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第8章 输入输出系统(终)

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《操作系统原理》(汤小丹)课后答案

《操作系统原理》(汤小丹)课后答案

第一章操作系统引论1．设计现代OS的主要目标是什么？答：（1）有效性（2）方便性（3）可扩充性（4）开放性2．OS的作用可表现在哪几个方面？答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口（2）OS作为计算机系统资源的管理者（3）OS实现了对计算机资源的抽象3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。

OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。

4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展：（1）不断提高计算机资源的利用率；（2）方便用户；（3）器件的不断更新换代；（4）计算机体系结构的不断发展。

5．何谓脱机I/O和联机I/O？答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。

该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。

而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。

6．试说明推动分时系统形成和发展的主要动力是什么？答：推动分时系统形成和发展的主要动力是更好地满足用户的需要。

主要表现在：CPU 的分时使用缩短了作业的平均周转时间；人机交互能力使用户能直接控制自己的作业；主机的共享使多用户能同时使用同一台计算机，独立地处理自己的作业。

7．实现分时系统的关键问题是什么？应如何解决？答：关键问题是当用户在自己的终端上键入命令时，系统应能及时接收并及时处理该命令，在用户能接受的时延内将结果返回给用户。

解决方法：针对及时接收问题，可以在系统中设置多路卡，使主机能同时接收用户从各个终端上输入的数据；为每个终端配置缓冲区，暂存用户键入的命令或数据。

IBM—PC(80x86)汇编语言与接口技术-第8章 输入输出程序设计

IBM—PC(80x86)汇编语言与接口技术-第8章 输入输出程序设计

8259A
76 5 4
中断屏蔽寄存器21H
打 印 机
3210
IN AL, 21H AND AL,0FDH
键定 时
盘器
OUT 21H,AL
76 5 4
中断命令寄存器20H
EOI
3 2 1 0 MOV AL, 20H OUT 20H, AL
11
中断向量表
00000 类型0的(IP) 类型0的(CS)
00004 类型1的(IP) 类型1的(CS)
speaker_on endp
speaker_off proc push ax in al, 61h and al, 0fch out 61h, al pop ax ret
speaker_off endp
end
8
3. 中断传送方式
中断源：引起中断的事件
外中断（硬中断）：
外设的 I/O 请求 —— 可屏蔽中断 电源掉电 / 奇偶错 —— 非屏蔽中断
15
例：用 DOS 功能调用存取中断向量
MOV AL, N
MOV AH, 35H
INT 21H
PUSH BX
; 保存原中断向量
PUSH DS
MOV AX, SEG INTHAND
MOV DS, AX
MOV DX, OFFSET INTHAND
MOV AL, N
MOV AH, 25H
08 系统定时器 09 键盘 0A 彩色/图形接口 0B 保留 0C 串行通讯口 0D 保留 0E 软盘 0F 打印机
10
中断的条件：
设置CPU中断允许位：
FLAGS 中的 IF 位 = 1 允许中断 （ STI ） = 0 禁止中断 （ CLI ）

输入输出设备概述(PPT 111页)

输入输出设备概述(PPT 111页)

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8
4．终端设备
• 终端设备：与计算机网络的用户一端相连接的 设备。
• 在大型计算机系统中，通过通信线路连接到主 机的输入输出装置也是一种终端设备。
• 终端在不同系统不同场合有不同的含义。
• 智能终端：具有一定的数据处理能力的终端。
• 哑终端：只负责输入输出的终端。
• 本地终端：与主机距离较近的终端。如在一个 计算中心的机房中的终端。
• 如果由于CPU延缓接收而发生多键重叠，中间 的按键编码就会丢失。所以在功能更强的键盘 中，采取存储多个键码的方法，来解决重键问 题。
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• 硬件扫描键盘的优点： 不需要主机担负扫描任务。当键盘产生键码之 后，才向主机发出中断请求，CPU以响应中断 方式，接收随机按键产生的键码。
• 随着计算机技术的发展与进步，现代计算机的 外存储器，也同时具有I/O设备的功能。
• 主机：CPU与内存等在系统中主要进行数据运算 处理的部分。
• 外设（外部设备或外围设备）：主机以外的系 统中其余部分，如外存储器，I/O设备等。
• 传统意义上的I/O设备，只是外设的一个组成部 分。
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4
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5
1. 输入设备
• ① 字符输入设备：键盘、联机手写识别器等。 • ② 图形输入设备：数字化仪、鼠标器、跟踪球、
操纵杆等。 • ③ 图像输入设备：摄像机、扫描仪等。 • ④ 其它类型的设备：如数模转换、声音输入等。 • ⑤ 特殊的输入设备：磁盘，磁带及光盘等。
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• 现已很少用小规模集成电路来构成这种硬件扫 描键盘，而是尽可能利用全集成化的键盘接口 芯片，如Intel 8279。

