《計(jì)算機(jī)組成原理》習(xí)題課：提高題7-11章.ppt

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1 7 1A若對(duì)磁表面存儲(chǔ)器寫(xiě)入代碼10011 請(qǐng)畫(huà)出NR 1制 PE制 FM制 MMF制記錄方式的寫(xiě)入電流波形 設(shè)點(diǎn)流初始方向?yàn)?I 7 2B假設(shè)在一個(gè)采用組相聯(lián)映象方式的Cache種 主存有B0 B7共8塊組成 Cache有C0 C4共4塊 組內(nèi)塊數(shù)為2塊 每塊位32個(gè)字節(jié) 求 1 寫(xiě)出主存地址的格式 并標(biāo)出各字段的長(zhǎng)度 2 寫(xiě)出Cache地址的格式 并標(biāo)出各字段的長(zhǎng)度 3 畫(huà)出主存與Cache字間各個(gè)塊的映象對(duì)應(yīng)關(guān)系 7 3B一個(gè)由Cache與主存組成的二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng) 已知主存容量為1MB 緩存容量為32KB 采用組相聯(lián)方式進(jìn)行地址映象與變換 主存與緩存的每一塊為64B 緩存共分8組 求 1 寫(xiě)出主存與緩存的地址格式 地址碼長(zhǎng)度及各字段名稱(chēng)與位數(shù) 2 假定Cache的存取周期為20ns 命中率位0 95 希望采用Cache后的加速比大于10 那么要求主存的存取速度應(yīng)大于多少 2 7 4A某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存系統(tǒng)中 已知cache存取周期為45ns 主存存取周期為200ns CPU執(zhí)行一段程序時(shí) CPU訪問(wèn)內(nèi)存系統(tǒng)共4500次 其中訪問(wèn)主存的次數(shù)為340次 問(wèn) 1 Cache命中率H是多少 2 CPU訪問(wèn)內(nèi)存的平均訪問(wèn)時(shí)間Ta是多少 3 Cache 主存系統(tǒng)的訪問(wèn)效率e是多少 解 1 Cache命中率HH Nc Nc Nm 4500 340 4500 0 922 CPU訪存的平均時(shí)間Ta H Tc 1 H Tm Tc 0 92 45 1 0 92 200 45 61ns3 Cache 主存系統(tǒng)的訪問(wèn)效率e Tc Ta 100 45 61 100 0 74 100 74 3 7 5某計(jì)算機(jī) 如果所有的Cache訪問(wèn)都命中的話 它的CPI 每條指令執(zhí)行的周期數(shù) 時(shí)2 0 唯一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)指令是Store和Load 它們占總數(shù)指令的40 不命中的損失是25個(gè)時(shí)鐘周期 不命中率是2 如果所有的指令訪問(wèn)Cache都命中的話 那么機(jī)器的速度是存在Cache不命中的多少倍 答 設(shè)機(jī)器執(zhí)行的總指令條數(shù)為100 設(shè)在所有存儲(chǔ)器訪問(wèn)都在Cache命中時(shí) 所需時(shí)鐘周期數(shù)為T(mén)1 設(shè)在一般Cache命中率下 執(zhí)行上述指令的時(shí)鐘周期為T(mén)2 則 T1 指令條數(shù) 平均Cache 100 2 0 200T2 指令條數(shù) CPI 指令總條數(shù) 平均CPI Cache不命中指令條數(shù) 引起的延遲 100 2 0 100 40 2 25 220則加速比S T2 T1 1 1 則在Cache全部命中情況下的機(jī)器速度是在Cache有缺失情況下的1 1倍 4 7 6某計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)是由Cache 貯存和磁盤(pán)組成的虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng) 若一字在Cache中 訪問(wèn)它需要T1ns 若字不在主存中 將其從磁盤(pán)裝入主存需要時(shí)間T2ns 主存字訪問(wèn)周期為T(mén)3ns 若Cache的命中率為P1 主存命中率為T(mén)2 