计算机组成原理第7章习题11

0习题7一．单选选择题12．计算机系统的输入/输出接口通常是的交界面。A.CPU与存储器之间B.存储器与打印机之间C.主机与外围设备之间D.CPU与系统总线之间13．在具有中断向量表的计算机中，中断向量地址是。A.子程序入口地址B.中断服务程序的入口地址C.中断服务程序入口地址的地址D.例行程序入口地址16．如果有多个中断同时发生，系统将根据中断优先级响应优先级最高的中断请求。若要调整中断事件的处理次序，可以利用。A.中断嵌套B.中断向量C.中断响应D.中断屏蔽18．中断系统中的断点是指。A．子程序入口地址B．中断服务子程序入口地址C．中断服务程序入口地址表D．中断返回地址19．在独立编址方式下，CPU对存储单元和I/O设备的访问是靠来区分的。A．不同的地址代码B．不同的地址总线C．不同的指令和不同的控制信号D．上述都不对23．采用DMA方式高速传输数据时，数据传送是。A．在总线控制器发出的控制信号控制下完成的B．由CPU执行的程序完成的C．在DMA控制器本身发出的控制信号控制下完成的D．由CPU响应硬中断处理完成的24.下列有关DMA方式进行输入输出的描述中，正确的是。A.一个完整的DMA过程，部分由DMAC控制，部分由CPU控制B.一个完整的DMA过程，完全由CPU控制C.一个完整的DMA过程，完全由CPU采用周期窃取方式控制D.一个完整的DMA过程，完全由DMAC控制，CPU不介入任何控制25.在DMA传送方式中，发出DMA请求的是。A.主存B.DMA控制器C.CPUD.外部设备26.DMA访问主存时让CPU进入等待状态，等DMA的一批数据访存结束后再恢复工作，这种情况称为。A.CPU暂停方式B.存储器分时方式C.周期挪用方式D.透明的DMA27.DMA方式的接口电路中有程序中断部件，其作用是。A.实现数据传送B.向CPU提出总线使用权C.发中断请求D.向CPU提出传输结束28.下列关于DMA方式的正确说法是。A.DMA方式利用软件实现数据传送B.DMA方式能完全取代中断方式C.DMA方式在传送过程中需要CPU程序的干预D.DMA方式一般用于高速、批量数据的简单传送29.下列说法正确的是。A.程序中断过程是由硬件和中断服务程序共同完成的1B.每条指令的执行过程中，每个总线周期要检查一次有无中断请求C.检测有无DMA请求，一般安排在一条指令执行过程的末尾D.中断服务程序的最后指令是无条件转移指令二．综合应用题1．什么是计算机的外部设备？试列出常用输入、输出设备各三种并简要说明其用途。2．LCD显示器与CRT显示器相比有什么特点和优缺点？3.某光栅扫描显示器的分辨率为1024×1024，帧频率为75Hz（逐行扫描），颜色为24位真彩色。回扫和消隐时间忽略不计，问：(1)每一像素允许的读出时间是多少？(2)刷新存储器的容量是多少？(3)刷新带宽是多少？显示总带宽是多少？4．常用的打印机有哪几种？它们各有什么特点？5．I/O接口的基本结构包括哪几个部分？各部分起什么作用？6．计算机对I/O端口编址时通常采用哪两种方法？7．CPU与外设有哪几种数据传送方式？它们各有什么特点？8.简述中断传送的特点和整个中断过程。9.简述DMA传送的工作原理及DMA控制器的几种基本操作方式。10．有六个中断源D1、D2、D3、D4、D5D6，它们的响应中断优先级从高到低分别是1级、2级、3级、4级、5级和6级。这些中断源正常情况下的中断屏蔽码设置与响应优先级次序相同，而中断服务程序的执行顺序需要改变为4→5→3→2→6→1。已知，每个中断源有六位中断屏蔽码。请分别写出正常的中断屏蔽码和改变后的中断屏蔽码。11．某中断系统可以实现5重中断，中断响应和中断处理优先级的顺序同样是1→2→3→4→5（其中优先权1最高）。若现行程序运行到T1时刻，响应优先权4的中断源的中断请求；在此中断处理尚未结束的T2时刻，又出现了优先权3的中断源的中断请求；当优先权3未处理结束的T3时刻，又出现了优先权2的中断源的中断请求；待优先权2的中断处理完毕刚一返回的T4时刻，又被优先权1的中断源的中断请求打断。请从实时角度画出观察到的CPU运动轨迹（从现行程序被中断直至返回现行程序止），在图中标出中断请求和返回点，并加以简单说明。12．假定磁盘传输数据以32位的字为单位，传输速率为1MB/s。CPU的时钟频率为50MHz。