0.006=70MIPS。
从执行速度来看，对于P2，因为100/70=1.43倍，所以M1比M2快0.43倍。
（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。
在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×1.2G/(150×106)=40。
（4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。
故性价比R为：R=1/(执行时间×价格)R越大说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。
因为10×5000 > 5×8000，所以，M2的性价比高。
计算机原理作业
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6．答：32Ｋ×16位)/(16Ｋ×８位)=2*2=4，即4个芯片构成.32Ｋ×16位即15根地址线,16根数据线,而16Ｋ×８位芯片的地址线14根,数据线8根，故4个芯片分成两个组，即每个组由2个芯片构成16位位扩展，1根地址线作字扩展，选择两个组.本题是字、位均扩展。
画图见下图:
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第五次
[论述题]
注意:作业一定要作,否则没有相应的平时成绩,很多同学因此不及格.
1．某机字长16位，定位表示，尾数15位，数符1位，问：
(1) 定点原码整数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？
(2)定点原码小数表示时，最大正数是多少？最大负数是多少？
2.机器数字长为8位（含1位符号位），若机器数为FF（十六进制），当它分别表示原码、补码、反码和移码时，等价的十进制整数分别是多少？
3.指令有哪些寻址方式？设指令格式如下所示，其中OP为操作码，试分析指令格式特点。
16 12 11 10 9 5 4 0
*作业下载开放时间：2015-11-26。
计算机原理作业一（1）
计算机原理作业⼀（1）《计算机组成原理》作业1⼀. 选择题：1. 对计算机的软硬件资源进⾏管理是___A____的功能。
A. 操作系统B. 数据库管理系统C. 语⾔处理程序D. ⽤户程序2. 定点⼆进制运算器中，减法运算⼀般通过___D____来实现。
A. 反码运算的⼆进制减法器B. 补码运算的⼆进制减法器C. 补码运算的⼗进制加法器D. 补码运算的⼆进制加法器3. 运算器的主要功能是进⾏___C_____。
A. 逻辑运算B. 算术运算C. 逻辑运算和算术运算D. 减法运算4．完整的计算机系统应包括__D_____。
A. 运算器、存储器、控制器B. 外部设备和主机C. 主机和实⽤程序D. 配套的硬件设备和软件系统5. 计算机中表⽰地址时使⽤____D____。
A. ⽆符号数B. 原码C. 反码D. 补码6. 在机器数中，__B______的零的表⽰形式是唯⼀的。
A. 原码B. 补码C. 反码D. 原码和反码7. 在8位机中定点补码整数范围是___A____A. -128~+127B. -128~+128C. -127~+127D. -127~+1288. 在8位整数中，⽆符号数范围是___B____；A. 0~255B. 0~256C. -127~+128D. -128~+1279．在浮点编码表⽰中__D_____在机器数中不出现，是隐含的。
A. 阶码B. 符号C. 尾数D. 基数10. 在定点数运算中产⽣溢出的原因是____C___。
A. 运算过程中最⾼位产⽣了进位或借位B. 参加运算的操作数超出了机器表⽰范围C. 运算的结果的操作数超出了机器表⽰范围D. 寄存器的位数太少，不得不舍弃最低有效位11. 运算器虽然有许多部件组成，但核⼼部分是____B____。
A. 数据总线B. 算术逻辑运算单元C. 多路开关D. 通⽤寄存器12．ALU属__ D_____部件。
A. 运算器B. 控制器C. 存储器D. 寄存器13. 计算机的存储器系统是指___D______。
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计算机组成原理作业年级姓名学号**（16日交，可手写，别交作业本，可以交单页）一、选择题1．机器主频周期是指 B 。
A．指令周期B．时钟周期C．总线周期D．存取周期2.系统总线地址的功能是___A___。
A．选择主存单元地址 B．选择进行信息传输的设备C．选择外存地址 D．指定主存和I / O设备接口的地址3．寄存器间接寻址方式中，操作数处在__B____。
A．通用寄存器B．主存单元C．程序计数器D．堆栈4．两数进行原码乘除运算时，运算结果的符号位由两操作数符号的 C 得到。
A．“与”运算 B．“或”运算 C．“异或”运算 D．“与非”运算5．当代CPU内部包括___B___。
A．控制器 B．控制器、运算器、Cache C．运算器和主存 D．控制器、ALU和主存6．CPU组成中不包括 D 。
A．指令寄存器B．指令译码器 C ．地址寄存器 D ．地址译码器7．表示浮点数的范围是由浮点数的 A 决定的。
A．阶码的位数 B．阶码采用的编码 C．尾数的位数 D．尾数采用的编码8微机中采用____D __表示地址。
A．原码B．补码C．反码D．无符号数9．在定点二进制运算器中，减法运算一般通过 D 来实现。
A．原码运算的二进制减法器B．补码运算的二进制减法器C．补码运算的十进制减法器D．补码运算的二进制加法器10．运算器的主要功能是进行 C 。
A．逻辑运算B．算术运算C．逻辑和算术运算D．只作加法11． EEPROM存储器中的内容正常工作时 B 。
A．不一定可以改写 B．可以改写 C．不可以改写 D．以上都不对12．存储器是计算机系统中的记忆设备，它主要用来___D___。
A．存放数据B．存放程序C．存放微程序D．存放程序和数据13．在CPU中指示下一条指令地址的寄存器是 C 。
A．主存地址寄存器 B．程序计数器（PC） C．指令寄存器 D．状态条件寄存器14．在主存和CPU之间增加Cache的目的是 C 。
