内容发布更新时间 : 2024/12/27 14:46:16星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

是磁带设备还是磁盘设备）等.

(16)输入设备:向计算机输入数据和信息的设备.

(17)输出设备:是人与计算机交互的一种部件，用于数据的输出。

(18)显示分辨率:显示分辨率是显示器在显示图像时的分辨率，分辨率是用点来衡量的，显示器上这个“点”就是指像素(pixel)。

(19)点距: 点距指屏幕上相邻两个同色像素单元之间的距离，即两个红色（或绿、蓝）像素单元之间的距离。

(20)行反转扫描法: 先对所有行线送\，所有列线送“0”，读键盘行扫描值；然后反过先对所有行线送\，然后对所有列线送“1”，并读键盘列扫描值。 9.2 简要回答下列问题

1)什么是接口?它有哪些功能? 2)主机与外部设备之间如何连接?

3)主机与外部设备信息交换的控制方式有哪些?各有什么特点? 4)什么是程序程序查询I/O方式,简要说明其工作原理. 5)比较单级中断和多重中断处理流程的异同点. 6)中断隐指令完成什么功能?

7)为什么在保护现场和恢复现场的过程中,CPU必须关中断? 8)CPU响应中断的条件有哪些?

9)什么是中断向量,简要分析中断向量方式下形成中断向量的基本方法. 10)为什么采用DMA方式能提高成组数据传送的速度?

11)什么是中断优先级?它具有哪两层含义?划分优先等级的原则是什么? 12)计算机中断系统中使用屏蔽技术有什么好处? 13)计算机中断响应后，如何调出中断服务程序?

14)DMA方式传送数据前，主机应向DMA接口输送哪些参数? 15)比较中断I/O和DMA的一统点。 16)比较DMA与通道的异同点。

17)中断系统中设计中断允许和中断屏蔽的作用分别是什么?两者是否可以合二为一?

解：(1)接口是两个不同部件或系统之间的连接部分，可以是两个硬设备(可以都是计算机，也可以都是外部设备)之间的连接，也可以是软件系统中两个独立程序块之间的连接。 具有的功能：1)寻址功能。2)数据输入/输出功能。3)匹配主机与外设的速度差距。4)实现数据格式转换或逻辑电平转换。5)传送主机命令。6)反映设备的工作状态。 (2)主机通过接口连接I/O设备，接口实现主机与外设的连接和信息的交换。

(3) 主机与外部设备信息交换的控制方式有:程序查询控制方式、程序中断控制方式、直接存储器存取控制方式(DMA)、通道方式、外围处理机方式。

特点：程序查询控制方式接口设计简单，但是CPU与外设只能串行工作，由于CPU的速度比外设的速度要高得多，所以在信息传送过程中，CPU的大量时间是花费在查询和等待上，从而使系统效率大大降低。

程序中断控制方式：允许外部设备用“中断”信号中止CPU正在执行的程序。具体他说，当接口电路需要与CPU进行数据交换（输入、输出等）时，便由接口电路向CPU发出一个中断请求信号，CPU响应这一中断请求，并调用中断服务程序完成一个或多个字节的信息交换。这种方式不需要接口软件主动查询，而是由接口电路主动通知CPU，即在设备准备数据阶段，CPU与外设能并行工作，使得接口软件的效率比较高。 直接存储器存取控制方式：数据传输的基本单位是数据块；所传输的数据是从设备直接送入内存的,或者相反；整块数据的传送是在控制器的控制下完成的；

通道方式：CPU发出启动通道的指令，通道就开始工作。I/O通道控制I/O控制器工作，I/O控制器又控制I/O设备。这样，一个通道可以连接多个I/O控制器，而一个I/O控制器又可以连接若干台同类型的外部设备。

外围处理机方式: 通常用于大、中型计算机系统中。由于PPU基本上独立于主机工作，其结构更接近一般处理机，甚至就是一般的通用微小型计算机。它可以完成IOP的功能，还可以完成码制变换、格式处理、数据块检错、纠错等操作。

