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一、分析题

1． CD-ROM 光盘的外缘有5mm 宽的范围因记录数据困难，一般不使用，故标准的播放时间为60min 。计算模式1和2情况下光盘存储容量是多少？

【答案】扇区总数

模式1存放计算机程序和数据，其存储容量为模式2存放声音、图像等多媒体数据，其存储容量为

2． 何谓DMA 方式？ DMA 控制器可采用哪几种方式与CPU 分时使用内存？

【答案】直接内存访问（DMA ）方式是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。DMA 控

制器从CPU 完全 接管对总线的控制。数据交换不经过CPU ，而直接在内存和1 / 0没备之间进行。

DMA 控制器采用以下三种方式：

（1）停止CPU 访问内存

DMA 控制器获得总线控制当外设要求传送一批数据时，由DMA 控制器发一个信号给CPU 。

权后，开始进行数据传送。一批数据传送完毕后，DMA 控制器通知CPU 可以使用内存，并把总线控制权交还给CPU 。

（2）周期挪用

CPU 按程序要求访问内存：当I/O设备没有DMA 请求时，一旦1/0设备有DMA 请求，则I/O

设备挪用一个或几个周期。

（3）DMA 与CPU 交替访内

一个CPU 周期可分为2个周期，一个专供DMA 控制器访内，另一个专供CPU 访内。不需要总线使用权的申请、建立和归还过程。

3． 试分析图所示写电流波形属于何种记录方式。

图

【答案】（1）是调频制（FM ）。

（2）是改进调频制（MFM ）。

（3）是调相制（PE ）。

（4）是调频制（FM ）。

（5）是不归零制（NRZ ）。

（6）是“见1就翻制”（NRZ1）。

4． 假设一条指令的指令周期分为取指令、指令译码、执行指令三个子过程段，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程延迟时间都为T 。假设某程序共同n=10000条指令，请写出如下两种情况下CPU 执行该程序所需的时间，画出时空图。

（1）指令顺序执行方式；

（2）指令流水执行方式。

【答案】（1）指令顺序执行方式如图1所示。

图1指令顺序执行方式

执行n 条指令的总时间为：

线中同时有3 条指令在执行，故 其中2T 是填满流水线的时间。

（2）指令流水执行方式如图2所示。执行n 条指令的总时间为：2T 时间延迟后，CPU 流水

图2指令流水执行方式

5． 某I/O系统有四个设备：磁盘（传输速率为500000位/秒）、磁带（200000位/秒）、

图

，试用中断方式、DMA 方式组织此I/O系统。画打印机（2000位/秒）、CRT （1000位/秒）

出包括CPU 部分总线控制器在内的1/ 0方式示意图，并略作文字说明。

【答案】示意图如图1所示。根据设备传输速率不同，磁盘、磁带采用DMA 方式，打印机、CRT 采用中断方式，因而使用了独立请求与链式询问相结合的二维总线控制方式。DMA 请求的优先权高于中断请求线。每一对请求线与响应线又是一对链式查询电路。

图1

6． 说明外围设备的I/O控制方式分类及其特点。

【答案】（1）程序查询方式：CPU 的操作和外围设备的操作能够同步，且硬件结构比较简单。输入和输出控制 和传输完全由CPU 处理，降低了 CPU 的效率。

（2）程序中断方式：一般适用于随机出现的服务，且一旦提出要求应立即进行，CPU 不需要对外设进行状态查询，节省了 CPU 的时间开销，但硬件结构稍复杂一些。

（3）直接内存访问（DMA ）方式：数据传送不需要CPU 的中转而在内存和外设间直接传送，数据传送速度很高，传送速率仅受到内存访问时间的限制。需要更多硬件，适用于内存和高速外设之间大批数据交换的场合。

（4）通道方式：可以实现对外设的统一管理和外设与内存之间的数据传送，完全将CPU 从I/O控制工作中解放处理，大大提高了 CPU 的工作效率。