第8章习题参考答案

第8章习题参考答案

第8章习题参考答案1. 如果认为CPU等待设备的状态信号是处于非工作状态(即踏步等待),那么在下面几种主机与设备之间的数据传送中：A主机与设备是串行工作的；B 主机与设备是并行工作的，C 主程序与设备是并行运行的。

A .程序查询方式B .程序中断方式C . DMA方式2. 中断向量地址是B。

A•子程序入口地址 B •中断服务程序入口地址C•中断服务程序入口地址指示器 D •例行程序入口地址3•利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。

在该系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU 一次，中断处理程序接收采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。

该中断处理需时x秒，另一方面缓冲区内每存储n个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需时y秒。

因此该系统可以跟踪到每秒 A 次的中断请求。

A . n/ (n 次 + y)B . n/(x + y) n C. min(1 /x, n/y)4•采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个 C 的时间。

A .指令周期B .机器周期C.存储周期 D .总线周期5. 通道的功能是：⑴ 控制外围设备，⑵ 组织外围设备和内存之间进行数据传输______ 。

按通道的工作方式分，通道有选择通道、数组多路通道和字节多路通道三种类型。

6. 在图8.9中，当CPU对设备B的中断请求进行服务时，如设备A提出请求，CPU能够响应吗？为什么？如果设备B 一提出请求总能立即得到服务，问怎样调整才能满足此要求？答：不能，因为A、B是同级别的中断。

要使设备B一提出请求总能立即得到服务，除非将B提高到上一级，并令IM3=0，即构成一个3级IR。

7. 在图& 9中，假定CPU取指并执行一条指令的时间为t1,保护现场需t2,恢复现场需t3,中断周期需t4，每个设备的设备服务时间为t A , t B,…，t G。

试计算只有设备A , D, G时的系统中断饱和时间。

答：依次处理设备A，设备D，设备G的时间为：T1 = t1+t2+t3+t4+t AT2 = t1+t2+t3+t4+t DT3 = t1+t2+t3+t4+t G总时间为T = T1+T2+T 3 = 3*( t 1+t2+t3+t4)+ t A + t D + t G&设某机有5级中断；L o, L1, L2, L3, L4，其中断响应优先次序为：L o最高，L1次之，L4最低。

java08(第8章输入输出流)

java08(第8章输入输出流)

在java.io包中定义了很多这二个基本类具体实现 包中定义了很多这二个基本类具体实现 输入输出功能的子类， 输入输出功能的子类，表8.1为部分常用字节输入 为部分常用字节输入 流类和字节输出流子类的功能。 流类和字节输出流子类的功能。
表8.1
类 名 FileInputStream 和 FileOutputStream ByteArrayInputStream和 ByteArrayOutputStream ObjectInputStream 和 ObjectOutputStream FilterInputStream 和 FilterOutputStream DataInputStream 和 DataOutputStream BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream
【例8-1 】
1. /* 读取文件 */ 2. import java.io.FileInputStream; 3. import javax.swing.JOptionPane; 4. class Example8_1 5. { public static void main( String args[ ]) 6. { byte buffer[ ] = new byte[2056]; 7. String str; 8. try{ 9. File file=new File("d:/jtest/test.dat"); 10. FileInputStream fileInput = new FileInputStream(file); 11. int bytes = fileInput.read( buffer, 0, 2056 ); //读到的字节数 读到的字节数 12. str = new String( buffer, 0, bytes ); 13. } 14. catch(Exception e) 15. { 16. str= e.toString(); 17. } 18. JOptionPane.showMessageDialog(null,str); 19. System.exit(0); //退出程序 退出程序 20. } 21. }

第8章 Inmarsat-C系统

第8章 Inmarsat-C系统

电文处理
EGC信 息处理
0类（标准EGC）
1类（无EGC）
2类
3类
（2）2类C站的二种工作模式:
合用模式（Inm-C） 收CES电文时，不能收EGC，空闲时 收。 EGC接收模式
届时只能收EGC信息 （Egc Only）
Egc
Only
已经脱网，但是仍然可以发遇险 信息，可以收EGC信息
8.2.3 Inmarsat-C SES的常规检查和维护
011011大西洋西区地面站大西洋西区地面站111111大西洋东区地面站大西洋东区地面站203203太平洋区域地面站太平洋区域地面站303303印度洋区域地面站印度洋区域地面站常用地面站常用地面站lesles表aoreaorwporior101美国001美国211北京311北京102英国002英国203日本303日本131丹麦011法国210新加坡308韩国111法国202澳大利亚304挪威inmarsatc移动站分为船用终端ses和陆用终端mes两大类船站具有遇险报警功能而陆上终端则不允许发送遇险报警3移动站mes4网络运行中心通过全球通信网络不四个ncs相连接进行信息交换noc负责对整个网络的通信业务进行监视协调和控制812inmarsatc基本通信业务inmarsatc基本通信业务主要通过les来实现1优先等级的遇险报警遇险报文通信船舶进行遇险报警时可能会有下面两种情况遇险报警时船站没有选择任何岸站使用船站遥控或面板按钮发送遇险报警时船站已经退出了卫星洋区登记所有具有egc接收功能的mes都可以免费接收msia1a2海区具有egc接收功能的mes也可以收到msi四种
8.1.3 Inmarsat-C系统的信道
四种：
TDM信道 、信令信道、信息信道和站际信令信道。

