自考“計(jì)算機(jī)組成原理”串講資料（7） -自考串講筆記

　　第7章 輸入輸出系統(tǒng)

　　一、名詞解釋：

　　歷年真題：

　?。?001年）9.DMA 方式：直接存儲器訪問，直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主存與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)直接傳輸，傳輸過程本身不需CPU程序干預(yù)。

　?。?002年）5.I/O接口：是指連接主機(jī)和外圍設(shè)備的邏輯部件。

　　（2003年）20.中斷屏蔽：CPU處理一個(gè)中斷的過程中，對其他一些外部設(shè)備的中斷進(jìn)行阻止。

　?。?004年）17.統(tǒng)一編址：將輸入輸出設(shè)備中控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器等與內(nèi)存單元一樣看待，將它們和內(nèi)存單元聯(lián)合在一起編排地址，用訪問內(nèi)存的指令來訪問輸入輸出設(shè)備接口的某個(gè)寄存器，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。

　?。?005年）25.通道程序：通道命令構(gòu)成通道程序。在通道程序的控制下，通道對外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸控制。

　　近年以來每年考本章的名詞稱解釋，所以第五章的名稱解釋是考試的重點(diǎn)。這里給大家列出了本章的名詞解釋，大家要熟悉一下，這都是本章的基本概念，有利于做名稱解釋、選擇題、改錯(cuò)題和填空題。

　　1.統(tǒng)一編址：將輸入輸出設(shè)備中控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器等與內(nèi)存單元一樣看待，將它們和內(nèi)存單元聯(lián)合在一起編排地址，用訪問內(nèi)存的指令來訪問輸入輸出設(shè)備接口的某個(gè)寄存器，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。

　　2.單獨(dú)編址：將輸入輸出設(shè)備中控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器單獨(dú)編排地址，用專門的控制信號進(jìn)行輸入輸出操作。

　　3.單級中斷：CPU在執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程中禁止所有其他外部中斷。

　　4.多級中斷：CPU在執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程中可以響應(yīng)級別更高的中斷請求。

　　5.中斷屏蔽：CPU處理一個(gè)中斷的過程中，對其他一些外部設(shè)備的中斷進(jìn)行阻止。

　　6.DMA：直接存儲器訪問，直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主存與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)直接傳輸，傳輸過程本身不需CPU程序干預(yù)。

　　7.現(xiàn)場保護(hù)：CPU在響應(yīng)中斷請求時(shí)，將程序計(jì)數(shù)器和有關(guān)寄存器內(nèi)容等系統(tǒng)的狀態(tài)信息存儲起來，以使中斷處理結(jié)束之后能恢復(fù)原來的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行程序，稱為現(xiàn)場保護(hù)。

　　8.中斷向量：外設(shè)在向CPU發(fā)出中斷請求時(shí)，由該設(shè)備通過輸入輸出總線主動向CPU發(fā)出一個(gè)識別代碼，這個(gè)識別代碼通常稱為中斷向量。

　　9.自陷：當(dāng)CPU出現(xiàn)有算術(shù)操作異常、非法指令、越權(quán)操作和訪存中的異常等某種內(nèi)部情況時(shí)自己引起的中斷稱為自陷。

　　10.軟件中斷：由自陷指令引起的中斷稱為軟件中斷，又稱為系統(tǒng)調(diào)用。

　　11.通道命令：通道用于執(zhí)行輸入輸出操作的指令，也叫通道控制字（CCW）。

　　二、選擇填空題：

　　歷年真題：

　　2000年：

　　7.設(shè)置中斷排隊(duì)判優(yōu)邏輯的目的是（?。?/p>

　　A.產(chǎn)生中斷源編碼

　　B.使同時(shí)提出的請求中的優(yōu)先級別最高者，得到及時(shí)響應(yīng)

　　C.使CPU能方便地轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序

　　D.提高中斷響應(yīng)速度

　　「分析」：當(dāng)有多個(gè)中斷請求同時(shí)出現(xiàn)，中斷服務(wù)系統(tǒng)必須能從中選出當(dāng)前最需要給予響應(yīng)的最重要的中斷請求，這就需要預(yù)先對所有的中斷進(jìn)行優(yōu)先級排隊(duì)，這個(gè)工作可由中斷優(yōu)先級判斷邏輯來完成，排隊(duì)的規(guī)則可由軟件通過對中斷屏蔽寄存器進(jìn)行設(shè)置來確定。