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课程作业第一次作业1．冯·诺伊曼型计算机的主要特点是什么？2．现代计算机系统如何进行多级划分？3．如何理解“软件与硬件的逻辑等价性”？4．写出下列各数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。
其中MSB是最高位（又是符号位），LSB是最低位。
如果是小数，小数点在MSB之后；如果是整数，小数点在LSB 之后(1)-35/64 (2)11/128 (3)用小数表示-1 (4)用整数表示-15．有一个字长为32位的浮点数，符号位1位；阶码8位，用移码表示；尾数23位，用补码表示；基数为2。
请写出：(1)最大数的二进制表示，(2)最小数的二进制表示，(3)规格化数所能表示的数的范围。
6．将十进制数-27/64表示成32位浮点规格化数，格式同第5题所示。
7．已知x＝0.11011，y=-0.10101，用变形补码计算x+y，同时指出结果是否溢出。
8．已知x＝0.11011，y=-0.11111，用变形补码计算x-y，同时指出结果是否溢出。
9．某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1，低位来的进位信号为C0，请分别按下述两种方式写出C4C3C2C1的逻辑表达式。
(1)串行进位方式(2)并行进位方式10．一个定点数由______和______两部分组成。
根据小数点位置不同，定点数有______和纯整数之分。
第二次作业1．设一个具有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)需要多少位地址作芯片选择？2．已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，若使用256K×16位的DRAM芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用模块板结构形式，问：(1)若每个模块板为1024K×64位，共需几个模块板？(2)每个模块板内共有多少DRAM芯片？(3)主存共需多少DRAM芯片？CPU如何选择各模块板？3．用16K×8位的DRAM芯片构成64K×32位存储器，要求：(1)画出该存储器的组成逻辑图。
(2)设存储器读/写周期为0.5μs，刷新周期2ms，CPU在1μs内至少要访存一次。
试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？4．用32K×8位的EPROM芯片组成128K×16位的只读存储器，试问：(1)数据寄存器多少位？(2)地址寄存器多少位？(3)共需多少个EPROM芯片？(4)画出此存储器组成框图。
5．设存储容量为64M，字长为64位，模块数m=8，分别用顺序和交叉方式进行组织。
存储周期T＝100ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ＝50ns。
求：顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？6．CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为2420次，主存完成存取的次数为80次，已知cache存储周期为40ns，主存存储周期200ns，求的效率和平均访问时间。
7．已知cache存储周期40ns，主存存储周期200ns，cache/主存系统平均访问时间为50ns，求cache的命中率是多少？8．主存容量为4MB，虚存容量为1GB，则虚拟地址和物理地址各为多少位？如页面大小为4KB，则页表长度是多少？9．假设可供用户程序使用的主存容量为200KB，而某用户的程序和数据所占的主存容量超过200KB，但小于逻辑地址所表示的范围。
请问：具有虚存与不具有虚存对用户有何影响？10．假设主存只有a，b，c三个页框，组成a进c出的FIFO队列，进程访问页面的序列是0，1，2，4，2，3，0，2，1，3，2号。
用列表法求采用LRU替换策略时的命中率。
11．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：A．多体交叉存储主要解决扩充容量问题。
B．访问存储器的请求是由CPU发出的。
C．cache与主存统一编址，即主存空间的某一部分属于cache。
D．cache的功能全部由硬件实现。
12．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：A．在虚拟存储器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允许程序员用比主存空间大的多的外存空间编程。
B．在虚拟存储器中，逻辑地址转换成物理地址由硬件实现的，仅在页面实效时才由操作系统将被访问页面从外存调到内存，必要时还要先把被淘汰的页面内容写入外存。
C．存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防治一个用户程序出错而破坏系统软件或其他用户程序，又要防止一个用户访问不是分配给他的主存区，以达到数据安全和保密的要求。
第三次作业1．假设某计算机指令长度为20位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，每个操作数地址规定用6位表示。
问：若操作码字段固定为8位，现已设计出m条双操作数指令，n条无操作数指令，在此情况下，这台计算机最多可以设计出多少条单操作数指令？2．指令格式结构如下图所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
3．指令格式结构如下图所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
4．指令格式结构如下图所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
