【正文】 答：通道是通過執(zhí)行通道指令來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入/輸出的；DMA是由DMA控制器在獲得總線控制權(quán)后，直接在內(nèi)存與外設(shè)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的；中斷是通過CPU在響應(yīng)中斷時(shí)，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行輸入/輸出指令來(lái)完成輸入/輸出的。 多重中斷是指在處理某一個(gè)中斷過程又發(fā)生了新的中斷，從而中斷該服務(wù)程序的執(zhí)行，又轉(zhuǎn)去進(jìn)行新的中斷處理。 中斷向量表：存放中斷向量的表（一段存儲(chǔ)區(qū)）216。216。該地址稱為斷點(diǎn)。 216。 一旦CPU響應(yīng)中斷的條件得到滿足, 即開始響應(yīng)中斷, 轉(zhuǎn)入響應(yīng)中斷周期。CPU響應(yīng)中斷的條件是:●中斷源有中斷請(qǐng)求；●CPU允許接收中斷請(qǐng)求(處于開中斷)；●通常一條指令執(zhí)行過程不能響應(yīng)中斷，只有特殊的長(zhǎng)指令才允許被中斷。216。 中斷屏蔽 產(chǎn)生中斷請(qǐng)求后，用程序方式有選擇地封鎖部分中斷，而允許其余部分中斷仍得到響應(yīng)216。 中斷字（中斷碼） 每個(gè)中斷源有一個(gè)中斷觸發(fā)器，全機(jī)的多個(gè)中斷觸發(fā)器構(gòu)成中斷寄存器，其內(nèi)容稱為中斷字或中斷碼216。 中斷控制過程的實(shí)質(zhì):是執(zhí)行一段與中斷源相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。 中斷分類：1）硬件中斷與軟中斷由硬件請(qǐng)求信號(hào)引發(fā)中斷；由軟中斷指令引發(fā)中斷2）外中斷與內(nèi)中斷外中斷是由處理機(jī)外部引起的中斷(如設(shè)備中斷等) 。(5)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)的聯(lián)系12） 引起CPU中斷的事件——中斷源中斷源的分類：中斷由中斷源發(fā)出。10） 為提高cpu的工作效率和使cpu和外設(shè)并行工作，可采用中斷傳送方式。（了解）程序中斷傳送方式（重點(diǎn)）8） CPU執(zhí)行程序時(shí)，由于發(fā)生了某種隨機(jī)的事件(外部或內(nèi)部)，引起CPU暫時(shí)中斷正在運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)程序(稱為中斷服務(wù)程序或中斷處理程序)，以處理該事件，該事件處理完后又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過程稱為中斷。接口要完成數(shù)據(jù)格式的串一并變換。并行接口:設(shè)備和接口是將一個(gè)字節(jié)(或字)的所有位同時(shí)傳送。主機(jī)以外的大部分硬設(shè)備都稱為外部設(shè)備或外圍設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)。表(a)中各級(jí)中斷程序的屏蔽位應(yīng)如何設(shè)置(設(shè)“0”為允許，“1”為屏蔽)?解：（1）中斷程序的屏蔽位設(shè)置見表（2）請(qǐng)按圖所示時(shí)間軸給出的設(shè)備中斷請(qǐng)求時(shí)刻，畫出CPU執(zhí)行程序的軌跡。1　 A1，A2，A3，A4，A52　 A4，A5，A3，A2，A1216。四、綜合題有5個(gè)中斷源A1，A2，A3，A4，A5，它們的中斷排隊(duì)電路優(yōu)先級(jí)從高到低分別是1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)，這些中斷源的中斷排隊(duì)電路優(yōu)先級(jí)、響應(yīng)中斷后正常情況下的中斷屏蔽碼和改變后的中斷屏蔽碼如下表所示，其中“1”表示該中斷源被屏蔽，“0”表示該中斷源不被屏蔽。在統(tǒng)一編址方式下，ＣＰＵ用　訪問內(nèi)存相同方式與Ｉ／Ｏ設(shè)備交換數(shù)據(jù)。14．CPU響應(yīng)中斷時(shí)，必須先保護(hù)當(dāng)前程序的斷點(diǎn)狀態(tài)，然后才能執(zhí)行中斷服務(wù)程序，這里的斷點(diǎn)狀態(tài)是指 返回的地址和當(dāng)前寄存器的內(nèi)容 。