计算机组成原理-等级考试试题(程序员软考 2017年秋 DMA方式)

单项选择（2017年秋程序员软考）

在计算机系统中常用的输入/输出控制方式有无条件传送、中断、程序查询和DMA等。其中，采用【】方式时，不需要CPU控制数据的传输过程。

A、中断

B、程序查询

C、DMA

D、无条件传送

答案解析

C

【解析】

无条件传送、程序查询和中断方式都需要CPU执行程序指令进行数据的输入和输出， DMA 方式则是一种不经过CPU而直接从内存存取数据的数据交换模式。在DMA模式下， CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完之后再把信息反馈给CPU 即可。

讨论

计算机组成原理

CPU中设置了多个寄存器，其中，【】用于保存待执行指令的地址。

假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H；地址1000H中的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是【】。

偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址。下列寻址方式中，不属于偏移寻址的是【】。

某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成：第1字节为操作码字段，第2字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节 PC 自动加 1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目标地址是【】。

某机器有一个标志寄存器，其中有进位/借位标志CF、零标志ZF、符号标志SF和溢出标志OF，条件转移指令bgt（无符号整数比较大于时转移）的转移条件是【】。

下列选项中，能引起外部中断的事件是【】

某计算机的指令流水线由四个功能段组成。已知指令流经各功能段的时间(忽略各功能段之间的缓存时间) 分别为 90ns、80ns、70ns 和 60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是【】。

某机主存容量为4Mx16，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等6种寻址方式，试回答:(1)画出一地址指令格式，并指出各字段的作用；(2)该指令直接寻址的最大范围;(3)一次间址和多次间址的寻址范围；(4)立即数的范围(十进制数表示):(5)相对寻址的位移量(十进制数表示)；(6)上述6种寻址方式的指令哪一种执行时间最短?哪一种最长?为什么?哪一种便子程序浮动?哪一种最适合处理数组问题?

假定我们有一台计算机，如果所有的Cache 访问都命中的话，它的CPI是2.0。唯一的数据访问指令是Store和Load，它们占指令总数的40%，不命中的损失是25个时钟周期，不命中率是2%。如果所有的指令访问Cache都命中的话，那么机器的速度是存在Cache不命中的多少倍？

某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作，其他指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占比例及CPI为：逻辑指令：CPI为1，占比43%Load指令：CPI为2，占比21%Store指令：CPI为2，占比12%转移指令：CPI为2，占比24%① 求上述情况下的平均CPI；② 假设程序由M条指令组成。算术逻辑运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算术逻辑指令执行前用Load指令从存储器取到寄存器中。因此有人建议增加另一种算术逻辑指令，其特点是一个操作数取自寄存器，另一个操作数取自存储顺，即寄存器-存储器型，假设这种指令的CPI等于2，同时，转移指令的CPI变为3。求新指令系统的平均CPI。

输入输出系统

某计算机的CPU主频为500MHz，CPI为5（即执行每条指令平均需要5个时钟周期）。假定某外设的数据传输率为0.5MB/s，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传送单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求写出计算过程。（1）在中断方式下，CPU用于外该设I/O的时间占CPU时间的百分比是多少？（2）当外设的数据传输率达到5MB/s时，改为DMA方式传送数据。假定每次DMA传送块的大小为5000B，且DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU用于该外设I/O的时间占CPU时间的百分比是多少（假设DMA和CPU之间没有访存冲突）？

外设的识别方法有两种，它们是__________。

三态门电路比普通门电路多一种__________状态。

I/O接口按数据传送的宽度可分为__________和__________两类。

CPU与外部设备交换数据时用__________、__________、__________和__________等方法来协调它们之间的速度不协调。

DMA方式是在【】之间建立一条直接数据通路。

主机和外设间的信息交换通过访问与外设相对应的寄存器（端口）来实现，对这些端口的编址方式有几种？它们各有哪些优缺点？80X86微机采用的是哪一种方式？它的I/O地址空间可以直接寻址和间接寻址，它们各自最大可以提供多少个8位端口、16位端口或32位端口？

从中断源的急迫程序、CPU响应时间和接口控制电路3个方面，说明程序中断和DMA方式的差别。

何为DMA传送？一个DMA控制器至少应包括哪些部件？它们各自起什么作用？DMA控制器通过是如何获取总线控制权的？

DMA控制器与CPU分别使用内存，通常采用以下3种方法：①__________；②__________；③DMA与CPU交替访内。

DMA方式

DMA只负责在__________总线上进行数据传送，在DMA写操作中，数据从__________传送到__________。

在DMA传送方式中，由【】发出DMA请求。

下列关于中断I/O方式和DMA方式比较的论述中，错误的是【】。

在输入输出系统中，DMA方式是否可以替代中断方式？

磁盘存储器是一种以__________方式存取的存储器。

CPU可任选CPU停止法、总线挪用法或总线周期分时法来实现DMA。

DMA是主存与外设间交换数据的方式，它也可用于主存与主存之间的数据交换。

下列关于 I/O 控制方式的叙述中错误的是【】。

设有一个64K×32位的存储器(每个存储单元为32位)，其存储单元的地址宽度为【】。

在汇编指令中，操作数在某寄存器中的寻址方式称为【】寻址。