　　「答案」：B

　　10.通道程序在內(nèi)存中的首地址由（ ）給出。

　　「分析」：CPU使用通道進(jìn)行一個(gè)輸入輸出操作時(shí)，先發(fā)出一個(gè)通道啟動信號。通道收到啟動信號后，到指定的內(nèi)存單元中取通道地址字，并將其放入通道地址寄存器中。此通道地址字為通道程序在內(nèi)存中的首地址。

　　「答案」：通道地址字

　　11.在不改變中斷響應(yīng)次序的條件下，通過（ ）可以改變中斷處理次序。

　　「分析」：在多重中斷系統(tǒng)中，可以通過設(shè)置中斷優(yōu)先級來決定各個(gè)中斷的級別。在實(shí)際的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中是通過CPU內(nèi)部的一個(gè)中斷屏蔽字寄存器來實(shí)現(xiàn)對不同中斷的分別禁止的，這個(gè)寄存器可在中斷處理程序中重新設(shè)置，這樣就可以改變原有的中斷優(yōu)先級別。

　　「答案」：改寫中斷屏蔽字

　　2005年：

　　16.采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)是由DMA接口來控制數(shù)據(jù)在　　　和　　　之間傳輸。

　　「分析」：DMA是指直接存儲器訪問，是利用一個(gè)專門的接口電路將計(jì)算機(jī)的主存儲器與高速的外設(shè)相連接，當(dāng)計(jì)算機(jī)要與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，由CPU發(fā)出一個(gè)控制信號啟動DMA之后由DMA來控制完成外設(shè)與主存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送，其傳送方式為數(shù)據(jù)塊 （數(shù)據(jù)成組）傳送，傳送過程為連續(xù)的，中間沒有停止等待的時(shí)間，所以數(shù)據(jù)的傳送速度較高。

　　「答案」：外設(shè)　　主存儲器

　　三、改錯(cuò)題：

　　歷年真題：

　　（2000年）7.對I/O數(shù)據(jù)傳送的控制方式，可分為程序中斷控制方式和獨(dú)立編址傳送控制方式兩種。

　　「分析」：對1/O數(shù)據(jù)傳送的控制方式，可分為程序直接控制方式、程序中斷控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。程序中斷控制方式只是其中的一種方法，獨(dú)立編址是指對1/O設(shè)備的控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器等單獨(dú)進(jìn)行地址編排，使用專門的指令對其進(jìn)行操作，可用在各種數(shù)據(jù)傳送的控制方式中。

　　「答案」：對1/O數(shù)據(jù)傳送的控制方式，可分為：程序直接控制方式、程序中斷方式、DMA方式、通道控制方式等。

　?。?002）5.對外設(shè)統(tǒng)一編址是指給每個(gè)外設(shè)設(shè)置一個(gè)地址碼。

　　「分析」：CPU與外設(shè)之間的信息傳送是通過硬件接口來實(shí)現(xiàn)的，各種外設(shè)的硬件接口上又都包含有多個(gè)寄存器，如控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器等。統(tǒng)一編址是將外設(shè)接口上的各種寄存器等同于內(nèi)存儲器的存儲單元，通過使用訪問內(nèi)存單元的指令來訪問外設(shè)接口上的各個(gè)寄存器，這樣就可以使用訪存指令來訪問外設(shè)，輸入輸出操作簡單，程序設(shè)計(jì)比較簡便。由于外設(shè)接口上的寄存器種類和數(shù)量通常不止一個(gè)，所以一個(gè)外設(shè)至少對應(yīng)一個(gè)以上的內(nèi)存地址。

　　「答案」：對外設(shè)統(tǒng)一編址是將外設(shè)接口上的寄存器等內(nèi)存單元，給每個(gè)外設(shè)設(shè)置至少一個(gè)地址碼。

　　（2003年）25.在常見的微機(jī)系統(tǒng)中，磁盤常采用通道方式與主存交換信息。

　　「分析」：通道傳輸方式是采用通道處理器將多個(gè)輸入輸出設(shè)備與CPU和主存儲器相連接，并控制其信息的傳輸，主要用于大型計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等含有許多輸入輸出設(shè)備并對輸入輸出有較高要求的場合；而DMA方式是采用DMA控制器將外圍設(shè)備與主存儲器相連接，并控制其信息的傳輸，主要用于微型計(jì)算機(jī)中外設(shè)與主存之間需要成批傳輸數(shù)據(jù)的場合，如微機(jī)系統(tǒng)中磁盤與主存之間的數(shù)據(jù)傳輸。

