页眉 微指令格式

(1)微指令格式中的三个字段分别应为多少位？ (2)画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

答：(1)判别测试字段占4位，直接微地址字段占9位，操作控制字段占35位。 (2)微程序控制器逻辑框图如下图所示。

微程序控制器逻辑框图

第7章 习题参考答案

１．外部设备有哪些主要功能？ 可以分为哪些大类？ 各类中有哪些典型设备？ 解：外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工处理等。 外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数／模转换器和键盘－ 软盘数据站等。

２．说明磁介质存储器的存储原理。

解：磁介质存储器的存储过程是一种电磁转换的过程。在磁介质存储器中，信息是记录在一薄层磁性材料上的，这个薄层称为磁层。磁层与所附着的载体称为记录介质或记录媒体。磁头是磁记录设备的关键部件之一，是一种电磁转换元件，能把电脉冲表示的二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状态，即电→ 磁转换；反过来，能把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁→ 电转换。

3．主存储器与磁介质存储器在工作速度方面的指标有什么不同？ 为什么磁盘存储器采用两个以上的指标来说明其工作速度？

解：主存储器速度指标主要有存取速度和存取周期，而磁介质存储器速度指标为平均存取时间，这是因为磁介质存储器采用顺序存取或直接存取方式。磁盘存储器的平均存取时间

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页眉 至少应当包括平均寻道时间和平均等待时间两部分，因为磁盘存储器首先需要将磁头移动到指定的磁道上，然后将记录块旋转到磁头下方才能进行读写。

4．某磁盘组有六片磁盘，每片可有两个记录面，存储区域内径为２２cm ，外径为３３cm ，道密度４０ 道／cm ，位密度４００ b／cm ，转速２４００ r／min 。试问： （１） 共有多少个存储面可用？ （２） 共有多少个圆柱面？

（３） 整个磁盘组的总存储容量有多少？ （４） 数据传送率是多少？

（５） 如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一存储面上还是记录在同一圆柱面上？ 为什么？

（６） 如果采用定长信息块记录格式，直接寻址的最小单位是什么？ 寻址命令中如何表示磁盘地址？

5．键盘属于什么设备？ 它有哪些类型？ 如何消除键开关的抖动？ 简述非编码键盘查询键位置码的过程。

解：键盘是计算机系统不可缺少的输入设备。键盘可分为两大类型：编码键盘和非编码键盘。非编码键盘用较为简单的硬件和专门的键盘扫描程序来识别按键的位置。消除键开关抖动的方法分硬件和软件两种。硬件的方法是增设去抖电路；软件的方法是在键盘程序中加入延时子程序，以避开抖动时间。键盘扫描程序查询键位置码的过程为： ① 查询是否有键按下。 ② 查询已按下键的位置。

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页眉 ③ 按行号和列号求键的位置码。

第8章 习题参考答案

１．什么是计算机的输入输出系统？输入输出设备有哪些编址方式？有什么特点？ 解：计算机的输入输出系统包括输入输出接口和输入输出信息传送控制方式等，它们是整个计算机系统中最具有多样性和复杂性的部分。输入输出设备有两种编址方式：I／O 映射方式（独立编址）和存储器映射方式（统一编址） ，独立编址的优点是I／O 指令和访存指令容易区分，外设地址线少，译码简单，主存空间不会减少，缺点是控制线增加了I／O 读和I／O 写信号；统一编址的优点是总线结构简单，全部访存类指令都可用于控制外设，可直接对外设寄存器进行各种运算，占用主存一部分地址，缩小了可用的主存空间。

２．什么是I／O 接口？I／O 接口有哪些特点和功能？ 接口有哪些类型？

解：I／O 接口是主机和外设之间的交接界面，通过接口可以实现主机和外设之间的信息交换。接口的基本功能有：实现主机和外设的通信联络控制；进行地址译码和设备选择；实现数据缓冲；完成数据格式的变换；传递控制命令和状态信息。接口按数据传送方式分类，有串行接口和并行接口；按控制方式分类，有程序查询接口、程序中断接口、DMA接口；按灵活性分类，有可编程接口和不可编程接口；按通用性分类，有通用接口和专用接口；按I／O 信号分类，有数字接口和模拟接口；按应用分类，有运行辅助接口、用户交互接口、传感接口、控制接口。

