歷年真題:
(2001年)9.DMA 方式:直接存儲器訪問,直接依靠硬件實現(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)。
(2002年)5.I/O接口:是指連接主機和外圍設(shè)備的邏輯部件。
(2003年)20.中斷屏蔽:CPU處理一個中斷的過程中,對其他一些外部設(shè)備的中斷進行阻止。
(2004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)備接口的某個寄存器,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。
(2005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。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)備接口的某個寄存器,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出。
2.單獨編址:將輸入輸出設(shè)備中控制寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、狀態(tài)寄存器單獨編排地址,用專門的控制信號進行輸入輸出操作。
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處理一個中斷的過程中,對其他一些外部設(shè)備的中斷進行阻止。
6.DMA:直接存儲器訪問,直接依靠硬件實現(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:CPU在響應(yīng)中斷請求時,將程序計數(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。
8.中斷向量:外設(shè)在向CPU發(fā)出中斷請求時,由該設(shè)備通過輸入輸出總線主動向CPU發(fā)出一個識別代碼,這個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)置中斷排隊判優(yōu)邏輯的目的是( )。
A.產(chǎn)生中斷源編碼
B.使同時提出的請求中的優(yōu)先級別最高者,得到及時響應(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)有多個中斷請求同時出現(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)先對所有的中斷進行優(yōu)先級排隊,這個工作可由中斷優(yōu)先級判斷邏輯來完成,排隊的規(guī)則可由軟件通過對中斷屏蔽寄存器進行設(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使用通道進行一個輸入輸出操作時,先發(fā)出一個通道啟動信號。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)先級來決定各個中斷的級別。在實際的計算機系統(tǒng)中是通過CPU內(nèi)部的一個中斷屏蔽字寄存器來實現(xiàn)對不同中斷的分別禁止的,這個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,是利用一個專門的接口電路將計算機的主存儲器與高速的外設(shè)相連接,當(dāng)計算機要與外設(shè)進行數(shù)據(jù)傳送時,由CPU發(fā)出一個控制信號啟動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)寄存器等單獨進行地址編排,使用專門的指令對其進行操作,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。
(2002)5.對外設(shè)統(tǒng)一編址是指給每個外設(shè)設(shè)置一個地址碼。
「分析」:CPU與外設(shè)之間的信息傳送是通過硬件接口來實現(xiàn)的,各種外設(shè)的硬件接口上又都包含有多個寄存器,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,所以一個外設(shè)至少對應(yīng)一個以上的內(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,給每個外設(shè)設(shè)置至少一個地址碼。
(2003年)25.在常見的微機系統(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,主要用于大型計算機以及網(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,主要用于微型計算機中外設(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」:在常見的微機系統(tǒng)中,磁盤常采用DMA方式與主存交換數(shù)據(jù)。
(2004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,具有更強的獨立處理數(shù)據(jù)的輸入/輸出功能,能同時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」:通道是具有更強的獨立處理數(shù)據(jù)的輸入/輸出功能,能同時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方式實現(xiàn)傳送,大致可分為哪幾個階段?(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);
③ 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」:
① 中斷方式指:CPU在接到隨機產(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)雜隨機事件、控制中低速1/O;
③ 例:打印機控制,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:
① 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,實現(xiàn)速度匹配。
④ 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輸出、鍵盤輸入等;
DMA方式常用于讀/寫磁盤、讀/寫磁帶等。
2004年:
30.主機與外圍設(shè)備之間信息傳送的控制方式有哪幾種?采用哪種方式 CPU 效率最低?
「答案」:主機與外圍設(shè)備之間信息傳送的控制方式有四種:程序查詢方式、中斷方式、DMA方式和通道方式。程序查詢方式CPU 效率最低。
31.試比較中斷方式與 DMA 方式的主要異同,并指出它們各自應(yīng)用在什么性質(zhì)的場合。
「答案」:
相同點:這兩種方式下,主機和I/O設(shè)備都是并行工作。
不同點:中斷方式在CPU響應(yīng)了I/O設(shè)備的中斷請求后,要暫?,F(xiàn)行程序的執(zhí)行,轉(zhuǎn)為I/O設(shè)備服務(wù)。DMA 方式直接依靠硬件實現(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),CPU可繼續(xù)執(zhí)行原來的程序,CPU效率比中斷方式。
DMA 方式適用場合:高速、批量數(shù)據(jù)的簡單傳送。
中斷方式適用場合:處理復(fù)雜隨機事件、控制中低速1/O設(shè)備。
2005年:
30.基本的DMA控制器的主要部件有哪些?