11．接口收到中斷響應(yīng)信號(hào)INTA后，將 中斷向量 傳送給CPU。 。 禁止CPU響應(yīng)中斷 9．在中斷服務(wù)中，開中斷的目的是允許 響應(yīng)更高級(jí)別的中斷 。4．內(nèi)部中斷是由 CPU某些內(nèi)部因素 引起的，如運(yùn)算溢出等。2．輸入輸出設(shè)備尋址方式有 統(tǒng)一編址 和 獨(dú)立編址 。A．一條指令執(zhí)行結(jié)束 B．機(jī)器內(nèi)部發(fā)生故障 C．一次I/O操作開始 D．一次DMA操作開始15．在微機(jī)系統(tǒng)中，外設(shè)通過 A 與主板的系統(tǒng)總線相連接。A．中斷觸發(fā)器 B．中斷允許觸發(fā)器C．中斷屏蔽觸發(fā)器 D．中斷禁止觸發(fā)器7．有關(guān)中斷的論述不正確的是 A 。A．一個(gè)具體地址只能對(duì)應(yīng)輸入輸出設(shè)備B．一個(gè)具體地址只能對(duì)應(yīng)內(nèi)存單元C．一個(gè)具體地址既可對(duì)應(yīng)輸入輸出設(shè)備，也可對(duì)應(yīng)內(nèi)存單元D．只對(duì)應(yīng)內(nèi)存單元或只對(duì)應(yīng)I/O設(shè)備3．在關(guān)中斷狀態(tài)，不可響應(yīng)的中斷是 C 。T二、選擇題1．主機(jī)、外設(shè)不能并行工作的方式 A 。T7．CPU在響應(yīng)中斷后可立即響應(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)態(tài)分配）。T5．中斷方式一般適合于隨機(jī)出現(xiàn)的服務(wù)。T3．一旦中斷請(qǐng)求出現(xiàn)，CPU立即停止當(dāng)前指令的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去受理中斷請(qǐng)求。第十章習(xí)題課（第一次）一、判斷題1．所有的數(shù)據(jù)傳送方式都必須由CPU控制實(shí)現(xiàn)。與虛擬存儲(chǔ)器和Cache存儲(chǔ)器類似。慢表是一個(gè)全表，快表只是慢表的一個(gè)副本，而且只存放了慢表中很少的一部分。根據(jù)這一特點(diǎn)，可以把經(jīng)常訪問的頁(yè)面地址存放在一個(gè)小容量的高速存儲(chǔ)器中，稱為快表，當(dāng)快表中查不到時(shí)，再?gòu)拇娣旁谥鞔鎯?chǔ)器中的頁(yè)表中查找實(shí)頁(yè)號(hào)。而地址變換則是在程序被裝入主存儲(chǔ)器之后，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，把多用戶虛地址變換成主存實(shí)地址（內(nèi)部地址變換）或磁盤存儲(chǔ)器地址（外部地址變換）。與這三個(gè)地址空間相對(duì)應(yīng)，有三種地址，即虛擬地址（虛存地址、虛地址）、主存地址（主存實(shí)地址、主存物理地址、主存儲(chǔ)器地址）和磁盤存儲(chǔ)器地址（磁盤地址、輔存地址）。知識(shí)點(diǎn)：在虛擬存儲(chǔ)器中有三個(gè)地址空間，一是虛擬地址空間，也稱虛存空間或虛擬存儲(chǔ)器空間，它是應(yīng)用程序員用來(lái)編寫程序的地址空間，這個(gè)地址空間非常大。段式虛擬存儲(chǔ)器的優(yōu)點(diǎn):因段的分界與程序的自然分界相對(duì)應(yīng), 故具有邏輯獨(dú)立性, 易于程序的編譯、管理、修改和保護(hù), 也便于多道程序共享。虛頁(yè)號(hào)字段3210=22位頁(yè)表長(zhǎng)度2^22=4M行（虛頁(yè)數(shù)量）。例題：一個(gè)有32位程序地址空間，頁(yè)面容量為1KB，主存容量為8MB的存儲(chǔ)系統(tǒng)，采用頁(yè)式管理。求: 某指令地址（虛地址）變換后的主存實(shí)地址。 兩者的頁(yè)面大小一樣，頁(yè)內(nèi)地址是相等的。虛存地址分為兩個(gè)字段：高位字段為邏輯頁(yè)號(hào)，低位字段為頁(yè)內(nèi)地址。用主存頁(yè)面地址作為實(shí)（主）存地址的高字段，與虛存地址的頁(yè)內(nèi)地址字段相拼接，就產(chǎn)生了完整的實(shí)存地址，用來(lái)訪問主存。 頁(yè)式管理的地址變換：虛存地址到主存實(shí)地址的變換是由放在主存中的頁(yè)表來(lái)實(shí)現(xiàn)。每一虛頁(yè)的使用情況占用一個(gè)存儲(chǔ)字, 叫頁(yè)表信息字。