微机原理与接口技术(第四版)课后习题答案(佳木斯大学)

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〔习题6.17〕高速缓存的写入操作有几个很近似的英文词汇,它们分别表示什么含义?

(1)Write Through (2)Write Back (3)Write Around (4)Fetch on Write

〔解答〕

(1)Write Through:写命中时的直写策略。 (2)Write Back:写命中时的回写策略。

(3)Write Around:写未命中时的不写分配法,即绕写法。 (4)Fetch on Write:写未命中时的写分配法,即写时取法。

〔习题6.18〕区别如下高速缓存中的概念:

(1)主存数据块Block (3)高速缓存组Set

(2)高速缓存行Line (4)高速缓存路Way

〔解答〕

(1)主存数据块Block:高速缓存与主存间的数据传送以数据块(Block)为单位,例如B个字。主存数据块Block是主存中连续的B个字数据。

(2)高速缓存行Line:指高速缓存中包含B个字的一个单元。

(3)高速缓存组Set:组合相关映射将多个Cache行作为一个组(Set)。

(4)高速缓存路Way:组合相关映射将所有组中同位置Cache行称为一路(Way)。

〔习题6.19〕什么是段选择器、描述符、描述符表和描述符表寄存器?

〔解答〕

段选择器:保护方式下的16位段寄存器就是段选择器。

描述符:是保护方式引入的数据结构,有8个字节64位,具有段基地址、访问权限、段界限等字段。IA-32处理器利用它来实现存储管理、特权与保护。

描述符表:描述符表是存放描述符的一个特殊区域段。 描述符表寄存器:指明描述符表所在主存地址的寄存器。

〔习题6.20〕IA-32处理器在保护方式下,段寄存器是什么内容?若DS=78H,说明在保护方式其具体的含义。

〔解答〕

段寄存器是段选择器,包含3个域,指向一个段描述符。

DS=78H,说明当前数据段描述符是全局描述符表中的第0FH个描述符。本次访问数据的特权级别为0,最高。

〔习题6.21〕采用4KB分页,说明IA-32处理器将线性地址转换为物理地址的过程。

〔解答〕

通过2级查表来实现线性地址转换为位物理地址。

(1)在CR3中包含着当前任务的页目录的起始地址,将其加上线性地址最高10位A31~A22确定的页目录项的偏移量,便访问到指定的页目录项。

(2)在此页目录项中包含着指向的页表的起始地址,将其加上线性地址中间的10位A21~A12确定的页表项的偏移量,便访问到指定的页表项。

(3)在此页表项中包含着要访问的页面的起始地址,将其加上线性地址最低12位A11~A0的偏移量,就从这一页中访问到所寻址的物理单元。

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第7章 输入输出接口

〔习题7.1〕简答题

(1)外设为什么不能像存储器芯片那样直接与主机相连?

(2)计算机两个功能部件、设备等之间为什么一般都需要数据缓冲? (3)什么是接口电路的命令字或控制字? (4)PC机中CMOS RAM属于主存空间吗?

(5)与系统总线连接的输入接口为什么需要三态缓冲器? (6)透明锁存器和非透明锁存器是什么区别? (7)什么样的外设可以采用无条件数据传送方式? (8)什么是查询超时错误?

(9)远调用CALL指令和INT N指令有什么区别? (10)为什么说外部中断才是真正意义上的中断?

〔解答〕

① 外部设备,在工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度等方面彼此差别很大,与处理器的工作方式也大相径庭。所以,外设不能像存储器芯片那样直接与处理器相连,必须经过一个中间电路。

② 数据缓冲用于匹配快速的处理器与相对慢速的外设或两个功能部件速度不匹配的数据交换。 ③ 处理器向接口芯片相应端口写入特定的数据,用于选择I/O芯片的工作方式或控制外设工作,该数据称命令字或控制字。

④ PC机中CMOS RAM不属于主存空间,CMOS RAM有64个字节容量,以8位I/O接口形式与处理器连接,通过两个I/O地址访问。

⑤ 在输入接口中,为避免多个设备同时向总线发送数据,需要安排一个三态缓冲器。只有当处理器选通时,才允许被选中设备将数据送到系统总线,此时其他输入设备与数据总线隔离。

⑥ 透明锁存器的控制端为有效电平时,输出随输入变化,常称为直通或透明。非透明锁存器不论其控制端为低或为高电平,输出状态都不随输入变化。

⑦ 如发光二极管、按键和开关等简单设备,它们的工作方式十分简单;相对处理器而言,其状态很少发生变化或变化很慢。这些设备与处理器交换数据时,可采用无条件传送。

⑧ 在查询程序中,当查询超过了规定的时间,设备仍未就绪时,就引发超时错误。

⑨ 远调用CALL指令利用直接或间接寻址调用另一个代码段的子程序;INT n指令利用中断向量表(地址表)的方法调用另一个代码段的中断服务程序,还有保存标志寄存器的功能。

⑩ 外部中断是由处理器外部提出中断请求引起的程序中断。相对于处理器来说,外部中断是随机产生的,所以是真正意义上的中断。 〔习题7.2〕判断题

(3)I/O接口的数据寄存器保存处理器与外设间交换的数据,起着数据缓冲的作用。③ 对 (1)处理器并不直接连接外设,而是通过I/O接口电路与外设连接。① 对 (2)I/O接口的状态端口通常对应其状态寄存器。

(4)IA-32处理器的64K个I/O地址也像存储器地址一样分段管理。

(5)指令“OUT DX,AX”的两个操作数均采用寄存器寻址方式,一个来自处理器、一个来自外设。 (6)向某个I/O端口写入一个数据,一定可以从该I/O端口读回这个数据。

(7)程序查询方式的一个主要缺点是需要处理器花费大量循环查询、检测时间。 (8)中断传送方式下,由硬件实现数据传送,不需要处理器执行IN或OUT指令。 (9)IA-32处理器保护方式用中断描述符表代替了实方式的中断向量表。

(10)某个外设中断通过中断控制器IR引脚向处理器提出可屏蔽中断,只要处理器开中断就一定能够响应。 〔解答〕

① 对 ⑥ 错

② 对 ⑦ 对

③ 对 ⑧ 错

④ 错 ⑨ 对

⑤ 错 ⑩ 错

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