9.3 A、B、C是与主机连接的3台设备，在硬件排队线路中，它们的优先级是A>B>C>CPU，为改变中断处理的次序，它们的中断屏蔽字如表9.3所示(设“0”表示允许中断，“1”表示中断屏蔽).

表9.3 中断屏蔽表

8.1 屏蔽码 设备名称 A B C A 1 1 1 B 0 1 0 C 0 1 1

请按图9.37所示时间轴给出的设备中断请求时刻，画出CPU执行程序的轨迹。A、B、C中断服务程序的时间宽度均为20us。

B C 中断 A

80 20 40 60 请求 0

图9.37 中断程序执行轨迹

解：分析如下:A在0us到达，首先执行A，20us后返回，30us时B到过开始执行B,40us

时C到过，由B的屏蔽码可知没有对C屏蔽，故40us后去执行C，60us后C返回B，70秒时返回主程序。流程图如下：

主程序 时间 0

A到达 20 A 返回 30 B 到达 40 C 到达 60 C 返回 70 B 返回

A B C

9.4 设某机有5级中断；L0，L1，L2，L3，L4，其中断响应优先次序为：L0最高，L1次之，L4最低。现在要求将中断处理次序改为L1->L3->L0->l4->L2，试问： (1)表9.4所示的中断屏蔽字该如何设置(“0”表示允许中断，“1”表示中断屏蔽)? (2)若这5级中断同时都发出中断请求，按更改后的次序画出进入各级中断处理程序的过程示意图。

9.4 更新后的中断屏蔽表

中 断 处 理 程 序 L0中断处理程序 L1中断处理程序 L2中断处理程序 L3中断处理程序 L4中断处理程序 解：(1) 中 断 处 理 程 序 L0中断处理程序 L1中断处理程序 L2中断处理程序 L3中断处理程序 L4中断处理程序 (2)

主程序 L0L1 L2L3 L4 同时 到达

中 断 处 理 级 屏 蔽 位 L0级 L1级 L2级 L3级 L4级 中 断 处 理 级 屏 蔽 位 L0级 L1级 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 L2级 1 1 1 1 0 L3 L3级 0 1 0 1 0 L4 L4级 1 1 0 1 1 L0 L1 L2

9.5以图6.15所示的多周期方案数据通路高层视图为例,设计带异常处理的控制器有限状态机示意图。

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9.6某计算机的CPU主频为500MHZ,与之连接的外设的最大数据传输率为20KBps,外设接口中有一个16位的数据缓冲器,相应的中断服务执行时间为500个时钟周期,通过计算分析该设备是否可采用中断I/O方式?若该设备的最大数据传输率为2MBps,该设备是否可采用中断I/O方式?

解：由题意可知：当外设的最大数据传输率为20KBps，缓冲区为2B。则 每秒钟产生的中断数为：20KB/2B=10000次。

每次的执行为500个周期。则中断占CPU时间的比率为：

6

500*10000/(500*10)=1%,对CPU的影响不大，可以采用中断方式。 当最大数率为2MBps时，

6

每秒钟产生的中断数为：2MB/2B=10则中断占CPU的时间比率为：

66

(500*10)/ (500*10)=100% 故不能采用中断方式。

9.7假设某个主频为1GHZ的处理器需要从某个成块传送的I/O设备读取1000字节的数据到主存缓冲区中,该I/O设备一旦启动就按50KBps的数据传输率向主机传送1000字节的数据,每个字节的读、处理及送内存缓冲区共需要1000个时钟周期的时间，则以下四种方式下，在1000字节的读取过程中，CPU花费在该设备I/O操作上的时间分别为多少？这部分时间占处理器时间的百分比分别是多少？

（1）采用独占式查询方式，每次处理一个字节，一次状态查询需要60个时钟周期； （2）采用中断I/O方式，外设每准备好一个字节发送一次中断请求。每次中断请求需要2个时钟周期，中断服务程序的执行需要1200个时钟周期； （3）采用周期挪用的DMA方式，每挪用一次主存周期处理一个字节，一次DMA传送完成1000字节数据的传输，DMA初始化和后处理的总时间为2000个时钟周期，CPU和DMA没有访存冲突。

（4）如将外设的速度提高到5MBps，则上述三种方式中，哪些不可行，为什么？对于可行的I/O方式，计算机CPU花费在I/O操作上的时间占CPU时间的百分比。

解：(1)采用独占式查询方式第个字节的查询时间为60个周期，每个字节的读、处理及送内存缓冲区共需要1000个时钟周期的时间。则：

6

一共的时间为：（1000+60）*1000=1.06*10周期

69

占处理器时间的百分比为：(1.06*10)/(1*10)=0.106%.

