计算机组成原理第五章输入输出系统
计算机组成原理选择题1
【章节】第一章计算机系统概述1．运算器的核心部件是。
A．数据总线 B．数据选择器 C．累加寄存器 D．算术逻辑运算部件答案：D2．存储器主要用来。
A．存放程序 B．存放数据 C．存放微程序 D．存放程序和数据答案：D3．对计算机软、硬件资源进行管理，是的功能。
A．操作系统 B．数据库管理系统 C．语言处理程序 D．用户程序答案：C4．电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为______。
A．CPU B．ALU C．主机 D．UP 答案：C5．输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为______。
A．操作系统 B．存储器C．主机 D．外围设备答案：D6．下列______属于应用软件。
A．操作系统 B．编译程序C．连接程序 D．文本处理答案：D7．冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是______。
A．多指令流单数据流；B．按地址访问并顺序执行指令；C．堆栈操作；D．存储器按内容选择地址。
答案：B8．计算机硬件能直接执行的只能是。
A．符号语言 B．机器语言 C．汇编语言 D．机器语言和汇编语言答案：B 9．由0、1代码组成的语言称为______。
A．汇编语言 B．人工语言 C．机器语言 D．高级语言答案：C10．计算机的算术逻辑单元和控制单元称为______。
A．ALU B．UP C．CPU D．CAD 答案：C11．计算机操作的最小单位时间是______。
A．时钟周期；B．指令周期；C．CPU周期；D．中断周期。
答案：A12．存储字长是指______。
A．存放在一个存储单元中的二进制代码组合；B．存放在一个存储单元中的二进制代码位数；C．存储单元的个数；D．机器指令的位数。
答案：B13．存储单元是指______ 。
A．存放一个字节的所有存储元集合；B．存放一个存储字的所有存储元集合；C．存放一个二进制信息位的存储元集合；D．存放一条指令的存储元集合。
答案：B 14．32位的个人计算机，一个字节由______位组成。
计算机组成原理——输入输出（IO）系统考研题
计算机组成原理——输⼊输出（IO）系统考研题（⼀） I/O系统基本概念（⼆）外部设备1. 输⼊设备：键盘、⿏标2. 输出设备：显⽰器、打印机3. 外存储器：硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器（三） I/O接⼝（I/O控制器）1. I/O接⼝的功能和基本结构2. I/O端⼝及其编址3．I/O地址空间及其编码（四） I/O⽅式1. 程序查询⽅式2. 程序中断⽅式中断的基本概念；中断响应过程；中断处理过程；多重中断和中断屏蔽的概念。
3. DMA⽅式DMA控制器的组成；DMA传送过程。
4. 通道⽅式（2009）22. 下列选项中，能引起外部中断的事件是A. 键盘输⼊B. 除数为0C. 浮点运算下溢出D. 访存缺页答案：A考点：内部中断和外部中断的区别外中断:I/O设备等来⾃主机外部设备的中断。
内中断：CPU内部的异常、例外、陷⼊内中断（2010）21、单级中断系统中，中断服务程序执⾏顺序是（）I保护现场II开中断III关中断IV保存断点V中断事件处理VI恢复现场VII中断返回A、I->V->VI->II->VIIB、III->I->V->VIIC、III->IV->V->VI->VIID、IV->I->V->VI->VII答案：A考点：单级中断的概念该题的⼀个特点是单级中断，不会出现多重中断的中断嵌套问题，由于是单级中断，断点也不需要保存了，CPU直接返回中断前的位置就可以了！同时关中断是由硬件⾃动实现的，并不属于中断服务程序。
⽽恢复断点、恢复现场之后需要开中断才能返回断点这⾥给出⼀般的中断处理的过程：22、假定⼀台计算机的显⽰存储器⽤DRAM芯⽚实现，若要求显⽰分辨率为1600*1200，颜⾊深度为24位，帧频为85HZ，现实总带宽的50%⽤来刷新屏幕，则需要的显存总带宽⾄少约为（ )A、245MbpB、979MbpsC、1958MbpsD、7834Mbps答案：D考点：1600*1200*24*85/0.51M约为106(2010)21．某计算机有五级中断L4 ~ L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0，Mi=1（0≤i≤4）表⽰对Li级中断进⾏屏蔽。
1-3-4-5计算机组成原理课后习题答案
第一章计算机系统概论习题答案1、答：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。
