第五章习题

第五章习题

13.数据传送控制方式有哪几种？试比较它们各自的优缺点。 答：外部设备和内存之间的常用数据传送控制方式有四种。它们是： 1）编程控制方式（程序直接控制方式）：其特点是控制简单，所需硬件支持少。其缺点是CPU和外部设备只能串行工作，CPU的利用率低；不能实现设备之间的并行工作；只适用于那些CPU执行速度较慢，而且外部设备较少的系统。

2）中断控制方式：其优点是所需硬件支持较少，与程序直接控制方式相比，使CPU的利用率大大提高并且能支持多道程序和设备的并行操作。其缺点是消耗的CPU处理时间较多；随着外部I/O设备的增多和速度的提高，可能会造成CPU无法响应中断和出现数据丢失现象。

3）DMA方式：其优点是I/O速度较快，大大减少了CPU进行中断处理的次数；排除了因并行操作设备过多时CPU来不及处理或因速度不匹配而造成数据丢失等现象。其缺点是所需硬件较多；多个DMA控制器的同时使用会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。

4）通道方式：其优点是I/O速度快，进一步减轻了CPU的工作负担和增加了计算机系统的并行工作能力。其缺点是控制较复杂，所需的硬件最复杂。

总结来说，编程控制方式和中断控制方式都只适用于简单的、外设很少的计算机系统，因为编程控制方式耗费大量的CPU时间，并无法

检测与发现设备或其他硬件产生的错误，而且设备和CPU、设备和设备之间只能串行工作。中断控制方式虽然在某种程度上解决了上述问题，但由于中断次数多，因而CPU仍需要花较多的时间处理中断，而且能够并行操作的设备台数也受到了中断处理时间的限制，中断次数增多会导致数据丢失。DMA方式和通道方式较好地解决了上述问题。这两种方式采用了外设和内存直接交换数据的方式。只有在一段数据传送结束时，这两种方式才发生中断信号，要求CPU做善后处理，从而减轻了CPU的工作负担。DMA方式与通道控制方式的区别是：DMA方式要求CPU执行设备驱动程序来启动设备，给出存放数据的内存起始地址以及操作方式和传送字节长度等；而通道方式则是在CPU发出I/O启动之后，由通道指令来完成这些工作。

15.何谓开中断？何谓关中断?何谓中断屏蔽？

答：尽管产生了中断源和发出了中断请求，但CPU内部的处理机状态字PSW的中断允许位已被清除，从而不允许CPU响应中断。这种情况称为禁止中断，也称为关中断。CPU禁止中断后只有等到PSW的中断允许位被重新设置后才能接收中断，PSW的中断允许位的设置被称为开中断。

中断屏蔽是指在中断请求产生之后，系统用软件方式有选择地封锁部分中断而允许其余部分的中断仍能得到相应。

16.何谓陷入？何谓软中断?试述中断、陷入和软中断之间异同。

答：陷入是指中断指令造成中断；而由程序运算引起的各种错误，如地址非法等称为异常。软中断是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式，它的处理过程类似于中断过程，但不需要通过硬件来产生中断请求。中断则是指外部设备发出的中断；

中断与陷入除在优先级设置方面有区别之外，还有如下区别： （1）陷入通常由处理机正在执行的现行指令引起，而中断则是由于现行指令无关的中断源引起的。也即：对处理机来说，陷入是主动的，而中断是被动的。

（2）陷入处理程序提供的服务为当前进程所用，而中断处理程序提供的服务则不是为了当前进程的。

（3）CPU在执行完一条指令之后，下一条指令开始之前响应中断，而在一条指令执行中响应陷入。

中断与陷入都可以看作是硬中断，而软中断则不然，它是通信进程之间用来模拟硬中断的一种信号通信方式。

软中断和硬中断相同的地方是：其中断源发中断请求或软中断信号后，由接收进程在适当的时机自动进行中断处理或完成软中断信号所对应的功能。

18.设备驱动程序是什么？为什么要有设备驱动程序？用户进程怎样使用驱动程序？

答：设备驱动程序是驱动物理设备直接进行I/O操作的控制程序。它负责设置于相应设备有关的寄存器的值，启动设备进行I/O操作。指

定操作的类型和数据流向等。

设备驱动程序作为输入/输出软件中的一个层次，用于把软件的设备操作指令转换为相应的设备控制的机械操作命令，以实现用户软件的设备无关性。

当用户进程发出输入/输出请求时，系统把请求处理的权限放在文件系统，文件系统通过驱动程序提供的接口将任务下放到驱动程序，驱动程序对设备控制器进行操作，设备控制器再去控制设备本身。通过这种层层隔离的方式，用户不必了解设备的各种特性，使用户的操作简单易行。

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