6

(2)采用中断I/O方式：（1200+2+1000）*1000=2.202*10个周期

69

占处理器的百分比为：(2.202*10)/ (1*10)=0.2202%.

3

(3)DMA方式：1000+2000=3*10个周期

39

占处理器的百分比为：(3*10)/ (1*10)=0.000003% 9.8某CRT显示器可显示64种ASCII字符，每帧可显示64字×25排；字符采用7×8点 阵， 即横向7点，字间间隔1点，纵向8点，排间间隔6条扫描线；水平回扫为行扫描周期的1/5；垂直回扫为帧扫描周期的1/4；帧频为50Hz，采取逐行扫描方式。问：

(1)刷新存储器VRAM中存放的是什么内容，其容量至少需多少字节? (2)字符发生器ROM中存放的是什么内容，其容量是多少字节?

(3)设置哪些计数器控制刷新存储器访问与屏幕扫描之间的同步？它们的分频关系如何？

(4)设时钟直接用于点计数脉冲，则其频率是多少？ 解：(1)刷新存储器VRAM中存放的是待显示字符的编码，因为每屏字符数为64*25=1600，VRAM容量至少要存放一帧字符的ASCII码，所以至少为1600字节。

(2)字符发生器ROM存放的是全部可显示字符的点阵代码，由于可显示64种字符，而每个字符的点阵码为8个字节，所以ROM的容量至少为存放所有可显示字符点阵所需要的空间，即64*8＝512字节。

(3) 按显示过程的需要，应设置4级计数器

①点计器，7×8字符点阵一行有7个光点，加上字符间隔1个点，则点计数器应按8循环。

②字计数器，字计数器用来控制一排中第i个字符的刷新，其输出送到刷新存储器，作为其X向地址，因为一排可显示64个字符，行回扫占行扫描周期的1/5,即相当于20个字符，所以字计数器应按84循环计数。归零输出作为行计数脉冲。

③行字数，该计数器用来控制第j行扫描线，其输出送到字符发生器，作为读取字符发生器的低位地址。因为一排字符有6条扫描线，加上排间隔8条扫描线，所以行计数器应按14循环计数。归零输出作为排计器的计数脉冲。

④排字数，该计数器用来控制第n排字符，其输出送到刷新存储器，作为刷新存储器的Y地址。因为一帧可显示25排，而帧回扫占帧扫描周期的1/4，约相当于8排字符，所以排计数器应按33循环计数。

由上述分析可见各级计数器的分频关系为：点计数器(7＋1):1分频，字计数器(64＋20):1分频，行计数器(8＋6):1分频，排计数器(25＋8):1分频。

(4) 当时钟频率直接用于点计数脉冲时，其频率为f=50×8×84×14×33=15.52MHz

9.9有一汉字CRT显示器，它可显示3000个汉字，每字以11×16点阵组成，字间间隔一点，两排字间隔4条扫描线，32字/排，一个汉字编码点2个字节，帧频50Hz,帧回扫描和行回扫描均占扫描时间的20%（扫描时间包括正扫和回扫），行频可在60~70us之间选择，由时钟源输出经点计数器→字计数器→行计数器→排计数器分频产生RAM用来存放字符的编码，ROM用来存储汉字的点阵信息。试求：

(1)RAM的存储容量是多少字节？ (2)ROM的存储容量是多少字节？ (3)各计数器位数分别是多少？ (4)时钟源频率是多少？ 解：此题不会计算。。。

9.10已知字符显示器每排显示80个字符，一帧可显示25排，字符编码采用ASCII码，使用7×7字符点阵，字间隔一个点，字符排间隔为一条扫描线，行逆程占34个字符时间，场逆程点7排字符时间，刷新频率为60Hz，求：

(1) 刷新存储器容量和存取时间的要求； (2) 时钟频率和定时各计数器的最大值； (3) 画出该字符显示器框图。

解：(1)存储容量至少为：80*25=2000个字节

存取时间必小于1/60=0.017s

(2) ①点计器，7×7字符点阵一行有7个光点，加上字符间隔1个点，则点计数器应按8循环。

②字计数器，字计数器用来控制一排中第i个字符的刷新，其输出送到刷新存储器，作为其X向地址，因为一排可显示80个字符，行回扫占行扫描周期的1/5,即相当于20个字