计算机组成原理第二版课后习题答案

内容发布更新时间 : 2024/11/8 23:59:51星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

址编号,中断入口地址是中断服务程序首址。 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),通过它访存可获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放一条JMP指令;主存中设向量地址表。参考8.4.3)

14. 在什么条件下,I/O设备可以向CPU提出中断请求?

解:I/O设备向CPU提出中断请求的条件是:I/O接口中的设备工作完成状态为1(D=1),中断屏蔽码为0 (MASK=0),且CPU查询中断时,中断请求触发器状态为1(INTR=1)。

15. 什么是中断允许触发器?它有何作用?

解:中断允许触发器是CPU中断系统中的一个部件,他起着开关中断的作用(即中断总开关,则中断屏蔽触发器可视为中断的分开关)。

16. 在什么条件和什么时间,CPU可以响应I/O的中断请求? 解:CPU响应I/O中断请求的条件和时间是:当中断允许状态为1(EINT=1),且至少有一个中断请求被查到,则在一条指令执行完时,响应中断。

17. 某系统对输入数据进行取样处理,每抽取一个输入数据,CPU就

要中断处理一次,将取样的数据存至存储器的缓冲区中,该中断处理需P秒。此外,缓冲区内每存储N个数据,主程序就要将其取出进行处理,这个处理需Q秒。试问该系统可以跟踪到每秒多少次中断请求?

解:这是一道求中断饱和度的题,要注意主程序对数据的处理不是中断处理,因此Q秒不能算在中断次数内。 N个数据所需的处理时间=P×N+Q秒

平均每个数据所需处理时间= (P×N+Q)/N秒

求倒数得:该系统跟踪到的每秒中断请求数=N/(P×N+Q)次。

19. 在程序中断方式中,磁盘申请中断的优先权高于打印机。当打印机正在进行打印时,磁盘申请中断请求。试问是否要将打印机输出停下来,等磁盘操作结束后,打印机输出才能继续进行?为什么? 解:这是一道多重中断的题,由于磁盘中断的优先权高于打印机,因此应将打印机输出停下来,等磁盘操作结束后,打印机输出才能继续进行。因为打印机的速度比磁盘输入输出的速度慢,并且暂停打印不会造成数据丢失。

26. 什么是多重中断?实现多重中断的必要条件是什么?

解:多重中断是指:当CPU执行某个中断服务程序的过程中,发生了更高级、更紧迫的事件,CPU暂停现行中断服务程序的执行,转去处理该事件的中断,处理完返回现行中断服务程序继续执行的过程。

实现多重中断的必要条件是:在现行中断服务期间,中断允许触发器为1,即开中断。

28. CPU对DMA请求和中断请求的响应时间是否一样?为什么? 解: CPU对DMA请求和中断请求的响应时间不一样,因为两种方式的交换速度相差很大,因此CPU必须以更短的时间间隔查询并响应DMA请求。响应中断请求是在每条指令执行周期结束的时刻,而响应DMA请求是在存取周期结束的时刻。

中断方式是程序切换,而程序又是由指令组成,所以必须在一条指令执行完毕才能响应中断请求,而且CPU只有在每条指令执行周期结束的时刻才发出查询信号,以获取中断请求信号,若此时条件满足,便能响应中断请求。

DMA请求是由DMA接口根据设备的工作状态向CPU申请占用总线,此时只要总线未被CPU占用,即可立即响应DMA请求;若总线正被CPU占用,则必须等待该存取周期结束时,CPU才交出总线的使用权。

30. DMA的工作方式中,CPU暂停方式和周期挪用方式的数据传送流程有何不同?画图说明。

解:两种DMA方式的工作流程见如下,其主要区别在于传送阶段,现行程序是否完全停止访存。

停止CPU访存方式的DMA工作流程如下: 现

序 CPU DMAC I/O

CPU DMAC I/O

B C D 周期窃取方式的DMA工作流程如下: 现

序 CPU DMAC I/O

CPU DMAC I/O

B C D

31. 假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40 000次/秒,而相应的中断处理程序其执行时间为40?s,试问该外设是否可用程序中断方式与主机交换信息,为什么?

解:该设备向CPU传送信息的时间间隔 =1/40000=0.025×10-3=25 ? s < 40?s

则:该外设不能用程序中断方式与主机交换信息,因为其中断处理程序的执行速度比该外设的交换速度慢。

32. 设磁盘存储器转速为3000转/分,分8个扇区,每扇区存储1K字节,主存与磁盘存储器数据传送的宽度为16位(即每次传送16位)。假设一条指令最长执行时间是25?s,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:先算出磁盘传送速度,然后和指令执行速度进行比较得出结论。

道容量= 1K ×8 ×8 位= 8KB = 4K字

数传率=4K字×3000转/分=4K字×50转/秒 =200K字/秒 一个字的传送时间=1/200K秒? 5?s (注:在此1K=1024,来自数据块单位缩写。)

因为5 ?s<<25?s,所以不能采用一条指令执行结束响应DMA请求的方案,应采取每个CPU机器周期末查询及响应DMA请求的方案(通常安排CPU机器周期=MM存取周期)。

33. 试从下面七个方面比较程序查询、程序中断和DMA三种方式的综合性能。

(1)数据传送依赖软件还是硬件。 (2)传送数据的基本单位。 (3)并行性。 (4)主动性。 (5)传输速度。 (6)经济性。

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