软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。
软件和硬件都很重要。
2、答：从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能进行程序设计。
由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持和执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持和执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。
3、答：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。
汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。
4、答：计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等等，大都属于抽象的属性。
5、答：特点是：(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置(5) 指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定情况下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。
第五章 计算机组成原理输入输出分析PPT课件
三、程序中断方式的接口电路
1. 中断请求触发器和中断屏蔽触发器
2. 排队器
3. 中断向量地址形成部件 4. 程序中断方式接口电路
1. 中断请求触发器和中断屏蔽触发器
中断请求
来自 CPU 的 中断查询信号
INTR
D
1
&
Q
MASK
Q
D
受设备本身控制
INTR 中断请求触发器
INTR = 1 有请求
MASK 中断屏蔽触发器
⑤
中断查询
②
启动设备
④
设备工作 结束
③ 输入数据
K K+1
…
入口地址300
PUSH PUSH ….. POP POP IRET
…
中断处理过程：中断请求、中断判优、中断响应、 中断返回、中断返回
五、中断服务程序流程
1. 中断服务程序的流程 (1) 保护现场
程序断点的保护 中断隐指令 寄存器内容的保护 进栈指令 (2) 中断服务 对不同的 I/O 设备具有不同内容的设备服务
K+1
程 序1
…
入口2
Q
中
Q+1
断 服
务
…
程
序2
❖ 中断系统是计算机实现中断功能的软硬件总称。 ❖ （1)CPU中设置中断机构 ❖ （2)外设接口中设置中断控制器 ❖ （3)软件上设置相应的中断服务程序。
二、中断的产生
（1) 适应I/O设备速度低。 （2）异常事件的处理，例如掉电启动备用电源 （3）实时控制领域，及时响应外来信号请求。
由软件产生 入口地址
硬件向量法
由 硬件 产生 向量地址 再由 向量地址 找到 入口地址
计算机组成原理之习题课2.
22．某计算机的I/O设备采用异步串行传送方式传送字符信息， 字符信息的格式为：一位起始位、七位数据位、一位检验位、 一位停止位。若要求每秒钟传送480个字符，那么该I/O设备 的数据传送速率应为____bps(位／秒)。 A．1200 B．4800 C．9600 答案：B 23．以串行接口对ASCII码进行传送，带一位奇校验位和两位停 止位，当波特率为9600波特时，字符传送率为____字符/秒 A．960 B． 1371 C. 480 答案：A 25．I/O与主机交换信息的方式中，中断方式的特点是____。 A．CPU与设备串行工作，传送与主程序串行工作 B．CPU与设备并行工作，传送与主程序串行工作 C．CPU与设备并行工作，传送与主程序并行工作 答案：B
可以按每个存取周期结束响应DM A请求的方案（本来就 是如此）
10. 一个DMA接口可采用周期窃取方式把字符传送到存储器，它支 持的最大批量为400个字节。若存取周期为0.2s，每处理一次中断需 5s ，现有的字符设备的传输率为9600 bps。假设字符之间的传输是 无间隙的，试问DMA方式每秒因数据传输占用处理器多少时间，如 果完全采用中断方式，又需占处理器多少时间? (忽略预处理所需的 时间)。
若采用中断方式，每秒因数据传输占用处理器的时间是 5 s ×1200 ＝ 6000 s
Hale Waihona Puke 2. 设磁盘存储器转速为3000转/分，分8个扇区，每扇区存储1KB， 主存与磁盘存储器传送的宽度为16b。假设一条指令最长执行时 间是25s，是否可采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方 案，为什么? 若不行，应采取什么方案？