求出該存儲(chǔ)系統(tǒng)的平均字訪問(wèn)時(shí)間 解 平均字訪問(wèn)時(shí)間 在Cache 在內(nèi)存 不再內(nèi)存即P1T1 1 P1 P2T3 1 P1 1 P2 T2 T3 5 7 7有一主存 Cache層次的存儲(chǔ)器 其主存容量1MB Cache容量是64KB 每塊8KB 若采用直接映像方式 請(qǐng)問(wèn)主存的地址格式 若主存地址為25301H 那么它在主存的哪一塊 映射到Cache的哪一塊 解 主存地址格式為 區(qū)號(hào) 主存塊號(hào) 塊內(nèi)地址其中 主存分了1MB 64K 16個(gè)區(qū) 所以區(qū)號(hào)是4位 主存每個(gè)區(qū)中的塊和Cache中的塊相同 是64K 8K 8塊 所以主存塊號(hào)是3位 塊內(nèi)地址是13位 即4位區(qū)號(hào)3位塊號(hào)13位塊內(nèi)地址 地址為25301H 就是00100101001100000001B 也就是00100101001100000001B 它在主存2區(qū)的第2塊 映像到Cache的第2塊 7 8某計(jì)算機(jī)的Cache采用4路組相連映射 已知Cache容量為16KB 主存容量為2MB 每塊有8個(gè)字 每個(gè)字32位 請(qǐng)回答 a 主存地址多少位 按字節(jié)編址 各字段如何劃分 個(gè)需多少位 b 設(shè)Cache初始時(shí)為空 CPU從主存單元0 1 100連續(xù)讀出101個(gè)字 主存一次讀出一個(gè)字 并重復(fù)按此次序讀11次 問(wèn)命中率為多少 若Cache速度是主存速度的5倍 則采用Cache與無(wú)Cache速度提高多少倍 6 7 9某計(jì)算機(jī)采用直接映射Cache 已知容量為4096B a 若CPU依次從主存單元0 1 99和4096 4097 4195交替取指令 循環(huán)執(zhí)行10次 問(wèn)命中率是多少 b 如Cache存取時(shí)間為10ns 主存存取時(shí)間為100ns Cache命中率為95 求平均存取時(shí)間 7 10已知某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)共有2KBCache 采用組相連映射方式 分為16組 每組有4個(gè)Cache塊 其地址長(zhǎng)32位 最小編址單位為字節(jié) a 內(nèi)存地址000010AF16將映射到Cache中的哪一組 b 若內(nèi)存地址000010AF16和FFFF7XYZ16可以同時(shí)被映射到Cache中的同一組 那么 xyz可能的取值為多少 7 11什么是虛擬存儲(chǔ)器 它的存儲(chǔ)介質(zhì)有哪些 虛擬存儲(chǔ)器主要要解決什么問(wèn)題 分別是怎么解決的 7 12虛擬存儲(chǔ)器是如何進(jìn)行虛地址到內(nèi)存實(shí)地址的轉(zhuǎn)換的 說(shuō)明段表的組成 哪些常用的指令尋址方式可用在虛實(shí)地址的轉(zhuǎn)換中 7 8 1某活動(dòng)磁頭磁盤(pán)組的性能參數(shù)如下 轉(zhuǎn)數(shù)6000轉(zhuǎn) 分 每道容量20KB 平均尋道時(shí)間10ms 假定操作系統(tǒng)采用兩種方式訪問(wèn)該磁盤(pán)組 第一種方式每次讀取2KB 第二種方式每次讀取8KB 已知操作系統(tǒng)訪問(wèn)磁盤(pán)的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)為5ms的額外開(kāi)銷(xiāo)和2KB ms的傳輸開(kāi)銷(xiāo) 求 1 計(jì)算該次片組的數(shù)據(jù)傳輸率和平均尋址時(shí)間 即從磁頭定位到目標(biāo)磁道開(kāi)始到尋找到目標(biāo)扇區(qū)的平均時(shí)間 2 如果要讀取一個(gè)很大的磁盤(pán)文件 操作系統(tǒng)按第一種方式和第二種方式所需的時(shí)間比是多少 8 8 2設(shè)某磁盤(pán)有兩個(gè)記錄面 存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)直徑為2 36英寸 外直徑為5英寸 道密度為1250TPI TPI 磁道數(shù) 英寸 內(nèi)直徑處的位密度為52 400bpi 位 英寸 轉(zhuǎn)速為2400rpm rpm 分 請(qǐng)解答 每面有多少磁道 