第七章 输入输出系统
输入输出系统 第 七章
1.IO有哪些编址方式?各有何特点? 解:常用的IO编址方式有两种:IO 与内存统一编址和ⅣO独立编址; 第 特点:IO与内存统一编址方式的IO 七地址采用与主存单元地址完全一样的格 章式,IO设备和主存占用同一个地址空间, 输cPU可像访问主存一样访问O设备,不需 人要安排专门的O指令 输 I/O独立编址方式时机器为I/O设备专门 出安排一套完全不同于主存地址格式的地址 系编码,此时O地址与主存地址是两个独立 统的空间,CPU需要通过专门的O指令来访 问IO地址空间
1. I/O有哪些编址方式？各有何特点？ 有哪些编址方式？各有何特点？ 解：常用的I/O编址方式有两种： 编址方式有两种： I/O 与内存统一编址和 与内存统一编址和I/O独立编址 ； 特点 ： I/O与内存统一编址方式的 与内存统一编址方式的I/O 地址采用与主存单元地址完全一样 与主存单元地址完全一样的格 式，I/O设备和主存占用 设备和主存占用同一个地址空间， CPU 可像访问主存一样 像访问主存一样访问I/O设备，不需 要安排专门的I/O指令 。 I/O独立编址方式时机器为 独立编址方式时机器为I/O设备专门 安排一套完全不同于主存地址格式的地址 安排一套完全不同于主存地址格式的地址 编码，此时I/O地址与主存地址是 地址与主存地址是两个独立 的空间 ，CPU需要通过专门的I/O指令来访 问I/O地址空间
2.简要说明CPU与ⅠO之间传递信息可采用哪几 种联络方式?它们分别用于什么场合? 答:CPU与IO之间传递信息常采用三种 第联络方式:真接控制(立即响应)、同步、异 七步。适用场合分别为 直接控制适用于结构极简单、速度极慢的 IO设备,CPU直接控制外设处于某种状态而无 输须联络信号 同步方式采用统一的时标进行联络,适用 出于CP与O速要度差不大,近离传遂的场盒 统CP与O速度差较大、远距离传送的场合
2. 简要说明CPU 与I/O之间传递信息可采用哪几 之间传递信息可采用哪几 种联络方式？它们分别用于什么场合？ 种联络方式？它们分别用于什么场合？ 答： CPU 与I/O之间传递信息常采用三种 之间传递信息常采用三种 联络方式：直接控制（立即响应）、 直接控制（立即响应）、 同步、异 步。 适用场合分别为： 适用场合分别为： 直接控制适用于结构极简单、速度极慢的 适用于结构极简单、速度极慢的 I/O设备，CPU直接控制外设处于某种状态而无 外设处于某种状态而无 须联络信号。 同步方式采用统一的时标进行联络，适用 进行联络，适用 于CPU 与I/O速度差不大，近距离传送的场合。 速度差不大，近距离传送的场合。 异步方式采用应答机制进行联络，适用于 进行联络，适用于 CPU 与I/O速度差较大、远距离传送的场合。 速度差较大、远距离传送的场合
3某计算机的O设备采用异步串行传送方 式传送字符信息。字符信息的格式为一位 起始位、七位数据位、一位校验位和一位 第停止位,若要求每秒钟传送3个字符,那 七么该设备的数据传送速率为多少? 解:480×10=4800位/秒=4800波特 波特是数据传送速率波特率的单 输位 输 注:题意中给出的是字符传送速率, 出|即;字符/秒.要求的是数据传送速率,串 系行传送时一般用波特率表示 统
3. 某计算机的I/O设备采用异步串行传送方 设备采用异步串行传送方 式传送字符信息。字符信息的格式为 式传送字符信息。字符信息的格式为一位 起始位、七位数据位、一位校验位和一位 起始位、七位数据位、一位校验位和一位 停止位。若要求每秒钟传送 若要求每秒钟传送480个字符，那 么该设备的数据传送速率为多少？ 么该设备的数据传送速率为多少？ 解：480 ×10=4800 10=4800 位 / 秒=4800波特； 波特——是数据传送速率波特率的 是数据传送速率波特率的 单 位 。 注：题意中给出的是 题意中给出的是字符传送速率， 即：字符 / 秒。要求的是数据传送速率，串 行传送时一般用 行传送时一般用波特率表示
4.什么是IO接口?为什么要设置ⅣO接 口?IO接口如何分类? 解:I/O接口一般指CPU和I/O设 第备间的连接部件;O接口分类方法很 七章输入输 多,主要有: 按数据传送方式分有并行接口和 串行接口两种 按数据传送的控制方式分有程序控 出制接口、程序中断接口、DMA接口 系种。 统
4. 什么是I/O接口 ?为什么要设置I/O 接 口？I/O接口如何分类 ？ 解： I/O接口一般指CPU 和I/O 设 备间的连接部件 ； I/O接口分类方法很 接口分类方法很 多，主要有： 按数据传送方式分有并行接口和 串行接口两种 ； 按数据传送的控制方式 数据传送的控制方式分有程序控 制接口、程序中断接口、DMA接口三 种
5.结合程序查询方式的接口电路,说明其工作 过程。 解:程序查询接口工作过程如下(以输入为 第 例) 1)CPU发O地址→地址总线→)接口→设备选 择器逐安动位号中开偷接妆 输备发启动命令设备开始工作 3)CPU等待,输入设备读出数据→DBR; 输 4)外设工作完成,完成信号→接口→B置0,D 置1; 5)准备就绪信号→控制总线→CPU; 系 6)输入:CPU通过输入指令(IN)将DBR中的 统|数据取走:
5. 结合程序查询方式的接口 程序查询方式的接口电路，说明其工作 电路，说明其工作 过程。 解：程序查询接口工作过程 程序查询接口工作过程如下（以输入为 如下（以输入为 例）： 1 ）CPU 发I/O地址 →地址总线 →接口 →设备选 择器译码 →选中，发SEL信号 →开命令接收门； 开命令接收门； 2 ）CPU 发启动命令 → D 置 0 ， B 置 1 →接口向设 备发启动命令 →设备开始工作； 设备开始工作； 3 ）CPU等待，输入设备读出数据 ，输入设备读出数据 → DBR； 4 ）外设工作完成，完成信号 →接口 → B 置 0 ， D 置 1； 5）准备就绪信号 →控制总线 → CPU； 6 ）输入：CPU通过输入指令 （IN）将DBR中的 数据取走；