解： 磁盘的转速为 3000／60＝50 r／s 则磁盘每秒可传送 1KB× 8 × 50＝400KB 信息 若采用DMA方式，每秒需有： (400 KB／2B) = 200K 次DMA请求，即： ( 1／200K ) = 5 s 有一次DMA请求。 故，不能采用一条指令执行结束时响应DMA请求的方案。
计算机组成原理输入输出系统
•多C个PUDM不A直设接备同参时与I/O设备与主机的信息交换。 •访通问道RA有M专，依用然的需通道指令，但不是一个完全独立的
要CPU 来控制
处理器，它必须依靠CPU的I/O指令进行启动、停
止和改变工作状态。
I/O系统的演进：I/O处理机（第4阶段）
• I/O 处理机又称为外围处理机(PPU) • 独立于主机工作（这一点上有别于通道） • 可以实现 I/O 通道的功能 • 可以完成格式处理、数据块检错等操作
计算机组成原理
第5章 输入输出（I/O）系统
2018.06
• 什么是输入输出系统？ • 输入输出系统的组成是什么？ • 输入输出系统的核心是什么？ • 接口的概念、分类 • 哪些控制方式？
第５章 输入输出系统
5.1 概述 5.2 外部设备 5.3 I/O接口 5.4 程序查询方式 5.5 程序中断方式 5.6 DMA方式
– 不占用主存空间
– CPU 需要使用专用的 I/O 指令（增加了复杂性）
在主机眼里，I/O 设备就是一个地址，对I/O设备的 访问就是对其地址的访问
设备选址
通过接口电路中的设备选择电路，便可 选中要交换信息的设备。
传送方式
并行传送 串行传送
主机与 I/O 设备的联络方式: 了解彼此的状态
• 立即响应 – 当与CPU联系时，已处于等待状态 –CPU 指令一到，立即响应，而无需特 定的联络信号 –适用于慢速 I/O 设备
集 • 存放在主存中，由通道从主存中取出并执行 • 一旦 CPU 启动了 I/O 设备，由通道实现对 I/O 设备
的管理
I/O 硬件
设备 + I/O 接口模块 设备 + 设备控制器 + 通道
计算机组成原理作业1-10章答案(唐朔飞)
第1章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
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●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；●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；●指令和数据均用二进制表示；●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；●指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；●机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。
6. 画出计算机硬件组成框图，说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。
答：计算机硬件组成框图如下：控制器运算器CPU主机存储器输入设备接口输出设备接口外设各部件的作用如下：控制器：整机的指挥中心，它使计算机的各个部件自动协调工作。
运算器：对数据信息进行处理的部件，用来进行算术运算和逻辑运算。
存储器：存放程序和数据，是计算机实现“存储程序控制”的基础。
输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成计算机可以接受并识别的信息形式的设备。
输出设备：将计算机处理的结果（二进制信息）转换成人类或其它设备可以接收和识别的信息形式的设备。
计算机系统的主要技术指标有：机器字长：指CPU一次能处理的数据的位数。
通常与CPU的寄存器的位数有关，字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。
机器字长也会影响计算机的运算速度。
数据通路宽度：数据总线一次能并行传送的数据位数。
存储容量：指能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量。
一般包含主存容量和辅存容量。
运算速度：通常用MIPS（每秒百万条指令）、MFLOPS（每秒百万次浮点运算）或CPI（执行一条指令所需的时钟周期数）来衡量。
计算机组成原理 第5章 输入输出系统
比如：图5.15
15
键开关与键盘类型（续）