「答案」:基本的DMA控制器的主要部件有:地址寄存器、長度計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、標(biāo)志寄存器、命令寄存器、控制邏輯等。
31.簡述多重中斷系統(tǒng)中CPU響應(yīng)處理一次中斷的步驟。
「答案」:① 關(guān)中斷;② 保存現(xiàn)場信息;③ 判別中斷條件;④ 開中斷;⑤ 執(zhí)行中斷服務(wù)程序;⑥ 關(guān)中斷;⑦ 恢復(fù)現(xiàn)場信息;⑧ 開中斷。
由上可見,每年都會考本章的兩道以上的簡答題。考試的兩個重點:一個是DMA方式的有關(guān)知識(每年都考),另一個是中斷方式有關(guān)內(nèi)容。這兩方面大家一定重點掌握。
下面一些知識也要求大家了解
1.中斷方式的接口控制器功能:能向CPU發(fā)出中斷請求信號;能發(fā)出識別代碼提供提供引導(dǎo)CPU在響應(yīng)中斷請求后轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序的地址; CPU要能夠?qū)χ袛嗾埱筮M行允許或禁止的控制;能使中斷請求參加優(yōu)先級排隊。
2.CPU與外圍設(shè)備進行通信有三種類型:① CPU向外圍設(shè)備發(fā)出操作控制命令;② 外圍設(shè)備向CPU提供狀態(tài)信息;③ 數(shù)據(jù)在CPU和外圍設(shè)備之間傳遞。
3.中斷裁決機制:輪詢、菊花鏈、獨立請求。
4.CPU與DMA訪問內(nèi)存沖突的裁決的三種方法:① CPU等待DMA的操作;② DMA乘存儲器空閑時訪問存儲器;③ CPU與DMA交替訪問存儲器。
5.CPU啟動DMA的步驟:① 測試設(shè)備狀態(tài);② 寫存儲器地址寄存器;③ 寫長度計數(shù)器;④ 啟動DMA控制邏輯。
6.通道的三種類型:
選擇通道:它與設(shè)備之間的傳輸一直維持到設(shè)備請求的傳輸完成為止,然后為其它外圍設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)寬度是可變的,通道中包含一個保存IO數(shù)據(jù)傳輸所需的參數(shù)寄存器。
數(shù)組多路通道:以數(shù)組為單元在若干高速傳輸操作之間進行交叉復(fù)用。
字節(jié)多路通道:用于連接多個慢速的和中速的設(shè)備,這些設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送以字節(jié)為單位,字節(jié)交叉模式、猝發(fā)模式。
7.字節(jié)多路通道與數(shù)組多路通道的區(qū)別:首先數(shù)組多路通道允許多個設(shè)備同時工作,但只允許一個設(shè)備進行傳輸型操作,而其它設(shè)備進行控制型操作;字節(jié)多路通道不僅允許多個設(shè)備操作,而且允許它們同時進行傳輸型操作。其次,數(shù)組多路通道與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送的基本單位是數(shù)據(jù)塊,通道必須為一個設(shè)備傳送完一個數(shù)據(jù)塊以后才能為別的設(shè)備傳送數(shù)據(jù),而字節(jié)多路通道與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送基本單位是字節(jié),各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送是以字節(jié)為單位交替進行的。
8.通道的功能:① 接受CPU的I/O操作指令,按指令要求控制外圍設(shè)備;② 從內(nèi)存中讀取通道程序,并執(zhí)行,即向設(shè)備控制器發(fā)送各種命令;③ 組織和控制數(shù)據(jù)在內(nèi)存與外設(shè)之間的傳送操作;④ 讀取外設(shè)的狀態(tài)信息,形成整個通道的狀態(tài)信息,提供給CPU或保存在內(nèi)存中;⑤ 向CPU發(fā)出IO操作中斷請求,將外圍設(shè)備的中斷請求和通道本身的中斷請求按次序報告CPU。