5.1 I/O 设备有哪些编址方式，各有何特点？ 常用的 I/O 编址方式有两种：I/O 与内存统一编址和 I/O 独立编址 · I/O 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的格 式， I/O 设备与主存占用同一个地址空间，CPU 可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 I/O 设备专门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。 5.3 I/O 设备与主机交换信息时，共有哪几种控制方式？简述它们的特点。 · 程序直接控制方式：也称查询方式，采用该方式，数据在 CPU 和外设间 的传送完全靠计算机程序控制，CPU 的操作和外围设备操作同步，硬件 结构简单，但由于外部设备动作慢，浪费 CPU 时间多，系统效率低。 · 程序中断方式：外设备准备就绪后中断方式猪肚通知 CPU，在 CPU 相应 I/O 设备的中断请求后，在暂停现行程序的执行，转为 I/O 设备服务可 明显提高 CPU 的利用率，在一定程度上实现了主机和 I/O 设备的并行工 作，但硬件结构负载，服务开销时间大 · DMA 方式与中断方式一样，实现了主机和 I/O 设备的并行工作，由于 DMA 方式直接依靠硬件实现贮存与 I/O 设备之间的数据传送，传送期间不需 要 CPU 程序干预，CPU 可继续执行原来的程序，因此 CPU 利用率和系统 效率比中断方式更高，但 DMA 方式的硬件结构更为复杂。 5.4 比较程序查询方式、程序中断方式和 DMA 方式对 CPU 工作效率的影响。 · 程序查询方式：主要用于 CPU 不太忙且传送速度不高的情况下。无条件 传送方式作为查询方式的一个特例，主要用于对简单 I/O 设备的控制或 CPU 明确知道外设所处状态的情况下。 · 中断方式：主要用于 CPU 的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和 紧急事件的处理 · DMA 方式（直接存储器存取方式）：主要用于高速外设进行大批量数据 

传送的场合。 5.8 某计算机的 I/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 1 位起始位、7 位数据位、1 位检验位和 1 位停止位。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？ 解：480 * (1 + 7 + 1 + 1) = 4800 位/秒 = 4800 波特 5.11 简述 I/O 接口的功能和基本组成。 ·I/O 接口功能 (1)选址功能 (2)传送指令功能 (3)传送数据功能 (4)反映 I/O 设备工作状态的功能 ·I/O 接口基本组成 设备选择电路、命令寄存器和命令译码器、数据缓冲寄存器、设备状态 标记触发器 5.13 说明中断向量地址和入口地址的区别和联系。 · 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的首地址。 · 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 JUM 指令；主存中设向量地址表。 5.20 比较単重中断和多重中断服务程序的处理流程，说明它们不同的原因。 单重中断：开中断指令设置在最后“中断返回”之前，意味着在整个中断 服务处理过程中，不能再响应其他中断源的请求。 

多重中断：开中断指令设置在“保护现场”之后，意味着保护现场之后， 若有更高级别的中断请求，CPU 也可以响应，即再次中断现行的服务程序， 转至新的中断服务程序，这是单重中断和多重中断的主要区别。 5.25 根据以下要求设计一个产生 3 个设备向量地址的电路。 (1) 3 个设备的优先级 A→B→C 降序排列。 (2) A、B、C 的向量地址分别为 110100、010100、000110。 (3) 排队器采用链式排队电路。 (4) 当 CPU 发来中断响应信号 INTA 时，可将向量地址取至 CPU。 5.27 DMA 方式有何特点？什么样的 I/O 设备与主机交换信息时采用 DMA 方式， 举例说明。 由于主存和 DMA 接口之间有一条数据通路，因此主存和设备交换信息是， 不通过 CPU，也不需要 CPU 暂停现行程序为设备服务，省去了保护和恢复 现场，因此工作速度比程序中断方式的高。 通常 DMA 与主存交换数据是采用如下三种方法： （1）停止 CPU 访问主存 （2）周期挪用（周期窃取） （3）DMA 与 CPU 交替访问 5.30 在 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。 由于主存和 DMA 接口之间有一条数据通路，因此主存和设备交换信息是， 不通过 CPU，也不需要 CPU 暂停现行程序为设备服务，省去了保护和恢复 现场，因此工作速度比程序中断方式的高。 通常 DMA 与主存交换数据是采用如下三种方法： （1）停止 CPU 访问主存 （2）周期挪用（周期窃取） （3）DMA 与 CPU 交替访问 解：两种 DMA 方式的工作流程见下页，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 I/O 行 CPU CPU I/O B 周期窃取方式的 DMA 工作流程如下： 现 序 I/O 行 CPU CPU I/O B 程 C 程 DMAC DMAC D DMAC DMAC C D 5.31 假设某设备向 CPU 传送信息的最高频率是 40000 次/秒，而相应的中断处理 

程序执行时间为 40μs，试问该设备是否可用程序中断方式与主机交换信 息，为什么? 解：根据题意，该设备每隔 1/40K = 25μs 向 CPU 传送一次信息，如果采 用程序中断执行方式，需 40μs(>25μs)才能处理一次数据，从而造成数 据丢失，所以不能用程序中断方式与主机交换信息。 5.32 设磁盘存储器转速为 3000 转/分，分 8 个扇区，每扇区存储 1KB，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 25μs，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：磁盘传送速度 道容量 = 1KB * 8/16 = 1K * 8 * 8/16 = 1K * 4 = 4K 数传率 = 1KB * 3000 转/分 = 4KB * 50 转/秒 一个字符传送时间 = 1/2000K 字/秒 = 5μs 5μs <<25μs，所以不能采用一条指令执行结束响应 DMA 请求方案，应 采用每个 CPU 机器周期末查询及响应 DMA 请求方案（通常安排 CPU 机器 周期 = MM 存取周期） 5.35 从 5 个方面比较程序中断方式和 DMA 方式的区别。 （1） 程序中断方式的数据传送主要依赖软件，DMA 主要依赖硬件。 （2） 程序中断传送数据的基本单位为字或字节，DMA 为数据块。 （3） 程序中断方式时，CPU 与 I/O 设备并行工作，现行程序与 I/O 传送串 行进行； DMA 方式时，CPU 与 I/O 设备并行工作，现行程序与 I/O 传 送并行进行。 （4） 程序中断方式由于软件额外开销时间比较大，因此传输速度最慢；DMA 方式基本由硬件实现传送，因此速度最快； （5） 程序中断方式适用于中、低速设备的 I/O 交换；DMA 方式适用于高速 设备的 I/O 交换；