第五章习题及答案.docVIP

第五章设备管理

1．试阐明设备控制器的构成。

答：由设备控制器与处理机的接口，设备控制器与设备的接口与I/O逻辑构成。

2．为了实现CPU与设备控制器间的通信，设备控制器应具有哪些功能？

答：接受和识别命令；数据互换；标识和汇报设备状态；地址识别；数据缓冲；差错控制。

3．什么是字节多路通道？什么是数组选择通道和数组多路通道？

答：（1）字节多路通道。按字节交叉方式工作的通道。一般具有许多非分派型子通道，数量从几十到数百个，每个子通道连接一台I/O设备，控制其I/O操作。子通道准时间片轮转方式共享主通道。

（2）数组选择通道。按数组方式传送数据，传播速率很高，每次只容许一种设备数据。

（3）数组多路通道。将数组选择通道传播速率高和字节多路通道的各子通道分时并行操作的长处结合而成。具有多种非分派型子通道，具有很高的数据传播率和通道运用率。

4．怎样处理因通道局限性而产生的瓶颈问题？

答：处理问题的有效措施是增长设备到主机间的通路而不增长通道，把一种设备连到多种控制器上，控制器又连到多种通道上，这种多通路方式处理了“瓶颈”问题，提高了系统可靠性，个别通道或控制器的故障不会使设备和存储器之间没有通路。

5．试对VESA及PCI两种总线进行比较。

答：VESA总线的设计思想是以低价占领市场。总线带宽32位，最高传播速率132Mb/s。广泛用于486微机。缺陷是能连接的设备数仅为2~4台，控制器中无缓冲，难于适应处理器速度的提高，不支持Pentium机。

PCI总线在CPU和外设间插入了复杂的管理层，协调数据传播和提供一致接口。管理层中配有数据缓冲，放大了线路的驱动能力，最多支持10种外设，支持高时钟频率的CPU运行，最大传播速率132Mb/s。可连接ISA、EISA等老式总线，又支持Pentium的64位系统，是基于飞跃等新一代微处理器而发展的总线。

6．试阐明推进I/O控制发展的重要原因是什么？

答：推进I/O控制发展的重要动力在于尽量减少主机对I/O控制的干预，把主机从繁杂的I/O控制事务中解脱出来，用更多的时间和精力去完毕其数据处理任务。同步，中断机制在计算机系统中的引入、DMA控制器的出现和通道研制的成功使I/O控制的发展具有了技术支持和成为也许。

7．有哪几种I/O控制方式？各合用于何种场所？

答：共有四种I/O控制方式。

(1)程序I/O方式：初期计算机无中断机构，处理机对I/O设备的控制采用程序I/O方式或称忙等的方式。

(2)中断驱动I/O控制方式：合用于有中断机构的计算机系统中。

(3)直接存储器访问（DMA）I/O控制方式：合用于具有DMA控制器的计算机系统中。(4)I/O通道控制方式：具有通道程序的计算机系统中。

8．试阐明DMA的工作流程。

答：以从磁盘读入数据为例，阐明DMA的工作流程。当CPU要从磁盘读入数据块时，先向磁盘控制器发送一条读命令。该命令被送到命令寄存器CR中。同步还发送本次要读入数据的内存起始目的地址，送入内存地址寄存器MAR；本次要读数据的字节数送入数据计数器DC，将磁盘中的源地址直接送DMA控制器的I/O控制逻辑上。然后启动DMA控制器传送数据，后来CPU便处理其他任务。整个数据传送过程由DMA控制器控制。下图为DMA方式的工作流程图。

9．引入缓冲的重要原因是什么？

答：引入缓冲的重要原因是：

（1）缓和CPU与I/O设备间速度不匹配的矛盾

（2）减少对CPU的中断频率，放宽对中断响应时间的限制

（3）提高CPU与I/O设备之间的并行性

10．在单缓冲状况下，为何系统对一块数据的处理时间为max（C,T）+M?

答：在块设备输入时，先从磁盘把一块数据输入到缓冲区，耗时为T；然后由操作系统将缓冲区数据送给顾客区，耗时M；接下来由CPU对块数据进行计算，耗时C。在单缓冲状况下，磁盘把数据输入到缓冲区的操作和CPU对数据的计算过程可以并行展开，因此系统对每一整块数据的处理时间为max(C,T)+M。

11．为何在双缓冲状况下，系统对一块数据的处理时间为max（T,C）?

答：写入者花费时间T将数据写满一种缓冲区后再写另一种缓冲区；读出者花费时间M将一种缓冲区数据送到顾客区后再传送另一种缓冲区数据，计算者读出顾客区数据进行处理。由于将数据从缓冲区传到顾客区操作必须与读顾客区数据处理串行进行，并且可以与从外存传送数据填满缓冲区的操作并行。因此耗时大概为max(C+M,T)。考虑M是内存数据块的移动耗时非常短暂可以省略，因此近似地认为系统对一块数据处理时间为max(C,T)。

12．试绘图阐明把多缓冲用于输出时的状况。

答：多缓冲用于输出的示意图如下：

13．试阐明收容输入工作缓冲区和提取输出工作缓冲区的工作状况。

答：①收容输入工作缓