　　「答案」：在常見的微機(jī)系統(tǒng)中，磁盤常采用DMA方式與主存交換數(shù)據(jù)。

　?。?004年）25.通道就是一組輸入輸出傳送線。

　　「分析」：通道是一種比DMA更高級的I/O控制部件，具有更強(qiáng)的獨(dú)立處理數(shù)據(jù)的輸入／輸出功能，能同時(shí)控制多臺同類型或不同類型的設(shè)備。它在一定的硬件基礎(chǔ)上，利用通道程序?qū)崿F(xiàn)對1/O的控制，更多地免去了CPU的介入，使系統(tǒng)的并行性能更高。

　　「答案」：通道是具有更強(qiáng)的獨(dú)立處理數(shù)據(jù)的輸入／輸出功能，能同時(shí)控制多臺同類型或不同類型的設(shè)備。

　　四、簡答題：

　　歷年真題：

　　2000年：

　　7.以DMA方式實(shí)現(xiàn)傳送，大致可分為哪幾個(gè)階段？（3分）

　　「答案」：

　　① DMA傳送前的預(yù)置階段（DMA初始化）；

　　② 數(shù)據(jù)傳送階段（DMA傳送）；

　?、?傳送后的結(jié)束處理。

　　2001年：

　　2.何謂中斷方式？它主要應(yīng)用在什么場合？請舉二例。

　　「答案」：

　?、?中斷方式指：CPU在接到隨機(jī)產(chǎn)生的中斷請求信號后，暫停原程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序，以處理該隨機(jī)事件，處理完畢后返回并繼續(xù)執(zhí)行原程序；

　　② 主要應(yīng)用于處理復(fù)雜隨機(jī)事件、控制中低速1/O；

　　③ 例：打印機(jī)控制，故障處理。

　　3.在 DMA 方式預(yù)處理（初始化）階段， CPU 通過程序送出哪些信息？

　　「答案」：

　　向DMA控制器及I/O接口（分離模式或集成模式均可）分別送出以下信息：

　?、?測試設(shè)備狀態(tài)，預(yù)置DMA控制器工作方式；

　　② 主存緩沖區(qū)首址，交換量，傳送方向；

　　③ 設(shè)備尋址信息，啟動讀／寫。

　　6.中斷接口一般包含哪些基本組成？簡要說明它們的作用。

　　「答案」：

　　① 地址譯碼。選取接口中有關(guān)寄存器，也就是選擇了I/O設(shè)備。

　　② 命令字／狀態(tài)字寄存器。供CPU輸出控制命令，調(diào)回接口與設(shè)備的狀態(tài)信息。

　　③ 數(shù)據(jù)緩存。提供數(shù)據(jù)緩沖，實(shí)現(xiàn)速度匹配。

　?、?控制邏輯。如中斷控制邏輯、與設(shè)備特性相關(guān)的控制邏輯等。

　　2002年：

　　5.何謂DAM方式？說明它的適用場合。

　　「答案」：

　　定義：由DMA控制器控制系統(tǒng)總線，直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主存與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)直傳，傳送期間不需要CPU程序干預(yù)。

　　適用場合：高速、批量數(shù)據(jù)的簡單傳送。

　　6.何謂多重中斷？如何保證它的實(shí)現(xiàn)？

　　「答案」：

　　多重中斷：CPU在響應(yīng)處理中斷過程中，允許響應(yīng)處理更高級別的中斷請求，這種方式稱為多重中斷。

　　實(shí)現(xiàn)方法：在中斷服務(wù)程序的起始部分用一段程序來保存現(xiàn)場、送新屏蔽字以屏蔽同級別和低級別的中斷請求、然后開中斷，這樣CPU就可響應(yīng)更高級別的中斷請求，實(shí)現(xiàn)多重中斷。

　　2003年：

　　30.簡述外圍設(shè)備接口的主要功能。（新教材取消了這一內(nèi)容）

　　31.試對程序中斷方式和 DMA 方式各分別舉出二種應(yīng)用例子。

　　「答案」：

　　中斷方式常用于打印機(jī)輸出、鍵盤輸入等；

　　DMA