5．一种单地址指令格式如下所示，其中I为间接特征，X为寻址模式，D为形式地址。
I，X，D组成该指令的操作数有效地址E。
设R为变址寄存器，R1为基址寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。
6．某计算机字长为16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。
7．从以下有关RISC的描述中，选择正确答案。
A．采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况。
B．为了实现兼容，新设计的RISC，是从原来CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的。
C ．RISC 的主要目标是减少指令数。
D ．RISC 设有乘、除法指令和浮点运算指令。
8． 根据操作数所在位置，指出其寻址方式：(1)操作数在寄存器中，为______寻址方式。
(2)操作数地址在寄存器中，为______寻址方式。
(3)操作数在指令中，为______寻址方式。
(4)操作数地址（主存）在指令中，为______寻址方式。
(5)操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和，可以是______、______、______寻址方式。
9． 从操作数的物理位置来说，可将指令归结为三种类型：存储器-存储器型，______，______。
10． 堆栈是一种特殊的数据寻址方式，它采用______原理。
按结构不同，分为______堆栈和______堆栈。
第四次作业1． 请在括号内填入适当答案。
在CPU 中：（1）保存当前正在执行的指令的寄存器是______；（2）保存当前正在执行的指令地址的寄存器是______；（3）算术逻辑运算结果通常放在______和______。
2． 假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。
已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。
3． 微地址转移逻辑表达式如下：其中μA6-μA8为微地址寄存器相应位，P1和P2为判别标志，C 为进位标志，IR5和IR6为指令寄存器的相应位，T4为时钟周期信号。
说明上述逻辑表达式含义，画出微地址转移逻辑图。
4． 已知某机采用微程序控制方式，控存容量为512×48位。
微程序可在整个控存中实现转移，控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式。
请问：（1）微指令中的三个字段分别应多少位？（2）说出微程序控制器的组成及各部分功能。
5． 比较单总线、双总线、三总线结构的性能特点。
6． 说明总线结构对计算机系统性能的影响。
7． 同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率，是因为同步通信______。
A ．不需要应答信号B ．总线长度较短C ．用一个公共时钟信号同步D ．各部件存取时间比较接近 8． 在集中式总线仲裁中，______方式响应时间最快，______方式对______最敏感。
A ．菊花链 B ．独立请求 C ．电路故障D 计数器定时查询 42645174618T C P A T IR P A T IR P A ∙∙=∙∙=∙∙=μμμ9．采用串行接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇校验位、1位起始位和1位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送率为______。
A．960 B．873 C．1371 D．48010．CPU从______取出一条指令并执行这条指令的时间和称为______。
由于各种指令的操作功能不同，各种指令的指令周期是______。
11．并行处理技术已成为计算计技术发展的主流。
它可贯穿于信息加工的各个步骤和阶段。
概括起来，主要有三种形式______并行；______并行；______并行。
12．PCI总线采用______仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与______相连。
第五次作业1．计算机的外围设备是指 ______。
A．输入/输出设备B．外存储器C．输入/输出设备及外存储器D．除了CPU和内存以外的其他设备2．打印机根据印字方式可以分为______和______两大类，在______类打印机中，只有型打印机能打印汉字，请从下面答案中选择填空。
A．针型打印机B．活字型打印机C．击打式D．非击打式3．一光栅扫描图形显示器，每帧有1024×1024像素，可以显示256种颜色，问刷新存储器容量至少需要多大？4．某磁盘存储器转速为3000转/分，共有4个记录面，每道记录信息为12288B，最小磁道直径为230mm，共有275道。
问：（1）磁盘存储器的存储容量是多少？（2）最高位密度是多少？（3）磁盘数据传输率是多少？5．下列陈述中正确的是。
A．在DMA周期内，CPU不能执行程序B．中断发生时，CPU首先执行入栈指令将程序计数器内容保护起来C．DMA传送方式中，DMA控制器每传送一个数据就窃取一个指令周期D．输入输出操作的最终目的是要实现CPU与外设之间的数据传输6．比较通道、DMA、中断三种基本I/O方式的异同点。
7．直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对______的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和______之间进行。
8．DMA 控制器按其______结构，分为______型和______型两种。
9．总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？10．画出中断处理过程流程图。
11．。