存儲(chǔ)管理軟件根據(jù)主存的運(yùn)行情況,自動(dòng)為每個(gè)程序建立一張頁(yè)表, 存放在主存的特定區(qū)。信息往內(nèi)存調(diào)入以頁(yè)為單位的, 所以實(shí)地址與虛地址間的頁(yè)內(nèi)地址相同。▲ 通過段表把虛擬地址變換成實(shí)存地址 頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器（重點(diǎn)）在頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器中, 把虛存空間和實(shí)存空間劃分為等長(zhǎng)的頁(yè), 稱為虛頁(yè)和實(shí)頁(yè), 每頁(yè)長(zhǎng)度是2的整數(shù)冪, 通常為512或幾KB。若已調(diào)入主存, 則從段表中讀出該段在主存中的起始地址, 與段內(nèi)地址(偏移量)相加, 得到對(duì)應(yīng)的主存實(shí)地址。 主存地址和Cache地址的計(jì)算：主存地址位數(shù)A由主存容量N決定，A=log2NCache地址位數(shù)B由Cache容量H決定，B=log2H如主存按Cache容量分區(qū)則區(qū)號(hào)位數(shù)=主存地址位數(shù)Cache地址位數(shù)主存塊、 Cache塊大小相同，塊內(nèi)地址位數(shù)M取決于塊容量Q ，M=log2Q216。近期最少使用算法（LRU）：選擇“近期最少使用”塊作為調(diào)出塊，這種算法能比較正確反映程序的局部性，因?yàn)楫?dāng)前最少使用的塊一般來(lái)說也是未來(lái)最少被訪問的塊。 先進(jìn)先出算法（FIFO）：即按進(jìn)入cache的先后決定淘汰順序。只有在全相聯(lián)和組相聯(lián)映射時(shí)，才使用替換算法，直接映射時(shí)，不需要替換算法。主存地址:區(qū)號(hào)+組號(hào)+組內(nèi)塊號(hào)+塊內(nèi)地址Cache地址:組號(hào)+組內(nèi)塊號(hào)+塊內(nèi)地址216。缺點(diǎn)：地址變換機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本高特點(diǎn):主存中的任一塊可調(diào)入cache的任一塊位置,兩者的地址轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)化為塊號(hào)的轉(zhuǎn)換（3） 組相聯(lián)映像：組相聯(lián)映像方式是直接映像和全相聯(lián)映像方式的一種折衷方案。它允許主存中的任一塊可裝入到cache中的任一塊的位置上，也允許從確實(shí)已被占滿的cache存儲(chǔ)器中替換出任何一個(gè)舊字塊。缺點(diǎn)：不靈活，塊沖突率高，空間利用率低。命中率低、命中時(shí)間短。直接映象法:主存塊映象到Cache中指定的塊。主存的任一塊只能映像到cache的固定塊中。 基本地址映像方式：直接映像、全相聯(lián)映像和組相聯(lián)映像 地址映像前提:1）cache 容量小于主存容量2）cache 和主存都被分成若干個(gè)塊3）每塊由若干個(gè)字節(jié)組成，大小相等4）主存和cache 數(shù)據(jù)交換以塊為單位。 地址映像 應(yīng)用某種函數(shù)把主存地址映像到cache，稱作地址映像。已知在一段給定的時(shí)間內(nèi)，CPU共訪問內(nèi)存4500次，其中340次訪問主存，求：（1）Cache的命中率是多少？（2） CPU訪問內(nèi)存的平均訪問時(shí)間TA是多少？解：⑴ 命中率H＝（4500－340）/ 4500＝。命中率指CPU所要訪問的信息在cache中的比率，而將所要訪問的信息不在cache中的比率稱為“失效率”。? cache的容量和塊的大小是影響cache的效率的重要因素。塊長(zhǎng)：塊的大小B（=2^b），即塊內(nèi)字節(jié)數(shù).ache的讀工作原理? 當(dāng)CPU發(fā)出讀請(qǐng)求時(shí)，將主存地址m位（或m位中的一部分）與cache某塊的標(biāo)記相比較，根據(jù)其比較結(jié)果是否相等而區(qū)分出兩種情況： ①當(dāng)比較結(jié)果相等時(shí)，直接訪問cache，與主存無(wú)關(guān)。? 命中（hit）:cpu發(fā)出訪存請(qǐng)求時(shí)，訪問內(nèi)容已在cache中。? Cache高速緩沖存儲(chǔ)器，它在高速的CPU與慢速的RAM(主存MM)起緩沖的作用。用存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn).? 