３．并行接口和串行接口实质上的区别是什么？其界面如何划分？各有什么特点？ 解：有串行接口和并行接口。两者的实质区别在于外设和接口一侧的传送方式不同，而在主机和接口一侧，数据总是并行传送的。在并行接口中，外设和接口间的传送宽度是一个字节（或字）的所有位，一次传输的信息量大，但数据线的数目将随着传送数据宽度的增加而增加。在串行接口中，外设和接口间的数据是一位一位串行传送的，一次传输的信息量小，但只需一根数据线。在远程终端和计算机网络等设备离主机较远的场合下，用串行接口比较经济划算。

４．I／O 数据传送可以采用哪些方式？它们各有什么特点及应用场所？试比较之。 解：主机和外设之间的信息传送控制方式，经历了由低级到高级、由简单到复杂、由集中管理到各部件分散管理的发展过程，按其发展的先后次序和主机与外设并行工作的程度，可以分为４ 种。程序查询方式是主机与外设间进行信息交换的最简单方式，输入和输出完全是通过CPU 执行程序来完成的。这种方式控制简单，但外设和主机不能同时工作，系统效率很低，因此，仅适用于外设的数目不多、对I／O 处理的实时要求不高、CPU 的操作任务

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页眉 比较单一、并不很忙的情况。程序中断方式无需等待查询，外设在做好输入输出准备时，向主机发中断请求，主机接到请求后就暂时中止原来执行的程序，转去执行中断服务程序对外部请求进行处理，在中断处理完毕后返回原来的程序继续执行。程序中断不仅适用于外部设备的输入输出操作，也适用于对外界发生的随机事件的处理。由于完成一次程序中断还需要许多辅助操作，因此主要适用于中、低速外设。

DMA 方式是在主存和外设之间开辟直接的数据通路，可以进行基本上不需要CPU介入的主存和外设之间的信息传送，这样不仅能保证CPU 的高效率，而且能满足高速外设的需要。DMA 方式只能进行简单的数据传送操作，在数据块传送的起始和结束时还需CPU 及中断系统进行预处理和后处理。I／O 通道控制方式是DMA 方式的进一步发展，在系统中设有通道控制部件，每个通道挂若干外设，主机在执行I／O 操作时，只需启动有关通道，通道将执行通道程序，从而完成I／O 操作。

５．程序查询方式、程序中断方式、DMA 方式各自适用什么范围？下面这些结论正确吗？ 为什么？

（１） 程序中断方式能提高CPU 利用率，所以在设置了中断方式后就没有再应用程序查询方式的必要了。

（２） DMA 方式能处理高速外部设备与主存间的数据传送，高速工作性能往往能覆盖低速工作要求，所以DMA 方式可以完全取代程序中断方式。

解：程序查询方式、程序中断方式、DMA 方式各自适用的范围见前述。

（１）不正确。程序查询方式接口简单，可用于外设与主机速度相差不大，且外设数量很少的情况。

（２不正确。DMA 方式用于高速外部设备与主存间的数据传送，但DMA 结束时仍需程序中断方式做后处理。

6．什么是中断？ 外部设备如何才能产生中断？

解：中断是指：计算机执行现行程序的过程中，出现某些急需处理的异常情况和特殊请求，CPU 暂时中止现行程序，而转去对随机发生的更紧迫的事件进行处理，在处理完毕后，CPU 将自动返回原来的程序继续执行。外部设备（中断源）准备就绪后会主动向CPU 发出中断请求。通常由外设的完成信号将相应的中断请求触发器置成“１”状态，表示该中断源向CPU 提出中断请求。

7．中断为什么要判优？ 有哪些具体的判优方法？ 各有什么优缺点？

解：当多个中断源同时发出中断请求时，CPU 在任何瞬间只能响应一个中断源的请求，所以需要把全部中断源按中断的性质和轻重缓急安排优先级，以保证响应优先级别最高的中断请求。中断判优的方法可分为：软件判优法和硬件判优法。前者简单，可以灵活地修改中

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