每磁道能存儲(chǔ)多少字節(jié) 數(shù)據(jù)傳輸率是多少 設(shè)找道時(shí)間在10ms 40ms之間 在一個(gè)磁道上寫(xiě)上8000字節(jié)數(shù)據(jù) 平均需要多少時(shí)間 解答 已知道密度Dcylinder 1250TPI 內(nèi)直徑Diminner 2 36英寸 外直徑Dimoutside 5英寸 則每面的磁道數(shù)N每面磁道數(shù)為 N每面磁道數(shù)為 Dcylinder Dimoutside Diminner 2 1250 1 32 1650根據(jù)位密度的楰 這樣每道上存儲(chǔ)的字節(jié)個(gè)數(shù)相同 則可存儲(chǔ)的字節(jié)數(shù)可由下公式得到 Num磁道 2 Rinner Dbit Diminner Dbit 8 48562字節(jié) 9 設(shè)數(shù)據(jù)傳輸率為f 則根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸率的定義 由以下公式可以得到解 f Diminner Dbit 8 2400 60 1 94MB s 設(shè)讀取數(shù)據(jù)所需總的時(shí)間為T(mén) 平均找道時(shí)間為T(mén)SEEK 旋轉(zhuǎn)延遲為T(mén)ROTATE 數(shù)據(jù)讀取時(shí)間為T(mén)READ 則解過(guò)程為 T TSEEK TROTATE TREAD 10 40 2 1 2400 60 2 8 1024 1 94106 103 41 7ms 36 8 3某磁盤(pán)存儲(chǔ)器的平均找道時(shí)間為T(mén)s 轉(zhuǎn)速為每分r轉(zhuǎn) 每磁道容量為N個(gè)字 每信息塊為n個(gè)字 試推算讀寫(xiě)一個(gè)信息塊所需時(shí)間Tb的計(jì)算公式 解答 設(shè)平均等待時(shí)間為T(mén)WAIT 數(shù)據(jù)讀取時(shí)間為T(mén)READ 則一個(gè)信息塊的時(shí)間為 Tb Ts TWAIT TREAD Ts 60 2 r 60n rN 10 9 1若需顯示一幅有256種顏色1024 768像素的圖像 顯示系統(tǒng)的幀存容量為多少位 如要在屏幕上得到逼真的動(dòng)態(tài)圖像 假設(shè)每秒傳送50幀 逐行掃描 則傳送頻率為多少 如要顯示漢字 機(jī)器內(nèi)設(shè)置有ROM漢字庫(kù) 存放一級(jí)和二級(jí)漢字 漢字采用16 16點(diǎn)陣 則漢字庫(kù)的容量是多少 答 顯示系統(tǒng)的幀緩沖容量為 1024 768 2256 6291456位 傳送頻率為 50 6291456 8 39 3216Mbit s 一級(jí)漢字個(gè)數(shù)為3755個(gè) 二級(jí)漢字為3008個(gè) 漢字庫(kù)容量為 3755 3008 16 16 8 216416字節(jié) 11 9 2一個(gè)黑白CRT 顯示具有16級(jí)灰度的圖片 已知CRT的分辨率為800 600 問(wèn)顯示RAM的容量為多少 如幀同步脈沖的頻率為30Mhz 則視頻脈沖的頻率應(yīng)是多少 答 顯示RAM容量為 800 600 216 240kB視頻脈沖的頻率是 800 600 30 1 44Mhz9 3如果某計(jì)算機(jī)顯示器的分辨率為1024 768 65535灰度級(jí) 則它顯示卡的刷新存儲(chǔ)器至少為多少kB 答 需要容量為 1024 768 265535 1536kB9 4某位圖終端的顯示器分辯率為1024 768 顯示器每秒鐘刷新75次 對(duì)應(yīng)于一個(gè)像素點(diǎn)的刷新時(shí)間是多長(zhǎng) 9 5激光打印機(jī)有哪些部件組成 它的工作原理是什么 12 10 1簡(jiǎn)答題 什么是總線裁決有哪幾種方式 集中式總線裁決方式有哪些 這些總線裁決方式各有哪些特點(diǎn) 答 總線裁決 當(dāng)采用非專(zhuān)用總線時(shí) 由于可能有多個(gè)設(shè)備或部件同時(shí)申請(qǐng)使用總線 就應(yīng)該由總線控制機(jī)構(gòu)來(lái)按照某種優(yōu)先次序裁決 以保證在同一時(shí)間內(nèi)只能有一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)都以得對(duì)總線的使用權(quán) 有兩種方式 集中式總線控制和分布式總線控制 集中式總線裁決方式有3種 串行鏈 定時(shí)查詢 獨(dú)立請(qǐng)求 其特點(diǎn)分別是 串行鏈接的特點(diǎn)是邏輯簡(jiǎn)單 擴(kuò)充性好活性差 定時(shí)查詢的特點(diǎn)是靈活性好 可靠性高 控制線多 擴(kuò)展性稍差 獨(dú)立請(qǐng)求的特點(diǎn)是速度快 靈活性好 控制線數(shù)量過(guò)大 13 10 2某計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備具有三級(jí)中斷功能 中斷響應(yīng)次序基本上由硬件排隊(duì)電路決定 但可利用各個(gè)外部設(shè)備控制中斷屏蔽控制位來(lái)封鎖本設(shè)備的中斷請(qǐng)求信號(hào) 設(shè)所有中斷處理程序的執(zhí)行時(shí)間相同 均為T(mén) 在5T時(shí)間內(nèi)共發(fā)生5次中斷請(qǐng)求信號(hào) 如圖所示 請(qǐng)圖示各個(gè)中斷處理程序占用的時(shí)間段及中斷程序完成的次序 軟件進(jìn)行干預(yù) 當(dāng)執(zhí)行中斷處理程序 時(shí) 屏蔽二級(jí)中斷 請(qǐng)圖示各個(gè)中斷處理程序占用的時(shí)間段及中斷程序完成的次序 解答 沒(méi)有軟件進(jìn)行干預(yù)時(shí) 實(shí)際響應(yīng)順序?yàn)?所以 中斷處理程序占用的時(shí)間段及中斷程序完成的次序如圖所示 14 15 由于進(jìn)行了軟件干預(yù) 實(shí)際響應(yīng)時(shí)發(fā)生了變化 雖然 的級(jí)別高于 但是當(dāng) 先到來(lái)時(shí) 并不能中斷它 所以 進(jìn)行了軟件干預(yù)后 中斷處理程序占用的時(shí)間段及中斷程序完成的次序如圖所示 16 10 3什么叫中斷嵌套 CPU中斷處理周期完成哪些工作 答 中斷嵌套 當(dāng)已經(jīng)有中斷發(fā)生并轉(zhuǎn)入服務(wù)程序 而且并不禁止其他中斷發(fā)生時(shí) 此時(shí)又有別的高級(jí)中斷源發(fā)生請(qǐng)求 因而被迫停止當(dāng)前的中斷服務(wù)程序 轉(zhuǎn)去響應(yīng)更高優(yōu)先權(quán)的中斷請(qǐng)求 這就形成中斷的嵌套 CPU中斷處理周期要完成的工作 A 關(guān)中斷 防止保存現(xiàn)場(chǎng)不完整 B 保存斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng) 保證今后能正確返回中斷點(diǎn) C 判斷中斷源 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序 多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求 選擇最高優(yōu)先權(quán)的中斷源 并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序入口 D 開(kāi)中斷 允許更高級(jí)中斷響應(yīng) E 執(zhí)行中斷服務(wù)程序 實(shí)際有效的服務(wù)工作 F 關(guān)中斷 防止恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)不完整 G 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 恢復(fù)斷點(diǎn) 返回中斷點(diǎn) H 開(kāi)中斷 此次中斷響應(yīng)結(jié)束 允許各種中斷響應(yīng) 17 10 4簡(jiǎn)述子程序調(diào)用和中斷轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行過(guò)程與區(qū)別 答 子程序調(diào)用 A 保存當(dāng)前地址 用于今后返回 B 轉(zhuǎn)移并執(zhí)行子程序 C 執(zhí)行子程序完畢 取出返回地址 并返回 中斷轉(zhuǎn)移指令 A 發(fā)生中斷 并響應(yīng) B 關(guān)中斷 防止保存現(xiàn)場(chǎng)不完整 C 保存斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng) 保證今后能正確返回中斷點(diǎn) D 判斷中斷源 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序 多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求 選擇最高優(yōu)先權(quán)的中斷源 并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序入口 E 開(kāi)中斷 允許更高級(jí)中斷響應(yīng) F 執(zhí)行中斷服務(wù)程序 實(shí)際有效的服務(wù)工作 G 關(guān)中斷 防止恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)不完整 H 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 恢復(fù)斷點(diǎn) 返回中斷點(diǎn) I 開(kāi)中斷 此次中斷響應(yīng)結(jié)束 允許各種中斷響應(yīng) 子程序調(diào)用和中斷轉(zhuǎn)移指令都會(huì)產(chǎn)生當(dāng)前指令地址的跳轉(zhuǎn) 并且最終都需要返回 但是它們基于不同的目的 因而執(zhí)行過(guò)程有很多不同 18 子程序調(diào)用雖然產(chǎn)生指令地址的跳轉(zhuǎn) 但它并不會(huì)停止當(dāng)前程序的執(zhí)行 而且子程序的本身就屬于當(dāng)前執(zhí)行程序的一部分 而中斷轉(zhuǎn)移指令產(chǎn)生的指令地址的跳轉(zhuǎn) 要求停止當(dāng)前程序的執(zhí)行 而且不屬于當(dāng)前執(zhí)行程序的一部分 子程序調(diào)用可能只需保存返回地址 不必保存狀態(tài)寄存器等機(jī)器狀態(tài) 而中斷轉(zhuǎn)移指令不僅要保存返回地址 還要保存狀態(tài)寄存器等機(jī)器狀態(tài) 子程序調(diào)用過(guò)程中并不在意中斷的響應(yīng) 因而不需要靠開(kāi)關(guān)中斷來(lái)控制 而中斷轉(zhuǎn)移指令中的某些階段 保存和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 要防止中斷的響應(yīng) 因而需要靠開(kāi)關(guān)中斷來(lái)控制 防止發(fā)生錯(cuò)誤 子程序調(diào)用并不需要硬件協(xié)助工作 完全靠軟件實(shí)現(xiàn) 而中斷轉(zhuǎn)移指令不僅要靠軟件支持 還要硬件協(xié)助工作 子程序調(diào)用將繼續(xù)保持當(dāng)前程序的狀態(tài) 用戶模式 系統(tǒng)模式 而中斷轉(zhuǎn)移指令不管當(dāng)前程序的狀態(tài)都將進(jìn)入系統(tǒng)模式 19 10 5判斷下列概念的正確性 屏蔽所有的中斷源 即為關(guān)中斷 I O設(shè)備的編址方式分為單獨(dú)編址方式和存儲(chǔ)器映射方式 答 正確 關(guān)中斷 即為要屏蔽所有的中斷源 正確 這正是I O設(shè)備的編址的兩種方式 10 6是非題 CPU在響應(yīng)中斷后可以立即響應(yīng)更高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求 不考慮中斷優(yōu)先級(jí)的動(dòng)太分配 連接到計(jì)算機(jī)單總線上的設(shè)備稱(chēng)為主設(shè)備 答 錯(cuò)誤 必須要在完整保存現(xiàn)場(chǎng)之后 才能去響應(yīng)更高級(jí)別的中斷 否則會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)保存不完整 從而今后無(wú)法返回?cái)帱c(diǎn) 錯(cuò)誤 主 從設(shè)備都可連接到單總線上 20 10 7是非題 并簡(jiǎn)單說(shuō)明其原因 CPU可任選CPU停止法 總線周期挪用法或總線周期分時(shí)法來(lái)實(shí)現(xiàn)DMA DMA是主存與外設(shè)間交換數(shù)據(jù)的方式 它也可用于主存與主存之間的數(shù)據(jù)交換 答 正確 這是DMA處理的3種方法 錯(cuò)誤 DMA是主存與外設(shè)間交換數(shù)據(jù)的方式 它不可用于主存與主存之間的數(shù)據(jù)交換 10 8在一個(gè)8級(jí)中斷系統(tǒng)中 硬件中斷響應(yīng)從高到底優(yōu)先順序是 1 2 3 4 5 6 7 8 設(shè)置中斷屏蔽寄存器后 中斷響應(yīng)的優(yōu)先順序變?yōu)? 3 5 7 2 4 6 8 如果CPU在執(zhí)行一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)有5 6 7 8級(jí)4個(gè)中斷同時(shí)到達(dá) CPU在按優(yōu)先順序處理到第3個(gè)中斷請(qǐng)求的過(guò)程中又有一個(gè)3級(jí)中斷請(qǐng)求到達(dá)CPU 試畫(huà)出CPU響應(yīng)這些中斷的順序示意圖 答 CPU響應(yīng)中斷的順序示意圖如下圖所示 21 22 10 8何謂DMA DMA操作可以分幾個(gè)主要步驟 解答 即直接內(nèi)存訪問(wèn)方式 完全由硬件執(zhí)行I O交換的工作方式 在這種方式下 DMA控制器從CPU完全接管對(duì)總線的控制 數(shù)據(jù)交換不經(jīng)過(guò)CPU 而直接在內(nèi)存與設(shè)備之間進(jìn)行 DMA操作可以分為3個(gè)主要步驟 即傳送前的預(yù)處理 正式傳送 傳送后處理階段 預(yù)處理階段 由CPU執(zhí)行幾條輸入輸出指令 測(cè)試設(shè)備狀態(tài) 向DMA控制器的設(shè)備地址寄存器中送入設(shè)備號(hào) 并啟動(dòng)設(shè)備 向內(nèi)存地址計(jì)數(shù)器中送入起始地址 向字計(jì)數(shù)器中送入交換的數(shù)據(jù)字個(gè)數(shù) 正式傳送階段 外設(shè)準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù) 輸入 或接收數(shù)據(jù) 輸出 時(shí) 發(fā)出DMA請(qǐng)求 由DMA控制器向CPU發(fā)出總線使用權(quán)的請(qǐng)求 HOLD CPU在本機(jī)器周期執(zhí)行完畢后響應(yīng)該請(qǐng)求并使CPU的總線驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài) 然后與系統(tǒng)總線相脫離 DMA控制器接管數(shù)據(jù)總線和地址總線的控制 并向內(nèi)存提供地址 在內(nèi)存和外圍設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 每交換一個(gè)字則地址計(jì)數(shù)器和字計(jì)數(shù)器加1 當(dāng)記數(shù)值到0時(shí) DMA操作結(jié)束并向CPU提出中斷報(bào)告 DMA后處理工作 一旦DMA的中斷請(qǐng)求得到響應(yīng) CPU將停止主程序的執(zhí)行 轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序進(jìn)行DMA操作的后處理 包括校驗(yàn)送入內(nèi)存的數(shù)據(jù)是否正確 決定使用DMA方式傳送數(shù)據(jù)還是結(jié)束傳送 測(cè)試傳送過(guò)程中是否發(fā)生錯(cuò)誤 23 10 9從中斷的急迫程度 CPU響應(yīng)時(shí)間和接口控制電路三個(gè)方面 說(shuō)明DMA方式和程序中斷方式的差別 并說(shuō)明DMA方式中有無(wú)中斷請(qǐng)求 為什么 10 10某32位機(jī) 字寬32位 的一臺(tái)外設(shè)通過(guò)32位總線與系統(tǒng)內(nèi)存相連 CPU每秒執(zhí)行106條指令 平均每條指令需要5個(gè)機(jī)器周期 其中3個(gè)周期必須訪問(wèn)內(nèi)存 內(nèi)存讀寫(xiě)需要一個(gè)機(jī)器周期 假定CPU在95 的時(shí)間內(nèi)持續(xù)執(zhí)行 背景程序 且這段時(shí)間內(nèi)不執(zhí)行I O指令 現(xiàn)該外設(shè)需要把一個(gè)非常大的數(shù)據(jù)塊傳送到內(nèi)存 1 如果采用程序I O方式 每傳送以32位字寬的數(shù)據(jù)需要CPU執(zhí)行2條指令 請(qǐng)計(jì)算最大數(shù)據(jù)傳輸率 字 秒 2 如果采用DMA方式 在DMA與CPU出現(xiàn)總線沖突時(shí) CPU優(yōu)先 請(qǐng)計(jì)算最大數(shù)據(jù)傳輸率 字 秒 24 10 11某8位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用單總線結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)總線8根 地址總線16根 系統(tǒng)加電后 CPU中的程序計(jì)數(shù)器PC初始值為FFF0H 已知 1 主存地址空間64KB 其中系統(tǒng)BIOS程序大約需要4KB 由4K 4的ROM芯片構(gòu)成 其余地址空間為系統(tǒng)RAM區(qū) 用4K 8的SRAM芯片構(gòu)成 2 該機(jī)系統(tǒng)總線上連接一I O接口 接口控制有專(zhuān)用接口芯片實(shí)現(xiàn) 該芯片內(nèi)部包含8個(gè)用于存放數(shù)據(jù)和狀態(tài)的8位寄存器 3 CPU信號(hào)中包括有A0 A15 數(shù)據(jù)線D0 D7 讀控制線 RD和寫(xiě)控制線 WE 內(nèi)存訪問(wèn)請(qǐng)求線 MREQ和I O端口訪問(wèn)請(qǐng)求線 IORQ 4 I O編址采用單獨(dú)編址 I O地址占8位 5 接口芯片有雙向數(shù)據(jù)端D0 D7 地址輸入端A0 A2和片選輸入端 CS 通信接口地址范圍為80H 87H 要求 1 請(qǐng)合理分配主存地址空間 指明ROM區(qū)和RAM取得地址范圍 2 請(qǐng)完成存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)和通信接口設(shè)計(jì) 畫(huà)出CPU與存儲(chǔ)器和通信接口之間的連接示意圖 25 10 12有5個(gè)中斷源D1 D2 D3 D4和D5 它們的中斷優(yōu)先級(jí)從高到低分別是1級(jí) 2級(jí) 3級(jí) 4級(jí)和5級(jí) 這些中斷源的中斷優(yōu)先級(jí) 正常情況下的中斷屏蔽碼和改變后的中斷屏蔽碼見(jiàn)下表 每個(gè)中斷源有5位中斷碼 其中 0表示該中斷源開(kāi)放 1表示該中斷源被屏蔽 26 1 當(dāng)使用正常的中斷屏蔽碼時(shí) 處理機(jī)響應(yīng)各中斷源的中斷請(qǐng)求的先后次序是什么 實(shí)際上中斷處理的先后次序是什么 2 當(dāng)使用改變后的中斷屏蔽碼時(shí) 處理機(jī)響應(yīng)各中斷請(qǐng)求的先后次序是什么 實(shí)際上中斷處理的先后次序是什 3 如果采用改變后的中斷屏蔽碼 D1 D2 D3 D4和D5 這5個(gè)中斷圓筒是請(qǐng)求中斷時(shí) 畫(huà)出處理機(jī)響應(yīng)中斷源的中斷請(qǐng)求和實(shí)際運(yùn)行中斷服務(wù)過(guò)程的示意圖 27 10 13由4個(gè)中斷源D1 D2 D3和D4 它們的中斷優(yōu)先級(jí)和中斷屏蔽碼見(jiàn)下表 表中 1表示該中斷源被屏蔽 0表示該中斷開(kāi)放 假設(shè)從處理機(jī)響應(yīng)中斷源的中斷服務(wù)請(qǐng)求到運(yùn)行中斷服務(wù)程序中第一次開(kāi)中斷所用的時(shí)間為1微秒 其它服務(wù)時(shí)間為10微秒 求 1 處理器在0時(shí)刻開(kāi)始響應(yīng)中斷請(qǐng)求 這時(shí)4個(gè)中斷源都已經(jīng)申請(qǐng)中斷服務(wù) 寫(xiě)出處理機(jī)開(kāi)始響應(yīng)各中斷源的中斷請(qǐng)求和處理機(jī)為各中斷源完成中斷服務(wù)的時(shí)刻 2 處理機(jī)在0時(shí)刻開(kāi)始響應(yīng)中斷請(qǐng)求 這時(shí)中斷源D3和D4已經(jīng)申請(qǐng)中斷服務(wù) 在6微秒時(shí)中斷源D1和D2申請(qǐng)中斷服務(wù) 寫(xiě)出處理機(jī)開(kāi)始響應(yīng)各中斷源的中斷請(qǐng)求和處理機(jī)為各中斷源完成中斷服務(wù)的時(shí)刻 28 10 14總線仲裁的作用是什么 通常采用什么機(jī)制完成總線仲裁 為什么 10 15假定某外設(shè)向CPU傳送信息 最高頻率為40K次 秒 而相應(yīng)的中斷處理程序的執(zhí)行執(zhí)行時(shí)間為40 s 問(wèn)該外設(shè)是否可采取中斷方式工作 為什么 29