非编码键盘是用较为简单的硬件和 专门的键盘扫描程序来识别按键的位置， 即当按某键以后并不给出相应的ASCII码， 而提供与按下键相对应的中间代码，然后 再把中间代码转换成对应的ASCII码。非 编码键盘的响应速度不如编码键盘，但是 它通过软件编程可为键盘中某些键的重新 定义提供更大的灵活性，因此得到广泛地 使用。
2013-6-3 14
键开关与键盘类型（续）
按照键码的识别方法，键盘可分为 两大类型：编码键盘和非编码键盘。 编码键盘是用硬件电路来识别按键 代码的键盘，当某一键按下后，相应电路 即给出一组编码信息（如ASCII码）送主 机去进行识别及处理。编码键盘的响应速 度快；但它以复杂的硬件结构为代价，并 且其硬件的复杂程度随着键数的增加而增 加。
2013-6-3 28
5. 光盘存储器
采用光存储技术 第一代光存储技术 第二代光存储技术 利用激光写入和读出 采用非磁性介质 采用磁性介质
5.2
不可擦写 可擦写
光盘的存储原理
只读型和只写一次型 热作用（物理或化学变化）
可擦写光盘
2013-6-3
热磁效应
29
五、其他
1. A/D、D/A
5.2
模拟/数字（数字/模拟）转换器
地址线
CPU 命令线
状态线
设备状态 标记
命令寄存器 和命令译码器
状态
2013-6-3
35
三、接口类型
1. 按数据 传送方式 分类
并行接口 串行接口 可编程接口 Intel 8255 Intel 8251
5.3
2. 按功能 选择的灵活性 分类
Intel 8255、 Intel 8251 不可编程接口 Intel 8212
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5.4
程序查询方式
二、程序查询方式的接口电路
以输入为例
数据线
⑥
③ 输入数据
DBR
准备就绪 ⑤
Q
② B
Q
D 1 0
SEL &
启动设备
启动命令 ①
1 0 ④
设备工作 结束
地址线
设备选择电路
5.5
• 一、概述
1. 引起中断的各种因素
…… (1) 人为设置的中断 如 转管指令
程序中断方式
转管指令
二、输入设备
1. 键盘 按键 判断哪个键按下 将此键翻译成 ASCII 码 （编码键盘法） 机械式、光电式
2. 鼠标 3. 触摸屏
5.2 外部设备
三、输出设备
(一) 、显示器
1.分类
1>CRT—阴极射线管显示器
2>LED—七段发光管显示器 3>LCD—液晶显示器 4>等离子体显示器 2、相关术语 1>图形 有无亮暗层次变化的线条组成的图形（黑、白），如电路 图、建筑图（主观图像）。 2>图像 有亮暗层次变化的图。
设备 I/O 接口
设备
设备控制器
通道
三、I/O 与主机的联系方式
1. I/O 编址方式
(1) 统一编址 (2) 不统一编址
5.1 概
述
用取数、存数指令 有专门的 I/O 指令
2. 设备选址
用设备选择电路识别是否被选中
3. 传送方式
(1) 串行 (2) 并行
5.1 概
述
4. 联络方式
(1) 立即响应 (2) 异步工作采用应答信号 并行
… …
5.5 程序中断方式 4. 程序中断方式接口电路的基本组成
向量地址 中断响应 INTA 中断请求
Q
设备编码器 排队器
至低一级 的排队器
INTR D
1 &
Q
MASK
Q
来自高一级 的排队器 中断查询 启动设备
命令译码
启动命令
Q
D
Q
B
& SEL 设备选择电路
设备工作 结束 输入数据
地址线 数据线
DBR
第五章
输入输出系统
5.1 概述
5.2 外部设备 5.3 I/O接口 5.4 程序查询方式 5.5 程序中断方式
5.6 DMA方式
5.1 概
述
一、输入输出系统的发展概况
1. 早期
分散连接
CPU 和 I/O 串行 工作
程序查询方式
2. 接口模块和 DMA 阶段
总线连接 CPU 和 I/O 并行 工作
中断方式
A、B、C 优先级按 降序 排列
是
程序中断方式
是否 A 请求？ 否 是否 B 请求？ 否 是否 C 请求？ 否 ……
转 A 的服务程序 入口地址
是
பைடு நூலகம்
转 B 的服务程序 入口地址
是
转 C 的服务程序 入口地址
3. 中断向量地址形成部件
入口地址
由软件产生
5.5
程序中断方式
硬件向量法 由 硬件 产生 向量地址
CPU 发 中断查询信号（将 INTR 置“1”）
5.5
向量地址 中断响应 INTA 中断请求
程序中断方式
2. I/O 中断处理过程
⑧ ⑦
以输入为例
设备编码器 排队器
至低一级 的排队器 来自高一级 的排队器
⑥
Q D
INTR
1
Q
MASK
Q
⑤
中断查询
&
②
Q
启动命令
①
命令译码
&
Q
D
0 1
1 0
B
启动设备
INTR
D
Q
MASK
INTR 中断请求触发器
来自 CPU 的 中断查询信号
INTR = 1 有请求
MASK 中断屏蔽触发器 MASK = 1 被屏蔽
1 &
Q
D
受设备本身控制
D 完成触发器
5.5 中断请求标记
