6.1 概述（练习）-《计算机原理》(电工版第五版) 同步精品课堂

概述 一、名词解释 1、I/O 接口 【答案】I/O 接口是建立起总线与外围设备间的信息传输桥梁，其基本功能包括不同时序间的同步、不同信息格式的转换、电气连接的匹配、信息传输的缓冲、设备选择、中断处理和可编程序等功能。其内部通常包含数据输入寄存器、数据输出寄存器、状态寄存器、控制寄存器和中断控制寄存器等寄存器，这些寄存器也被称为 I/O 端口，每个端口都有一个端口地址，主机通过这些端口与外围设备进行信息交换。 2、中断处理功能 【答案】中断处理功能是指在接口中设置专门的中断控制逻辑电路，以处理有关的中断事务，如产生中断请求信号，接收中断回答信号，以及提供中断向量等，它是实现外设与主机进行通信的一种控制方法。 二、单项选择题 1、I/O 接口的基本功能不包括（ ） A. 不同时序间的同步功能 B. 数据加密功能 C. 不同信息格式的转换功能 D. 电气连接的匹配功能 【答案】B 【解析】 I/O 接口的基本功能包括不同时序间的同步功能、不同信息格式的转换功能、电气连接的匹配功能、信息传输的缓冲功能、设备选择功能、中断处理功能和可编程序功能等，并不包含数据加密功能，所以答案选 B。 2、以下情况需要 I/O 接口进行串 - 并数据格式的转换的是（ ） A. CPU 字长为 16 位，I/O 设备按位串行传送数据 B. CPU 字长为 16 位，I/O 设备数据格式为 8 位 C. 传感器送出模拟信号 D. 主机与外围设备工作速度差异大 【答案】A 【解析】当 CPU 字长为 16 位，I/O 设备按位串行传送数据时，I/O 接口需进行串 - 并数据格式的转换；B 选项是需要进行组装或分解；C 选项是需要进行模 / 数转换；D 选项是需要解决速度同步问题。所以答案选 A。 3、I/O 接口中数据输入寄存器的作用是（ ） A. 暂存 CPU 送往外围设备的数据 B. 暂存外围设备送往 CPU 的数据或在 DMA 方式下送往内存的数据 C. 保存 I/O 接口的状态信息 D. 存放 CPU 发出的控制命令字 【答案】B 【解析】数据输入寄存器用于暂存外围设备送往 CPU 的数据或在 DMA 方式下送往内存的数据；A 选项是数据输出寄存器的作用；C 选项是状态寄存器的作用；D 选项是控制寄存器的作用。所以答案选 B。 4、I/O 端口和存储器统一编址的缺点是（ ） A. 使访问 I/O 端口的操作不灵活 B. 使 CPU 的 I/O 控制逻辑复杂 C. 减少用户的存储地址空间 D. 指令执行时间短 【答案】C 【解析】I/O 端口和存储器统一编址的缺点是 I/O 端口占用了一部分存储器地址，使用户的存储地址空间相对减小，且指令执行时间较长；其优点是访问操作灵活、控制逻辑简单。所以答案选 C。 5、I/O 端口和存储器单独编址时，通常用（ ）来区分信息是给存储器还是给 I/O 端口。 A. 数据总线 B. 地址总线 C. CPU 芯片上专门的控制信号线 D. 累加器 【答案】C 【解析】在 I/O 端口和存储器单独编址方式下，存在信息究竟给谁的问题，一般通过在 CPU 芯片上设置专门的控制信号线来解决。所以答案选 C。 6、I/O 接口中状态寄存器的作用是（ ） A. 暂存数据 B. 保存 I/O 接口的状态信息 C. 存放控制命令 D. 处理中断事务 【答案】B 【解析】状态寄存器用于保存 I/O 接口的状态信息，CPU 通过对其内容的读取和检测，确定 I/O 接口的当前工作状态。所以答案选 B。 7、在 IBM - PC/XT 中，当 10 位地址中的最高位 A₉ = 1 时，表示（ ） A. 低端地址，为系统板上的接口电路所用 B. 高端地址，为扩充插槽中的接口卡所用 C. 该地址未被使用 D. 该地址用于中断处理 【答案】B 【解析】在 IBM - PC/XT 中，当 10 位地址中的最高位 A₉ = 0 时，表示低端地址，为系统板上的接口电路所用；当 A₉ = 1 时，表示高端地址，为扩充插槽中的接口卡所用。所以答案选 B。 8、I/O 接口中控制寄存器的作用是（ ） A. 暂存数据 B. 保存状态信息 C. 存放 CPU 发出的控制命令字 D. 提供中断向量 【答案】C 【解析】控制寄存器用于存放 CPU 发出的控制命令字，以控制接口和设备所执行的动作。所以答案选 C。 9、以下属于 I/O 接口基本功能中信息传输缓冲功能优点的是（ ） A. 可以进行串 - 并数据格式的转换 B. 解决高速主机与低速外设的同步问题 C. 使累加器在输入 / 输出处理时可用于其他计算和操作 D. 