自考“计算机组成原理”串讲资料（7） -自考串讲笔记

　　第7章 输入输出系统

　　一、名词解释：

　　历年真题：

　　（2001年）9.DMA 方式：直接存储器访问，直接依靠硬件实现主存与外设之间的数据直接传输，传输过程本身不需CPU程序干预。

　　（2002年）5.I/O接口：是指连接主机和外围设备的逻辑部件。

　　（2003年）20.中断屏蔽：CPU处理一个中断的过程中，对其他一些外部设备的中断进行阻止。

　　（2004年）17.统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。

　　（2005年）25.通道程序：通道命令构成通道程序。在通道程序的控制下，通道对外围设备进行数据传输控制。

　　近年以来每年考本章的名词称解释，所以第五章的名称解释是考试的重点。这里给大家列出了本章的名词解释，大家要熟悉一下，这都是本章的基本概念，有利于做名称解释、选择题、改错题和填空题。

　　1.统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。

　　2.单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。

　　3.单级中断：CPU在执行中断服务程序的过程中禁止所有其他外部中断。

　　4.多级中断：CPU在执行中断服务程序的过程中可以响应级别更高的中断请求。

　　5.中断屏蔽：CPU处理一个中断的过程中，对其他一些外部设备的中断进行阻止。

　　6.DMA：直接存储器访问，直接依靠硬件实现主存与外设之间的数据直接传输，传输过程本身不需CPU程序干预。

　　7.现场保护：CPU在响应中断请求时，将程序计数器和有关寄存器内容等系统的状态信息存储起来，以使中断处理结束之后能恢复原来的状态继续执行程序，称为现场保护。

　　8.中断向量：外设在向CPU发出中断请求时，由该设备通过输入输出总线主动向CPU发出一个识别代码，这个识别代码通常称为中断向量。

　　9.自陷：当CPU出现有算术操作异常、非法指令、越权操作和访存中的异常等某种内部情况时自己引起的中断称为自陷。

　　10.软件中断：由自陷指令引起的中断称为软件中断，又称为系统调用。

　　11.通道命令：通道用于执行输入输出操作的指令，也叫通道控制字（CCW）。

　　二、选择填空题：

　　历年真题：

　　2000年：

　　7.设置中断排队判优逻辑的目的是（　）。

　　A.产生中断源编码

　　B.使同时提出的请求中的优先级别最高者，得到及时响应

　　C.使CPU能方便地转入中断服务子程序

　　D.提高中断响应速度

　　「分析」：当有多个中断请求同时出现，中断服务系统必须能从中选出当前最需要给予响应的最重要的中断请求，这就需要预先对所有的中断进行优先级排队，这个工作可由中断优先级判断逻辑来完成，排队的规则可由软件通过对中断屏蔽寄存器进行设置来确定。

　　「答案」：B

　　10.通道程序在内存中的首地址由（ ）给出。

　　「分析」：CPU使用通道进行一个输入输出操作时，先发出一个通道启动信号。通道收到启动信号后，到指定的内存单元中取通道地址字，并将其放入通道地址寄存器中。此通道地址字为通道程序在内存中的首地址。

　　「答案」：通道地址字

　　11.在不改变中断响应次序的条件下，通过（ ）可以改变中断处理次序。

　　「分析」：在多重中断系统中，可以通过设置中断优先级来决定各个中断的级别。在实际的计算机系统中是通过CPU内部的一个中断屏蔽字寄存器来实现对不同中断的分别禁止的，这个寄存器可在中断处理程序中重新设置，这样就可以改变原有的中断优先级别。

　　「答案」：改写中断屏蔽字

　　2005年：

　　16.采用DMA方式传送数据是由DMA接口来控制数据在　　　和　　　之间传输。

　　「分析」：DMA是指直接存储器访问，是利用一个专门的接口电路将计算机的主存储器与高速的外设相连接，当计算机要与外设进行数据传送时，由CPU发出一个控制信号启动DMA之后由DMA来控制完成外设与主存储器之间的数据传送，其传送方式为数据块 （数据成组）传送，传送过程为连续的，中间没有停止等待的时间，所以数据的传送速度较高。

　　「答案」：外设　　主存储器

　　三、改错题：

　　历年真题：

　　（2000年）7.对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。

　　「分析」：对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。

　　「答案」：对1/O数据传送的控制方式，可分为：程序直接控制方式、程序中断方式、DMA方式、通道控制方式等。

　　（2002）5.对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。

　　「分析」：CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。

　　「答案」：对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。

　　（2003年）25.在常见的微机系统中，磁盘常采用通道方式与主存交换信息。

　　「分析」：通道传输方式是采用通道处理器将多个输入输出设备与CPU和主存储器相连接，并控制其信息的传输，主要用于大型计算机以及网络服务器等含有许多输入输出设备并对输入输出有较高要求的场合；而DMA方式是采用DMA控制器将外围设备与主存储器相连接，并控制其信息的传输，主要用于微型计算机中外设与主存之间需要成批传输数据的场合，如微机系统中磁盘与主存之间的数据传输。

　　「答案」：在常见的微机系统中，磁盘常采用DMA方式与主存交换数据。

　　（2004年）25.通道就是一组输入输出传送线。

　　「分析」：通道是一种比DMA更高级的I/O控制部件，具有更强的独立处理数据的输入／输出功能，能同时控制多台同类型或不同类型的设备。它在一定的硬件基础上，利用通道程序实现对1/O的控制，更多地免去了CPU的介入，使系统的并行性能更高。

　　「答案」：通道是具有更强的独立处理数据的输入／输出功能，能同时控制多台同类型或不同类型的设备。

　　四、简答题：

　　历年真题：

　　2000年：

　　7.以DMA方式实现传送，大致可分为哪几个阶段？（3分）

　　「答案」：

　　① DMA传送前的预置阶段（DMA初始化）；

　　② 数据传送阶段（DMA传送）；

　　③ 传送后的结束处理。

　　2001年：

　　2.何谓中断方式？它主要应用在什么场合？请举二例。

　　「答案」：

　　① 中断方式指：CPU在接到随机产生的中断请求信号后，暂停原程序，转去执行相应的中断处理程序，以处理该随机事件，处理完毕后返回并继续执行原程序；

　　② 主要应用于处理复杂随机事件、控制中低速1/O；

　　③ 例：打印机控制，故障处理。

　　3.在 DMA 方式预处理（初始化）阶段， CPU 通过程序送出哪些信息？

　　「答案」：

　　向DMA控制器及I/O接口（分离模式或集成模式均可）分别送出以下信息：

　　① 测试设备状态，预置DMA控制器工作方式；

　　② 主存缓冲区首址，交换量，传送方向；

　　③ 设备寻址信息，启动读／写。

　　6.中断接口一般包含哪些基本组成？简要说明它们的作用。

　　「答案」：

　　① 地址译码。选取接口中有关寄存器，也就是选择了I/O设备。

　　② 命令字／状态字寄存器。供CPU输出控制命令，调回接口与设备的状态信息。

　　③ 数据缓存。提供数据缓冲，实现速度匹配。

　　④ 控制逻辑。如中断控制逻辑、与设备特性相关的控制逻辑等。

　　2002年：

　　5.何谓DAM方式？说明它的适用场合。

　　「答案」：

　　定义：由DMA控制器控制系统总线，直接依靠硬件实现主存与I/O设备之间的数据直传，传送期间不需要CPU程序干预。

　　适用场合：高速、批量数据的简单传送。

　　6.何谓多重中断？如何保证它的实现？

　　「答案」：

　　多重中断：CPU在响应处理中断过程中，允许响应处理更高级别的中断请求，这种方式称为多重中断。

　　实现方法：在中断服务程序的起始部分用一段程序来保存现场、送新屏蔽字以屏蔽同级别和低级别的中断请求、然后开中断，这样CPU就可响应更高级别的中断请求，实现多重中断。

　　2003年：

　　30.简述外围设备接口的主要功能。（新教材取消了这一内容）

　　31.试对程序中断方式和 DMA 方式各分别举出二种应用例子。

　　「答案」：

　　中断方式常用于打印机输出、键盘输入等；

　　DMA