一个请求源 多个INTR
1 2 3 4
程序中断方式
INTR
一个 INTR 中断请求标记触发器 组成 中断请求标记寄存器
DMA请求 I/O准备
I/O准备
实现I/O与主存之间的传送
5.1 概
三种方式的 CPU 工作效率比较
程序 查询 方式 CPU 执行 现行程序 启动I/O CPU查询等待并传输I/O数据
述
CPU 执行 现行程序
程序 中断 方式
I/O 准备及传送 间 CPU 执行现行程序 CPU 执行现行程序 断 指令执行周期结束 启动I/O 中断请求 I/O准备 CPU 处理中断服务程序 实现 I/O 与主机之间的传送 CPU 执行现行程序
5 n
键 打 盘 印 机
掉 过 内 阶 非 电 热 存 上 法 读 溢 除 写 法 校 验 错
INTR 分散 在各个中断源的 接口电路中 INTR 集中 在 CPU 的中断系统 内
5.5
程序中断方式
2. 排队器
排队 硬件 在 CPU 内、在接口电路中（链式排队器） 软件
INTP1 1 & INTR1 INTP1´ 1 & INTP2´ 1 & 1 & INTR2 INTP3´ 1 & INTP2 1 & INTR3 INTP4´ 1 & INTP3 1 & INTR4 INTP4
DMA 方式
3. 具有通道结构的阶段 4. 具有 I/O 处理机的阶段
5.1 概
述
二、输入输出系统的组成
1. I/O 软件 (1) I/O 指令
(2) 通道指令
CPU 指令的一部分 通道自身的指令
操作码 命令码 设备码
指出数组的首地址、传送字数、操作命令 如 IBM/370 通道指令为 64 位
2. I/O 硬件
专用接口 中断接口 DMA 接口
Intel 8255、 Intel 8251 Intel 8279、 Intel 8275
Intel 8259 Intel 8257
4. 按数据传送的 控制方式 分类
5.4 一、程序查询流程 1. 查询流程
单个设备
测 试 指 转 令 移 传 指 送 令 指 令 检查状态标记
INTR1
INTR2
INTR3
INTR4
• 集中 在 CPU 内
INTP1 1 1 INTP2 1
&
5.5
程序中断方式
INTP3 1
&
INTP4 1
&
INTR1
INTR2
INTR3
INTR4
INTR1 、 INTR2 、 INTR3 、 INTR4 优先级 按 降序 排列
5.5 (2) 软件实现（程序查询）
5.3 I/O 接 口
三、接口类型
1. 按数据 传送方式 分类
并行接口 串行接口 可编程接口 Intel 8255 Intel 8251 Intel 8255、 Intel 8251
2. 按功能 选择的灵活性 分类
不可编程接口 Intel 8212(8位并行 3. 按 通用性 分类 输入接口)
通用接口
为什么要设置接口？
1. 实现设备的选择 2. 实现数据缓冲达到速度匹配 3. 实现数据串 4. 实现电平转换 5. 传送控制命令 并格式转换
6. 反映设备的状态（“忙”、“就绪”、“中断请求”）
5.3 I/O 接 口
二、接口的功能和组成
1. 总线连接方式的 I/O 接口电路
I/O总线
(1) 设备选择线
(2) 非击打式
喷墨（逐字） 激光（逐页）
四、其他
1. A/D、D/A
5.2 外部设备
模拟/数字（数字/模拟）转换器
2. 终端
由键盘和显示器组成
完成显示控制与存储 键盘管理及通信控制 3. 汉字处理 汉字输入、汉字存储、汉字输出
五、多媒体技术
1. 什么是多媒体
2. 多媒体计算机的关键技术
5.3 I/O 接 口 一、概述
继续执行主程序 中 断 返 回 响 应 中 断 传送 数据
继续执行主程序
响 应 中 断
启动 打印机
中 断 返 回
传送 数据 发 中 断 请 求 接收 数据 打印
发 中 断 请 求
准备
打印机
打印
空闲
接收 数据
5.5
程序中断方式
三、程序中断方式的接口电路
1. 配置中断请求触发器和中断屏蔽触发器
中断请求
管理程序
…
(2) 程序性事故 (3) 硬件故障
(4) I/O 设备 (5) 外部事件 用 键盘中断 现行程序
5.5 2. 中断系统需解决的问题
程序中断方式
(1) 各中断源 如何 向 CPU 提出请求 ？
(2) 各中断源 同时 提出 请求 怎么办 ？
(3) CPU 什么 条件、什么 时间、以什么 方式 响应中断 ？ (4) 如何 保护现场 ？ (5) 如何 寻找入口地址 ？
设备状态标记
工作触发器 B
中断请求触发器 INTR 屏蔽触发器 MASK
5.3 I/O 接 口
3. I/O 接口的基本组成
I/O接口 数据线 数据缓冲 寄存器DBR 控 制 逻 辑 电 路 设备选择 电路 命令 外 部 设 备
数据线
地址线
CPU 命令线
状态线
设备状态 标记
命令寄存器 和命令译码器
状态