(1)程序查询的输入输出方式，一个查询操作需要100个时钟周期，求CPU为I/O查询所花费的时间比率，假定进行足够的查询以避免数据丢失。(2)用中断方式进行控制，每次传输的开销（包括中断处理）为100个时间周期。求CPU为传输磁盘数据花费的时间比率。(3)采用DMA控制进行输入输出操作，假定DMA的启动操作需要1000个时钟周期，DMA完成时处理中断需要500个时钟周期，如果平均传输的数据长度为4KB，问在磁盘工作时处理器将用多少时间比率进行输入输出操作，忽略DMA申请使用总线的影响。13.在程序查询方式的输入/输出系统中，假设不考虑处理时间，每一个查询操作需要100个时钟周期，CPU的时钟频率为50MHz。现有鼠标和硬盘两个设备，而且CPU必须每秒对鼠标进行30次查询，硬盘以32位字长为单位传输数据，即每32位被CPU查询一次，传输率为2MB/s。求CPU对这两个设备查询所花费的时间比率，由此可得出什么结论？14．某计算机的CPU主频为500MHz，CPI为5（即执行每条指令平均需5个时钟周期）。假定某外设的数据传输率为0.5MB/S，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求给出计算过程。（1）在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？（2）当该外设的数据传输率达到5MB/S时，改用DMA方式传送数据，假定每次DMA传2送块大小为5000B，且DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？（假设DMA与CPU之间没有访问冲突）。习题7一、选择习题答案1．B2.B3.A4.A5.A6.B7.B8.D9.C10.B11．A12.C13.C14.A15.A16.D17.C18.D19.C20.B21.D22.A23.C24.A25.D26.A27.D28.D29.A30.D31.B二、综合应用题3．解：(1)每一像素允许的读出时间为1/75×1/(1024×1024)=1.27×10-8s=12.7ns。(2)刷新存储器的容量=1024×1024×24/8B=1024×1024×3B=3MB。(3)刷新带宽=1024×1024×3B×75=225MB/s。显示总带宽=刷新带宽=225MB/s。10．解：中断屏蔽码中断源中断优先级正常的屏蔽码D1D2D3D4D5D6改版后的屏蔽码D1D2D3D4D5D6D11111111100000D22011111110001D33001111111001D44000111111111D55000011111011D6600000110000111．解：CPU运动轨迹如图所示。312．解：(l)CPU为查询所花费的时间比率为0.02×100/4=0.5。(2）中断方式CPU为传输磁盘数据花费的时间比率为0.02*100/4=0.5。(3）DMA方式CPU为进行操作花费的时间比率为0.02×1500/4000=0.0075。13．解：(1)CPU对鼠标的查询占用CPU的时间比率为：100×30/(50×106)100%=0.006%。(2)对磁盘的查询占用CPU的时间比率为：(100×2MB/4B×1024)/(50×106)100%=105%。结论：以上结果表明，对鼠标的查询基本不影响CPU的性能，而即使CPU将全部时间都用于对磁盘的查询也不能满足磁盘传输的要求，所以CPU一般不采用程序查询方式与磁盘交换信息。14．解：⑴中断方式下，CPU每次用于数据传输的时钟周期数：5×（18+2）=100。为达到外设0.5MB/s的数据传输速率，外设每秒申请的中断次数：0.5MB/4B=125000。则1秒内用于中断的开销：100×125000=12500000=12.5M个时钟周期。CPU用于外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比：12.5M/500M×100%=2.5%⑵外设数据传输率提高到5MB/s时，1秒内需要产生的DMA次数为：5MB/5000B=1000。CPU用于DMA处理的总开销：500×1000=500000=0.5M个时钟周期。CPU用于外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比：0.5M/500M×100%=0.5%