能实现设备选择 【答案】C 【解析】信息传输缓冲功能通过单独的寄存器实现主机与外围设备之间的数据传送，使累加器在输入 / 输出处理过程中还可用于其他的计算和操作；A 选项是不同信息格式的转换功能；B 选项是不同时序间的同步功能；D 选项是设备选择功能。所以答案选 C。 10、在 I/O 端口地址译码时，输入端的信号包括（ ） A. 数据总线和控制总线的相关信号 B. 地址总线的相关位和控制总线的相关控制信号 C. 数据总线和地址总线的相关信号 D. 累加器和控制总线的相关信号 【答案】B 【解析】端口地址译码电路输入端的信号由两部分组成：一是地址总线的相关位 (A₉~A₀)；二是控制总线的相关控制信号 (IOR、IOW)。所以答案选 B。 三、判断题 1、I/O 接口只需要实现高速主机与低速外设之间的同步功能即可。（ ） 【答案】× 【解析】I/O 接口的基本功能包括不同时序间的同步功能、不同信息格式的转换功能、电气连接的匹配功能、信息传输的缓冲功能、设备选择功能、中断处理功能和可编程序功能等多个方面，并非只需要实现同步功能，所以该说法错误。 2、I/O 端口和存储器统一编址时，CPU 需要专门的 I/O 指令来访问 I/O 端口。（ ） 【答案】× 【解析】I/O 端口和存储器统一编址时，CPU 可以利用访问存储器的指令来访问 I/O 端口，在指令系统上对存储器和 I/O 端口不加区别，无须设置专门的 I/O 指令，所以该说法错误。 3、I/O 接口中的数据输出寄存器用于暂存外围设备送往 CPU 的数据。（ ） 【答案】× 【解析】数据输出寄存器用于暂存 CPU 送往外围设备的数据或在 DMA 方式下内存送往外围设备的数据，而暂存外围设备送往 CPU 的数据或在 DMA 方式下送往内存的数据的是数据输入寄存器，所以该说法错误。 4、在 I/O 端口和存储器单独编址方式下，使用地址总线的低位对 I/O 端口寻址。（ ） 【答案】√ 【解析】在 I/O 端口和存储器单独编址方式下，通常 CPU 使用地址总线的低位对 I/O 端口寻址，如使用地址总线的低 8 位或低 16 位，所以该说法正确。 5、不同的微型计算机系统对 I/O 端口地址的分配是完全相同的。（ ） 【答案】× 【解析】不同的微型计算机系统对 I/O 端口地址的分配并不完全相同，对于接口设计者来说，需要确切搞清系统中 I/O 接口地址的分配情况，所以该说法错误。 四、简答题 1、简述 I/O 接口的基本功能有哪些？ 【答案】 · 不同时序间的同步功能：解决高速的主机与低速的外围设备之间因工作速度差异而引起的在传输数据时的同步问题，具有信息传输前的联络功能。 · 不同信息格式的转换功能：对外围设备不同的信息格式（如串行、并行，8 位、16 位等）进行转换，如串 - 并数据格式转换、组装或分解等。 · 电气连接的匹配功能：对不同形式的接口信号（如数字式、模拟式，标准、非标准电平信号等）进行适当转换，提供总线和 I/O 设备所需的驱动能力，满足负载要求。 · 信息传输的缓冲功能：通过缓冲器实现主机与外围设备之间的数据传送，使累加器在输入 / 输出处理时可用于其他计算和操作，协调主机和 I/O 设备的信息交换，满足各自时序要求。 · 设备选择功能：利用接口电路中的地址译码电路进行寻址，选择相应的外设进行工作，实质是端口寻址功能。 · 中断处理功能：接口中设专门的中断控制逻辑电路，处理有关的中断事务，如产生中断请求信号，接收中断回答信号，以及提供中断向量等。 可编程序功能：现代微型计算机的 I/O 接口多数是可编程序接口，可在不改动硬件的情况下，通过修改控制程序改变接口的工作方式，增加接口功能的灵活性。 2、比较 I/O 端口和存储器统一编址与单独编址的优缺点。 【答案】 · I/O 端口和存储器统一编址： · 优点：CPU 对 I/O 端口的访问使用访问存储器的指令，指令功能齐全，可直接对 I/O 端口内的数据进行处理，使访问 I/O 端口的操作灵活、方便，有利于改善程序效率，提高总的输入 / 输出处理速度；CPU 的 I/O 控制逻辑比较简单，引脚数目可减少。 · 缺点：I/O 端口占用了一部分存储器地址，使用户的存储地址空间相对减小；利用访问存储器的指令进行 I/O 操作，指令长度通常比单独 I/O 指令长，指令执行时间也较长。 · I/O 端口和存储器单独编址： · 优点：I/O 端口不占用存储器地址，不会减小用户的存储器地址空间；单独 I/O 指令的地址码较短，地址译码方便，I/O 指令短，执行速度快；在编制程序和阅读程序时容易与访问存储器型指令加以区别，使程序中 I/O 操作和其他操作层次清晰，便于理解。 · 缺点：单独 I/O 指令的功能有限，只能对端口数据进行输入 / 输出操作，不能直接进行移位、比较等其他操作；采用了专用的 I/O 操作时序及 I/O 控制信号线，增加了微处理单元本身控制逻辑的复杂性。 3、简述 I/O 接口中各寄存器的作用。 【答案】 · 数据输入寄存器：用于暂存外围设备送往 CPU 的数据或在 DMA 方式下送往内存的数据。 · 数据输出寄存器：用于暂存 CPU 送往外围设备的数据或在 DMA 方式下内存送往外围设备的数据。 · 状态寄存器：用于保存 I/O 接口的状态信息。CPU 通过对状态寄存器内容的读取和检测，可以确定 I/O 接口的当前工作状态，如上一次的处理是否完毕，是否可以发送或接收数据等，以便 CPU 能够根据设备的状态，确定是否可以向外围设备发送数据或从外围设备接收数据。 · 控制寄存器：用于存放 CPU 发出的控制命令字，以控制接口和设备所执行的动作，如对数据传输方式、速率等参数的设定，数据传输的启动和停止等。 · 中断控制寄存器：当 CPU 与 I/O 接口以中断方式交换信息时，用于实现外围设备准备就绪时向 CPU 发出中断请求信号，接收来自 CPU 的中断响应信号，并提供相应的中断类型码等。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 概述 一、名词解释 1、I/O 接口 2、中断处理功能 二、单项选择题 1、I/O 接口的基本功能不包括（ ） A. 不同时序间的同步功能 B. 数据加密功能 C. 不同信息格式的转换功能 D. 电气连接的匹配功能 2、以下情况需要 I/O 接口进行串 - 并数据格式的转换的是（ ） A. CPU 字长为 16 位，I/O 设备按位串行传送数据 B. CPU 字长为 16 位，I/O 设备数据格式为 8 位 C. 传感器送出模拟信号 D. 主机与外围设备工作速度差异大 3、I/O 接口中数据输入寄存器的作用是（ ） A. 暂存 CPU 送往外围设备的数据 B. 暂存外围设备送往 CPU 的数据或在 DMA 方式下送往内存的数据 C. 保存 I/O 接口的状态信息 D. 存放 CPU 发出的控制命令字 4、I/O 端口和存储器统一编址的缺点是（ ） A. 使访问 I/O 端口的操作不灵活 B. 使 CPU 的 I/O 控制逻辑复杂 C. 减少用户的存储地址空间 D. 指令执行时间短 5、I/O 端口和存储器单独编址时，通常用（ ）来区分信息是给存储器还是给 I/O 端口。 A. 数据总线 B. 地址总线 C. CPU 芯片上专门的控制信号线 D. 累加器 6、I/O 接口中状态寄存器的作用是（ ） A. 暂存数据 B. 保存 I/O 接口的状态信息 C. 存放控制命令 D. 处理中断事务 7、在 IBM - PC/XT 中，当 10 位地址中的最高位 A₉ = 1 时，表示（ ） A. 低端地址，为系统板上的接口电路所用 B. 高端地址，为扩充插槽中的接口卡所用 C. 该地址未被使用 D. 该地址用于中断处理 8、I/O 接口中控制寄存器的作用是（ ） A. 暂存数据 B. 保存状态信息 C. 存放 CPU 发出的控制命令字 D. 提供中断向量 9、以下属于 I/O 接口基本功能中信息传输缓冲功能优点的是（ ） A. 可以进行串 - 并数据格式的转换 B. 解决高速主机与低速外设的同步问题 C. 使累加器在输入 / 输出处理时可用于其他计算和操作 D. 能实现设备选择 10、在 I/O 端口地址译码时，输入端的信号包括（ ） A. 数据总线和控制总线的相关信号 B. 地址总线的相关位和控制总线的相关控制信号 C. 数据总线和地址总线的相关信号 D. 累加器和控制总线的相关信号 三、判断题 1、I/O 接口只需要实现高速主机与低速外设之间的同步功能即可。（ ） 2、I/O 端口和存储器统一编址时，CPU 需要专门的 I/O 指令来访问 I/O 端口。（ ） 3、I/O 接口中的数据输出寄存器用于暂存外围设备送往 CPU 的数据。（ ） 4、在 I/O 端口和存储器单独编址方式下，使用地址总线的低位对 I/O 端口寻址。（ ） 5、不同的微型计算机系统对 I/O 端口地址的分配是完全相同的。（ ） 四、简答题 1、简述 I/O 接口的基本功能有哪些？ 2、比较 I/O 端口和存储器统一编址与单独编址的优缺点。 3、简述 I/O 接口中各寄存器的作用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $