免费智能真题库 > 历年试卷 > 程序员 > 2018年下半年 程序员 上午试卷 综合知识
  第9题      
  知识点:   CPU与外设之间交换数据的方式   CPU   数据传送   指令
  关键词:   CPU   数据   外部设备   指令   主存        章/节:   硬件基础知识       

 
在计算机外部设备和主存之间直接传送而不是由CPU执行程序指令进行数据传送的控制方式称为( )。
 
 
  A.  程序查询方式
 
  B.  中断方式
 
  C.  并行控制方式
 
  D.  DMA方式
 
 
 

 
  第9题    2012年下半年  
   50%
以下关于串行接口和并行接口的叙述中,正确的是(9)。
  第22题    2009年上半年  
   60%
若指令系统中设置了专用I/O操作指令,则I/O接口(22) 。
  第20题    2009年下半年  
   57%
接口是连接外围设备与计算机主机之间的桥梁,以下关于接口功能的叙述中,错误的是(20)。
   知识点讲解    
   · CPU与外设之间交换数据的方式    · CPU    · 数据传送    · 指令
 
       CPU与外设之间交换数据的方式
        1)直接程序控制
        .程序查询方式:在这种方式下,CPU通过执行程序查询外设的状态,判断外设是否准备好进行数据传送。程序查询方式的传输过程如下图所示。
        
        程序查询方式的传输过程
        .立即程序传送方式:在这种方式下,I/O接口总是准备好接收来自主机的数据,或
        随时准备向主机输入数据,CPU无须查看接口的状态,就执行输入/输出指令进行数据传送。这种方式又称为无条件传送或同步传送。
        2)中断方式
        中断是在发生了一个外部事件时调用相应的处理程序(或称服务程序)的过程。中断服务程序与中断时CPU正在运行的程序是相互独立的,相互不传递数据。
        中断处理中要解决以下问题。
        .中断处理程序入口地址的形成(称为中断响应过程):由硬件中断机构根据中断源引出中断向量表,其步骤是:关中断(屏蔽中断)→保存现场→识别中断→形成服务程序入口地址→执行服务程序→恢复现场→开中断。
        .中断屏蔽:由硬件中断屏蔽寄存器实现多重中断(中断嵌套),即中断服务程序也可以被中断。多重中断的过程如下图所示。
        
        中断嵌套示意图
        实现中断屏蔽的方法有以下两种。
        .在CPU内设置一个中断屏蔽寄存器,通过指令设置该寄存器关(或开),用以屏蔽(或不屏蔽)对外部所有的中断请求,常在保存(或恢复)现场时使用。
        .采用中断屏蔽寄存器,每位对应一个中断源,用软件灵活地设置屏蔽寄存器的内容就可改变优先级,其原理如下图所示。
        
        中断屏蔽的原理
        中断的类型分为以下三种。
        .内部中断(异常处理):算术操作异常、非法指令、越权指令。
        .外部中断(可屏蔽,不可屏蔽):键盘、鼠标、电源。
        .软件中断:系统功能调用。
        3)DMA方式
        目的:减少大批量数据传输时CPU的开销。
        方法:采用专用部件生成访存地址并控制访存过程。
        传输过程:预处理,数据传输,后处理。
        DMA方式用于高速外围设备与内存之间批量数据的传输,其使用一个专门的DMA控制器来完成内存与设备之间的直接数据传送,而不用CPU干预。当本次DMA传送的数据全部完成时,才产生中断,请求CPU进行结束处理。DMA控制器与其他部件的关系如下1图所示。其控制流程如下2图所示。
        
        DMA控制器与其他部件的关系
        
        DMA控制器的控制流程
        因为CPU与DMA都要访问内存,所以会出现访存冲突,一般有以下解决方法。
        .CPU等待DMA。
        .DMA在存储器空闲时访问存储器(周期挪用)。
        .CPU与DMA交替访问存储器(透明方式)。
        4)通道方式
        通道是一个用来控制外围设备工作的专用处理机。它对外围设备实现统一管理,代替CPU对I/O操作进行控制,从而使I/O操作可以与CPU并行工作。通道是实现计算和传输并行的基础,通道的应用可以提高整个系统的效率。
        通道的类型包括:选择通道、数组多路通道、字节多路通道。
        通道的功能包括:接受CPU的指令;读取并执行通道程序;控制数据传送;读取外设的状态信息,提供给CPU;发出中断请求。
 
       CPU
        CPU即中央处理器,它是计算机系统的核心部分。刚才所列的系统性能评价指标都是围绕CPU的。当然,这些指标的评价结果是建立在CPU与其他系统部件(如内存)的协同工作的基础上的。单就CPU而言,考察它在系统中的工作性能要关注CPU利用率、队列长度、每秒中断次数,等。
 
       数据传送
        当移动主机到达外地网络后,完成代理发现和注册后,移动主机就可以和远程主机进行通信了。下图给出了数据传送过程示意图。
        
        数据传送过程示意图
        (1)从远程主机到归属地代理。当远程主机要向移动主机发送IP报文(源IP地址是远程主机地址,目的IP地址是移动主机归属地地址)时,这个报文被归属地代理截获了,即归属代理假装是这台移动主机。上图中的路径1表示了这个步骤。
        (2)从归属地代理到外地代理。归属地代理在接收到这个IP报文后,就使用隧道技术(IP in IP),将接收到的IP报文发送给外地代理。事实上,归属地代理把源IP地址是远程主机地址、目的IP地址是移动主机归属地地址的IP报文再封装成另外一个IP报文(该IP报文的源地址是归属地代理IP地址,而目的地址是外地代理的IP地址)。上图中的路径2表示了这个步骤。
        (3)从外地代理到移动主机。当外地代理接收到通过隧道技术发送来的IP报文时,它首先取出原来的IP报文。但是,因为IP报文的目的地址是移动主机的归属地地址,外地代理就从注册表中找出移动主机的转交地址,然后将这个报文发送到转交地址。上图中的路径3表示了这个步骤。
        (4)从移动主机到远程主机。当移动主机要发送报文到远程主机时(如远程主机对它接收到的报文进行应答),它像通常那样发送,使用的是移动主机的归属地地址。上图中的路径4表示了这个步骤。
        在整个数据发送过程中,远程主机并不知道移动主机的任何移动。移动主机的移动完全是透明的,因特网上的其他路由器并不知道移动主机的移动性。
 
       指令
        指令是指挥计算机完成各种操作的基本命令。
        (1)指令格式。计算机的指令由操作码字段和操作数字段两部分组成。
        (2)指令长度。指令长度有固定长度的和可变长度的两种。有些RISC的指令是固定长度的,但目前多数计算机系统的指令是可变长度的。指令长度通常取8的倍数。
        (3)指令种类。指令有数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令等类型。
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第9题    在手机中做本题