第八章-8251

第八章-8251

与异步串行通信相比，同步通信的不足之处有( A )
A．电路结构复杂
B．纠错能力差
C．传输速率低
D．频率稳定性差
RS-232C标准规定空号SPACE状态电平为( D )
A.+3V～-3V
B.+5V～-5V
C.-3V～-15V
D.+3V～+15V
相邻两台计算机进行全双工串行通信时，需连接的最基本三 条线是( A )
串行通信基础
串行通信的优点：用于通信的线路少，因而在远距离 通信时可以极大地降低成本
串行通信适合于远距离数据传送，也常用于速度要求 不高的近距离数据传送
PC系列机上有两个串行异步通信接口、键盘、鼠标器 与主机间采用串行数据传送
典型的串行接口的结构
由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按 串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移 位寄ห้องสมุดไป่ตู้器”（串→并）和“发送移位寄存器”（并→串）。
1位 5位、6位、7位、8位 1位或无 1位、1.5位或2位 任意数量
异步通讯
例：传送8位数据45H（0100,0101B），奇校验，1 个停止位，则信号线上的波形为
2. 同步通信
以一个数据块（帧）为传输单位，每个数据块附加1个或2个 同步字符，最后以校验字符结束
同步通信的数据传输效率和传输速率较高，但硬件电路比较 复杂
（1）字符A的ASCII码为41H，线路传送字符A需多少时间（从开始传送起始 位到传送完一帧数据所需的总时间）？（12/300=0.04S）
（2）在题34图中画出传送字符C的ASCII码的RS-232C波形图。 （3）设波特率系数K=16，试问发送方发送时钟与接收方接收时钟的频率是

第8章输入输出设备

第8章输入输出设备

教学内容安排•第一章绪论•第二章数码系统•第三章运算方法和运算器•第四章存储系统•第五章指令系统•第六章中央处理器•第七章输入输出设备•第八章输入输出系统第八章输入输出系统•8.1输入输出设备的编址方式•8.2总线结构•8.3输入输出控制方式•教学重点和难点•输入输出控制方式第八章输入输出系统8.1 输入输出设备的编址方式•计算机主机要与输入输出设备交换信息，仿照存储器的编址方式，可给各台外部设备分配一个或多个端口地址•输入输出控制方式–统一编址方式–独立编址方式第八章输入输出系统8.1 输入输出设备的编址方式•I/O端口与存储器独立编址•是指系统中的输入输出设备与主存储器构成两个独立的空间–直接端口寻址：端口地址用8位地址码表示，并且是指令码的一部分。

•IN AL,21H–间接寻址方式：端口地址由16位地址码表示，并存放在DX中，即DX寄存器的内容作为端口地址。

•OUT DX,AL第八章输入输出系统8.1 输入输出设备的编址方式•与内存统一编址–优点：不需专门的输入输出指令，缩小了指令规模–缺点：挤占了可供用户使用的内存空间第八章输入输出系统•8.1输入输出设备的编址方式•8.2总线结构•8.3输入输出控制方式•教学重点和难点•总线分类第八章输入输出系统8.2 总结结构•总线控制方式–串行链式查询方式–计数定时查询方式–独立请求方式第八章输入输出系统8.2 总结结构•总线通信方式–同步方式–异步方式第八章输入输出系统8.2 总结结构•总线上信息的传送方式–串行传送方式–并行传送方式第八章输入输出系统•8.1输入输出设备的编址方式•8.2总线结构•8.3输入输出控制方式•教学重点和难点•程序中断方式第八章输入输出系统8.2 输入输出控制方式•输入输出数据传送控制方式•主机速度与外围设备速度匹配问题•如何提高整机系统性能的问题第八章输入输出系统8.2 输入输出控制方式•程序查询方式•信息在主机和外设之间的传输完全靠计算机程序控制，是在CPU控制下进行的。