三級(jí)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)：三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)：主存、輔存、緩存兩個(gè)層次：主存－輔存層次、主存－緩存層次一般來(lái)說： “Cache－主存”層次：彌補(bǔ)主存速度的不足 “主存－輔存” 層次：彌補(bǔ)主存容量的不足CACHE它是位于CPU和主存之間的一個(gè)容量較小的存儲(chǔ)器，它的工作速度倍于主存。? 存儲(chǔ)系統(tǒng)的定義：兩個(gè)或兩個(gè)以上速度、容量和價(jià)格各不相同的存儲(chǔ)器用硬件、軟件、或軟件與硬件相結(jié)合的方法連接起來(lái)成為一個(gè)系統(tǒng)，這就是存儲(chǔ)系統(tǒng)。速度慢、容量大、每位價(jià)格低。速度快、容量小、每位的價(jià)格高。⑵ CPU訪存平均時(shí)間TA ＝45＋(1－)(200+45)＝61ns補(bǔ)充216。 某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存由Cache和主存構(gòu)成，Cache的存取周期為45ns，主存的存取周期為200ns。第三步:查頁(yè)表，2號(hào)頁(yè)面的物理塊號(hào)為8，由于邏輯地址和物理地址的頁(yè)內(nèi)地址部分是相同的，即可把頁(yè)號(hào)與頁(yè)內(nèi)地址拼接，得到物理地址為100000011100100。頁(yè)式存儲(chǔ)器的邏輯地址由頁(yè)號(hào)和頁(yè)內(nèi)地址兩部分組成，若頁(yè)面大小為4KB，地址轉(zhuǎn)換過程如圖所示，圖中邏輯地址8644用十進(jìn)制表示，經(jīng)頁(yè)表轉(zhuǎn)換后，該邏輯地址的物理地址（十進(jìn)制）是多少？提示：把邏輯地址轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制來(lái)做。（3）虛頁(yè)號(hào)為0101，查表知尚未裝入，此時(shí)應(yīng)選擇虛頁(yè)號(hào)0000、0000010100中的一頁(yè)從頁(yè)表中調(diào)出，而將相應(yīng)得實(shí)頁(yè)號(hào)01或00分配給虛頁(yè)號(hào) 0101。（1）虛頁(yè)號(hào)為0000，查表得物理頁(yè)號(hào)01，故物理地址為01 111100。簡(jiǎn)述常用的輸入設(shè)備（至少三種）和輸出設(shè)備（至少兩種）有哪些？在Cache和主存層次存儲(chǔ)系統(tǒng)中，什么是地址映像？有幾種基本地址映像方式？四、綜合某機(jī)采用頁(yè)式虛擬存儲(chǔ)器，頁(yè)面長(zhǎng)度為64字，頁(yè)表內(nèi)容如下表所示，求下列虛擬地址對(duì)應(yīng)的物理地址：（1）00001111002（2）00010011102（3）01010101012 虛頁(yè)號(hào)實(shí)頁(yè)號(hào)裝入位00000110001111001000011101010000101010………頁(yè)表解：頁(yè)面長(zhǎng)度為64字，所以頁(yè)內(nèi)地址為6位。三、簡(jiǎn)答題 （不算CPU中的寄存器級(jí)）存儲(chǔ)系統(tǒng)一般由哪三級(jí)組成？請(qǐng)分別簡(jiǎn)述各層存儲(chǔ)器的作用（存放什么內(nèi)容）及對(duì)速度、容量的要求。10．一個(gè)完整的磁盤存儲(chǔ)器由三部分組成，其中 又稱磁盤機(jī)或磁盤子系統(tǒng)，是獨(dú)立于主機(jī)的一個(gè)完整的設(shè)備， 是磁盤機(jī)與主機(jī)的接口部件， 用于保存信息。9．溫徹斯特硬盤的特點(diǎn)是 、 和 。8．磁盤的地址格式由 、 、 、 四部分組成。7．虛擬存儲(chǔ)器指的是 層次，它給用戶提供了一個(gè)比實(shí)際 空間大得多的 。6．相聯(lián)存儲(chǔ)器不按地址而是按 訪問的存儲(chǔ)器，在Cache中用來(lái)存放 ，在虛擬存儲(chǔ)器中用來(lái)存放 。5．閃速存儲(chǔ)器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及 能力，為現(xiàn)有的 體系結(jié)構(gòu)帶來(lái)巨大變化，因此作為 用于便攜式電腦中。它們的共同缺點(diǎn)是斷電后 保存信息。4．廣泛使用的 和 都是半導(dǎo)體 存儲(chǔ)器。其中