若为输出,除数据传送方向相反以外,其他操 作与输入类似。工作过程如下: 1)CPU发IO地址→地址总线→接口→设备选 第择器轴由中判发知过导指子命合接期 七放入接口DBR中 3)CPU发启动命令→D置0,B置1→接口向设 输备发启动命令设备开始作 5)外设工作完成,完成信号→接口→B置0 输 D置1; 6)准备就绪信号→控制总线→CPU,CPU可 系通过指令再次向接口DB输出数据,进行第二次传 统|送
若为输出，除数据传送方向相反以外，其他操 ，除数据传送方向相反以外，其他操 作与输入类似。工作过程如下： 作与输入类似。工作过程如下： 1 ）CPU 发I/O地址 →地址总线 →接口 →设备选 择器译码 →选中，发SEL信号 →开命令接收门； 开命令接收门； 2 ）输出： CPU通过输出指令 （OUT）将数据 放入接口DBR中； 3 ）CPU 发启动命令 → D 置 0 ， B 置 1 →接口向设 备发启动命令 →设备开始工作； 设备开始工作； 4 ）CPU等待，输出设备将数据 ，输出设备将数据 从 DBR取走； 5）外设工作完成，完成信号 →接口 → B 置 0 ， D 置 1； 6 ）准备就绪信号 →控制总线 → CPU ，CPU 可 通过指令再次向接口DBR输出数据，进行第二次传 输出数据，进行第二次传 送
6.说明中断向量地址和入口地址的区别和联 系解 第 中断向量地址和入口地址的区别: 向量地址是硬件电路(向量编码器)产 章生的中断源的内存地址编号,中断入口地址 输是中断服务程序首址 中断向量地址和入口地址的联系: 输 中断向量地址可理解为中断服务程序入 出口地址指示器(入口地址的地址),通过它 系访存可获得中断服务程序入口地址。(种 统方法:在向量地址所指单元内放一条M指 令;主存中设向量地址表。)
6. 说明中断向量地址 和入口地址的区别和联 系。 解： 中断向量地址和入口地址的 中断向量地址和入口地址的区别 ： 向量地址是硬件电路（向量编码器）产 是硬件电路（向量编码器）产 生的中断源的内存地址编号， 生的中断源的内存地址编号，中断入口地址 是中断服务程序首址。 是中断服务程序首址。 中断向量地址和入口地址的 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 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 （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。 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 方法：在向量地址所指单元内放一条JUM指 令；主存中设向量地址表。） 令；主存中设向量地址表。）
7.在什么条件下,I/O设备可以向CPU提出中 断请求? 解:IO设备向CPU提出中断请求的条件 第是:IO接口中的设备工作完成状态为1 七(D=1),中断屏蔽码为0(MASK=0), 章且CPU查询中断时,中断请求触发器状态为 输 1 (INTR=D) 输8什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 系|的一个部件,他起着开关中断的作用(即中 统断总开关,则中断屏蔽触发器可视为中断的 分开关)
7. 在什么条件下， 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 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 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 查询中断时，中断请求触发器状态为 1（INTR=1）。 8. 什么是中断允许触发器 中断允许触发器？它有何作用？ ？它有何作用？ 解：中断允许触发器是 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 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 ，则中断屏蔽触发器可视为中断的 分开关）
9.在什么条件和什么时间,CPU可以响应 IO的中断请求? 解:CPU响应IO中断请求的条件和时 第间是:当中断允许状态为1(EINT=1),且 七至少有一个中断请求被查到,则在一条指令 章执行完时,响应中断。 10某系统对输入数据进行取样处理,每抽 输取二个输入数据,CP就要中断处理一次 出将取样的数据存至存储器的缓冲区中,该中 系断处理需P秒此外,缓冲区内每存储N个 统数据,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?
9. 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 是：当中断允许状态为1（EINT=1），且 至少有一个中断请求 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。 时，响应中断。 10. 某系统对输入数据进行取样处理，每抽 某系统对输入数据进行取样处理，每抽 取一个输入数据， 取一个输入数据，CPU就要中断处理一次， 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 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 。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 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 。试问该系统可以跟踪到每秒多 少次中断请求？ 少次中断请求？