第8章 串并行通信

第8章 串并行通信

微型计算机各种接口框图
微机接口电路图
2.什么是I/O接口（电路）？


I/O接口是位于系统与外设间、用来协助 CPU实现CPU与外设之间的数据传送和 控制任务的逻辑电路 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总 线槽的电路板（适配器）都是接口电路
CPU
接口 电路
I/O 设备
3.为什么需要I/O接口（电路）？
数据端口
• 用于中转数据信息。一种情况是CPU通过数据总线，将待传送 给外设的数据先传送到数据端口，然后由I/O设备通过与I/O 接口电路相连接的数据线取得该数据 • 另一种情况是I/O设备首先将输入数据锁存于数据端口，然后， CPU通过数据端口将该数据读入CPU中。数据端口一般既有输 出寄存器（或称输出锁存器），又有输入寄存器（或称输入 锁存器）
一、统一编址
从内存空间划出一部分地址空间留给I/O设备编址，CPU把
I/O端口所指的寄存器当作存储单元进行访问，直接用访问内存 的指令访问I/O寄存器，这种I/O端口的编址方式被称之为统一
编址，或称为存储器映像的I/O编址方式。
统一编址优缺点 优点：不需要设立专门的I/O指令，用访问内存的指令就可 以访问外设，指令类型多，功能齐全，还可以对端口进行算术 运算，逻辑运算以及移位操作等。I/O端口空间不受限制 缺点：是I/O端口占用了内存空间，减少了内存容量
住址的总 线 地址总线
READY
M/IO
图8.2 查询式输入接口电路
WR
条件传送方式
数 据 锁 存 器
选通信号
数据总线
WR 地址 总线
输 出译码
Q
R
D +5V
RD M/IO
状 态 寄 存 器 图8.3 查询式输出的接口电路

《输入输出系统》PPT课件

《输入输出系统》PPT课件
端口地址译码电路对地址总线上的外设地址进行译 码，用以决定是否选中设备自身。
供选电路由于接口的功能和结构有很大的区别，因 此各接口电路中可能选择使用中断控制逻辑、定时 器、计数器、移位器等器件。
h
17
第8章 输入输出系统
二、I/O接口的组成
I/O接口组成框图
数据总 线
CPU
WR RD M/IO INTR
2、外设的分类
3 、外设的编址方式
h
3
1、外设的特点
第8章 输入输出系统
外设具有工作速度差异大、结构原理差异大、 时序独立、异步性明显等特点，处理的信息从 数据格式到逻辑时序一般不可能直接与CPU兼 容。
计算机与I/O设备间的连接与信息交换不能直 接进行，而必须设计一个“接口电路”作为两 者之间的桥梁，使CPU和外设协调工作，这种 I/O接口电路又叫“I/O适配器”（I/O Adapter）。
h
11
第8章 输入输出系统
二、外设与CPU的连接
外设接口通过总线与CPU连接。
CPU
接口
……
接口
DB AB CB
主存
外设
外设
CPU访问外设的实质是访问外设接口中的寄存器(端口)。
相比存储器的访问，CPU访问外设的过程是完全等同的， 不同的是所发送的读写信号有区别。
h
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三、I/O指令格式
第8章 输入输出系统
第8章 输入输出系统
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15
第8章 输入输出系统
一、I/O接口的功能
I/O接口的功能如下：
实现数据缓冲 执行CPU的命令 返回外设的状态 设备选择。 实现数据格式的转换 实现信号的转换 中断管理功能
h
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02325计算机系统结构背诵资料

02325计算机系统结构背诵资料

念1.1计算机系统的多级层次结构1.2计算机系统结构、组成与实现1.2.1结构、组成、实现的定义与内涵1.2.2计算机系统结构、组成和实现三者的相互影响1.3软硬件取舍与计算机系统设计思路1.3.1软硬件取舍的基本原则1.3.2计算机系统的设计思路1.4结构设计要解决好软件的可移植性1.4.1统一高级语言1.4.2采用系列机1.4.3模拟与仿真1.5应用与器件的发展对系统结构的影响1.5.1应用的发展对系统结构的影响1.5.2器件的发展对系统结构的影响1.6系统结构中的并行性发展及计算机系统的分类1.6.1并行性概念1.6.2并行处理系统的结构与多机系统的耦合度1.6.3计算机系统的分类第2章数据表示与指令系统2.1数据表示2.1.1数据表示与数据结构2.1.2高级数据表示2.1.3引入数据表示的原则2.1.4浮点数尾数基值大小和下溢处理方法的选择2.2寻址方式2.2.1寻址方式分析2.2.2逻辑地址与主存物理地址2.3指令格式的优化设计2.3.1操作码的优化2.3.2指令字格式的优化2.4按CISC方向发展与改进指令系统2.4.1面向目标程序优化实现改进2.4.2面向高级语言优化实现改进2.4.3面向操作系统优化实现改进2.5按RISC方向发展与改进指令系统2.5.1 RISC的提出2.5.2设计RISC的原则2.5.3设计RISC结构用的基本技术2.5.4 RISC技术的发展第3章总线、中断与输入输出系统3.1输入输出系统的基本概念3.2总线设计3.2.1总线的类型3.2.2总线的控制方式3.2.3总线的通讯技术3.2.4数据宽度与总线线数3.3中断系统3.3.1中断的分类和分级3.3.2中断系统的软硬件功能分配3.4通道处理机3.4.1工作原理3.4.2通道流量的分析第4章存储体系4.1存储体系概念与并行主存系统4.1.1发展存储体系的必要性4.1.2并行主存系统频宽的分析4.1.3存储体系的形成与分支4.1.4存储体系的性能参数4.2虚拟存储器4.2.1不同的虚拟存储管理方式4.2.2页式虚拟存储器的构成4.2.3页式虚拟存储器实现中的问题4.3高速缓冲(Cache)存储器4.3.1基本结构4.3.2地址的映象与变换4.3.3替换算法的实现4.3.4 Cache存储器的透明性及性能分析第5章重叠、流水和向量处理机5.1重叠方式5.1.1基本思想和一次重叠5.1.2相关处理5.2流水方式5.2.1基本概念5.2.2流水线处理机的主要性能5.2.3流水机器的相关处理和控制机构5.3向量的流水处理与向量流水处理机5.3.1向量的流水处理5.3.2向量流水处理机5.4指令级高度并行的超级处理机5.4.1超标量处理机5.4.2超长指令字(VLIW)处理机5.4.3超流水线处理机第6章阵列处理机6.1阵列处理机原理6.1.1阵列处理机的基本构形6.1.2阵列处理机的特点6.2阵列处理机的并行算法6.2.1 ILLIACⅣ的处理单元阵列结构6.2.2阵列处理机的并行算法举例6.3 SIMD计算机的互连网络6.3.1互连网络的设计目标及互连函数6.3.2基本的单级互连网络6.3.3多级互连网络6.4并行存储器的无冲突访问6.5并行处理机举例6.5.1 MPP位平面阵列处理机6.5.2 CM连接机第7章多处理机7.1多处理机的特点及主要技术问题7.2多处理机的硬件结构7.2.1紧耦合和松耦合7.2.2机间互连形式7.3程序并行性7.3.1并行算法7.3.2程序并行性的分析7.3.3并行程序设计语言7.4多处理机的性能7.4.1任务粒度与系统性能7.4.2性能模型与分析7.5多处理机的操作系统7.5.1主从型操作系统7.5.2各自独立型操作系统7.5.3浮动型操作系统第8章其它计算机结构8.1脉动阵列机8.1.1脉动阵列结构的原理和特点8.1.2通用的脉动阵列结构8.2大规模并行处理机MPP与机群系统8.2.1大规模并行处理机MPP8.2.2机群系统8.3数据流机8.3.1数据驱动的概念8.3.2数据流程序图和语言8.3.3数据流计算机的结构8.3.4数据流机器存在的问题8.4归约机8.5智能机8.5.1智能信息处理与智能机正的实处理机代替虚拟机器；可以增加存储寄存器组织、指令系统、存储系统组织、中断系统、管态目态定义与转换、逐级往以上方法存在的问题是软、硬件脱语义同一语言在不同机器上不通用；程序员的习惯但到一定时还可采用模拟仿困难；重新设计软件经济上不划处理单络设计，数据在存储器中的分布算进程间的同步间调度。

第8章 输入输出方法及常用的接口电路

第8章 输入输出方法及常用的接口电路
表8.2 8255A端口选择及操作功能表（P354）
A1 A0 00~10 00~10 11
RD
0 1 1
WR
1 0 0
CS
0 0 0
操 作 A口、B口、C口→数据总线（读操作） 数据总线→A口、B口、C口（写操作） 数据总线→控制寄存器（写操作）
表8.2 8255A端口选择及操作功能表
A1 0 0 1 0 0 1 1 × 1 × A0 0 1 0 0 1 0 1 × 1 ×
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
输入操作(读)
输出操作(写)
断开功能
3．A组和B组控制电路 作用：接收来自CPU的读/写控制部分的信号和CPU送 入的控制字，然后分别决定各端口的功能。 ①A组控制电路控制端口A和C的高4位(PC7～PC4)； ②B组控制电路控制端口B和C的低4位(PC3～PC0)。 ③根据控制字对端口C的某位实现“置0”或“置1”的操作。 4．数据总线缓冲器
2．状态端口 状态端口用于暂存反映外部设备工作状态的信息。 输入时，CPU应检测外设欲输入的信息是否准备就 绪，如果已准备好，则CPU可以读入信息，否则CPU等 待“就绪”信号的出现后再读入； 输出时，CPU应检测外设是否已处于准备接收状态， 即外设为“空”状态，若是“空”状态，则CPU输出数 据至外设。若外设处于“忙”状态，则CPU不能向外设 输出信息。这种“空”、“忙”、“就绪”均为状态信 息。 3．控制端口
图8.1 主机通过接口与外设相连
8.1.2 基本I/O接口 输入接口电路最基本的功能是三态缓冲，即通过一 组三态缓冲器保证任意时刻仅允许被CPU选中的设备经 由接口与CPU通信； 输出电路最基本的功能是锁存数据，保证外设能够 正确接收到信息。 1．基本输入接口 三态门电路是起缓冲和隔离作用的。只有当CPU选 中此接口即三态门选通时，才允许选定的输入设备将数 据送至系统数据总线，而其他没有选中的输入设备，此 时相应的接口三态门“关闭”，从而达到与数据总线隔 离的目的。

白中英计算机组成原理第5版视频精讲

白中英计算机组成原理第5版视频精讲

白中英计算机组成原理第5版视频精讲！白中英《计算机组成原理》（第5版）精讲班【教材精讲＋考研真题串讲】师：赵剑锋课程学时：31视频数量：33目录说明：本课程共包括33个高清视频（共41课时）。

序号名称1 第1章计算机系统概论（1）2 第1章计算机系统概论（2）3 第2章运算方法和运算器（1）4 第2章运算方法和运算器（2）5 第2章运算方法和运算器（3）6 第2章运算方法和运算器（4）7 第2章运算方法和运算器（5）8 第3章多层次的存储器（1）9 第3章多层次的存储器（2）10 第3章多层次的存储器（3）11 第3章多层次的存储器（4）12 第3章多层次的存储器（5）13 第4章指令系统（1）14 第4章指令系统（2）15 第4章指令系统（3）16 第4章指令系统（4）17 第5章中央处理器（1）18 第5章中央处理器（2）19 第5章中央处理器（3）20 第5章中央处理器（4）21 第5章中央处理器（5）22 第6章总线系统（1）23 第6章总线系统（2）24 第7章外存与IO设备（1）25 第7章外存与IO设备（2）26 第8章输入输出系统（1）27 第8章输入输出系统（2）28 第9章并行组织与结构（1）29 第9章并行组织与结构（2）30 第10章课程教学实验设计31 第11章课程综合设计32 课后习题精讲（1）33 课后习题精讲（2）内容简介本课程是白中英《计算机组成原理》（第5版）网授精讲班，为了帮助参加研究生招生考试指定考研参考书目为白中英《计算机组成原理》（第5版）的考生复习专业课，我们根据教材和名校考研真题的命题规律精心讲解教材章节内容。

【辅导内容】（1）精讲教材核心考点。

按照教材篇章结构，讲解教材的重难知识点。

（2）串讲名校考研真题。

通过分析历年考研真题，梳理命题规律和特点，分析名校考研真题出题思路。

考虑到课时的需要以及相关知识点的难易程度，对于一些简单的、考试不易涉及的知识点，本课程不予以讲述或一带而过，故建议在学习本课程之前提前复习一遍教材。

第八章(程序设计基础)

第八章(程序设计基础)
程序设计基础
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第8章 程序设计基础
多分支语句实现一种扩展的选择结构， 多分支语句实现一种扩展的选择结构，它可以根据条件从多组命令 中选择一组执行。语句格式为： 中选择一组执行。语句格式为： DO CASE <条件 条件1> CASE <条件1> 命令序列1> <命令序列1> <条件 条件2> CASE <条件2> 命令序列2> <命令序列2> …… <条件 CASE <条件 n> <命令序列 n> [ORTHERWISE 命令序列Q>] <命令序列Q>] 15 ENDCASE
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第8章 程序设计基础
8.2 程序的基本结构
程序结构是指程序中命令或语句执行的流程结构。程序有三种基本结构： 程序结构是指程序中命令或语句执行的流程结构。程序有三种基本结构： 顺序结构、选择结构和循环结构。 顺序结构、选择结构和循环结构。 顺序结构是程序中最简单、最普遍使用的一种基本结构， 顺序结构是程序中最简单、最普遍使用的一种基本结构，其特点是按照 语句排列的先后顺序依次执行。绝大多数问题仅用顺序结构时无法解决的。 语句排列的先后顺序依次执行。绝大多数问题仅用顺序结构时无法解决的。 选择结构的语句包括条件语句和分支语句。 选择结构的语句包括条件语句和分支语句。 1.条件语句 1.条件语句 格式： 格式：IF < 条件表达式 > 语句序列1 < 语句序列1 > [ ELSE 语句序列2 < 语句序列2 >] ENDIF
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第8章 程序设计基础
8.1.2程序文件的建立与执行 8.1.2程序文件的建立与执行
1.程序文件的建立与修改 1.程序文件的建立与修改 程序文件的建立与修改是通过系统内置的文本编辑器来进行的。 程序文件的建立与修改是通过系统内置的文本编辑器来进行的。 打开文本编辑器窗口。 文件】菜单下的【新建】菜单项中， ① 打开文本编辑器窗口。在【文件】菜单下的【新建】菜单项中， 选择【程序】 并单击【新建文件】命令按钮。 选择【程序】可选项 ，并单击【新建文件】命令按钮。 在文本编辑窗口中输入程序内容。 ② 在文本编辑窗口中输入程序内容。这里的编辑操作与普通文本文 件的编辑操作没有什么不同。在这里输入的是程序内容， 件的编辑操作没有什么不同。在这里输入的是程序内容，是一条条 命令。这里输入的命令是不会被马上执行的。 命令。这里输入的命令是不会被马上执行的。 保存程序文件。 文件】菜单中选择【保存】命令或按Ctrl+W ③ 保存程序文件。从【文件】菜单中选择【保存】命令或按Ctrl+W 然后在【另存为】对话框中指定程序文件的存放位置和文件名， 键，然后在【另存为】对话框中指定程序文件的存放位置和文件名， 并单击【保存】命令按钮。 并单击【保存】命令按钮。
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注意：I/O接口和I/O端口是两个不同的概念。一个接 口中往往包含若干个端口，因此接口地址往往包含 有若干个端口地址。
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8088系统主机板组成
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8251 串行接口
3~8都是 典型的接口
3
2
8
A/D 与 D/A
8259A
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六、I/O 与主机信息传送的控制方式
1、程序查询方式（程序直接控制）： 简单，CPU效率低，CPU、各外设串行工作； 2、程序中断方式： CPU利用效率略高，CPU、各外设可并行工作； 3、直接存储器存取方式（DMA）： 外设直接访问内存， CPU利用效率高； 4、I/O 通道方式： 使用通道（专用处理机）来完成I/O设备数据传送， 使CPU能更高效率的运行程序； 5、外围处理机方式： 使用小型、微型计算机，独立于主机来全面完成 I/O 事务，确保 CPU 主要用于执行程序。
1. I/O硬件：
由计算机系统中所有I/O设备及其接口电路组成，是I/O系统 的基础。
2. I/O软件：
通常指用I/O指令编制的、对I/O接口及设备进行管理和访问 的程序，常称为I/O驱动程序。只有在I/O驱动程序的作用下， I/O硬件才能发挥相应的作用。
3. I/O编址方式：
CPU访问I/O设备是通过给每台I/O设备分配一个唯一的编号 来识别的，称为I/O地址。
设备选择电路
设备工作 结束
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1.输入接口
三态 缓冲器 (8) EN IO/ M RD 地 址 译 码 锁存器 (8) CP 输入 设备 STB IBF 三态 缓冲器 (1) EN CP Ready Q D R
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4. I/O寻址过程：
由I/O指令给出要访问的I/O地址，通过地址总线 发往I/O接口，接口中的设备选择电路进行识别，如 地址符合即选中，CPU可对所选I/O进行读写等操作。
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四、 I/O 接 口
1、接口的概念 接口——硬件上广义指计算机各部件间进行连接的逻辑部件。一般指CPU 和I/O设备间的连接部件，即I/O接口。 2、引入接口的原因：由外设的特点决定的 外设的特点：种类和品种繁多； 工作速度慢； 信号类型和电平种类不同 3、设置接口的理由： ①通过设置数据缓冲实现CPU与I/O间的速度匹配； ②通过串—并（或并—串）转换电路实现CPU与I/O之间的数据格式转换； ③通过电平匹配实现CPU与I/O之间的电气转换； ④通过接收与传达控制命令实现CPU对I/O接口的控制； ⑤通过保存与传送I/O状态实现CPU对I/O的查询； ⑥通过设备选择电路向CPU提供I/O寻址功能。
I/O1 I/O6
I/O2
主机
I/O5
I/O3
I/O4
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当前：总线式，所有I/O都通过公用的总线与CPU连接。
总线
主 机
I/O1 I/O2 …… …… I/On
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三、输入输出系统的组成
I/O系统——计算机系统中完成输入/输出功能的子系统，由 I/O软件和I/O硬件两部分联合组成。
设备1 就绪？
Y Y
处理设备1
处理设备2
N
设备2 就绪？
N
设备N 就绪？
Y
处理设备N
N
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三、程序查询方式的接口电路
程序查询方式对接口控制电路的要求最简单，主要要求设置 两个状态触发器，以供CPU查询用。这两个触发器是：完成触 发器D和工作触发器B。这两个触发器均为RS触发器。 当D =0，B=0时，表示I/O设备处于暂停状态； 当D =1，B=0时，表示I/O设备已经准备就绪； 当D =0，B=1时，表示I/O设备正处于准备状态；
I/O 设备
特点：按位串行传送； 按应答方式进行联系。 这种方式要求数据格式中设置同步信息。 异步串行数据格式如下：
0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 起始位 （低） 数据位 奇偶 停止位 校验位 （高）
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3. 连接方式：
早期：辐射式，CPU和每个I/O都有直接连线.不便于 增删设备
异步方式与两种传送方式组合又可分为：
异步并行方式：
数据总线 CPU 字或字节
地址总线
控制总线
I/O 接口
Ready
Strobe
I/O 设备
特点：按字或字节各位同时传送； 按应答方式进行联系。
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异步串行方式：
数据总线 CPU 地址总线 控制总线 I/O 接口 二进制位 Ready Strobe
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第 8章
输入输出系统
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本章学习要求
• 了解：接口的基本组成，接口和端口概念 • 了解：程序查询方式的特点和工作流程 • 理解：程序中断的基本概念，程序中断与调用 子程序的区别 • 掌握：CPU响应中断的条件和中断隐指令概念 • 理解：中断的各个过程 • 了解：DMA方式的特点和DMA接口的组成 • 理解：DMA传送方法和DMA传送过程。 • 了解：通道控制方式和通道控制的类型 • 了解：总线控制
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信息工程学院 常用的I/O编址方式有两种：
1）I/O与内存统一编址： I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式，这 样I/O设备就和主存占用了同一个地址空间。此时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。 2）I/O独立编址：
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，称为设备码（号）。此时I/O地址空间与主存地址空间 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。 由于机器所带的I/O设备的数量比主存单元少得多，因此I/O 地址空间比主存空间小得多。
数据线 地址线 数据缓冲 寄存器DBR
I/O接口
数据线 控 制 பைடு நூலகம் 辑 电 路 设备选择 电路 命令 外 部 设 备
CPU
命令线 状态线 设备状态 标记
命令寄存器 和命令译码器
状态
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4.接口的类型
⑴按数据传送方式分类 串行口和并行口 ⑵按主机访问I/O设备的控制方式分类 程序查询式 程序中断式 DMA 通道控制器 ⑶按功能选择的灵活性分类 可编程接口 不可编程接口 ⑷按通用性分类 通用和专用 ⑸按输入输出的信号分类 数字和模拟 ⑹按应用来分类 运行辅助接口 用户交互接口 传感器接口 控 制借口
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二、I/O 与主机的联系方式
1. 传送方式
并行传送：n位信息同时传送，通常为按字或按字节并行，传 送速度快，数据线用量多，适合近距离及高速场合。 串行传送：每次只传一位二进制信息，传送速度慢，但只需一 根数据线和一根地线（为防干扰做成双扭线），适合远距离传 送。
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8.1 主机与外设的连接
一、输入输出系统的发展概况
1. 初级阶段
M.M CPU I/O
I/O
特点：（1）分散连接，线路复杂，故障率高。 （2）CPU和I/O串行工作，程序查询方式 （3）CPU工作效率受影响
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2.总线接口阶段 主 机
1. 单个数据的交换过程： I/O交换程序的核心部分主要由三步完成： 1）启动外设： CPU通过I/O指令访问外设的控制端口，发送相应的控制字， 启动外设作交换数据的准备； 2）测试/转移： CPU不断地对I/O状态进行测试，每测一次，都有两种可能 的结果：
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信息工程学院 I/O准备就绪：转3）； I/O未准备就绪：转2）继续测试，直到I/O准备好为止。 3）交换一个数据（字或字节）。 现行程序
2. 接口的功能和组成 功能
选址功能 传送命令的功能 传送数据的功能 反映设备状态的功能 完成触发器 D 工作触发器 B 中断请求触发器 INTR
组成
设备选择电路 命令寄存器、命令译码器 数据缓冲寄存器 设备状态标记
屏蔽触发器 MASK
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3. I/O 接口的基本组成
准备就 绪
R
Q
D
S
启动命 令 &
1 0
SEL
R
B
Q
1 0
S
启动设备
地址 线
设备选择电 路
设备工作 结束
Qn+1=S+/R﹡Qn ;SR=0
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工作过程 以输入为例
数据 线
⑥
③ 输入数据
DBR
准备就绪 ⑤
Q
② B
Q
D 1 0
SEL &
启动设备
启动命令 ①
1 0 ④
地址线
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五、接口的功能和组成
1. 总线连接方式的 I/O 接口电路
(1) 设备选择线
(2) 数据线 (3) 命令线 (4) 状态线
数 据 线
I/O 接口 设备
I/O总线
状 态 线 命 设 令 备 线 选 择 线
I/O 接口 设备

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