1.5.1、输入输出技术

在UNIX操作系统中，把输入/输出设备看作是()。
A 普通文件
B 目录文件
C 索引文件
D特殊文件

正确答案是D
解析
本题考查的是UNIX操作系统中设备管理的基本概念。
在UNIX操作系统中，把输入/输出设备看作是特殊文件。在UNIX系统中包括两类设备:块设备和字符设备。设备特殊文件有一个索引节点，在文件系统目录中占据一个节点， 但其索引节点上的文件类型与其他文件不同， 是“块”或者是“字符"特殊文件。文件系统与设备驱动程序的接口是通过设备开关表。硬件与驱动程序之间的接口:控制寄存器、I/O指令，一旦出现设备中断，根据中断矢量转去执行相应的中断处理程序，完成所要求的/O任务。这样，可以通过文件系统与设备接口，对设备进行相关的操作，因为每个设备有一个文件名， 可以向访问文件那样操作。

若不考虑1/O设备本身的性能，则影响计算机系统！/O数据传输速度的主要因素是()。
A 地址总线宽度
B 数据总线宽度
C 主存储器的容量
D CPU的字长

正确答案是B
解析
本题考查计算机系统基础知识。
地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间，简单地说就是CPU到底能够使用多大容量的内存。CPU字长指CPU位时间内(同一时间)能一次处理的二进数的位数。数据总线负责计算机中数据在各组成部分之间的传送，数据总线宽度是指在芯片内部数据传送的宽度， 而数据总线宽度则决定了CPU与二级缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。

以下关于计算机系统中断概念的叙述中，正确的是()。
A. 由1/O设备提出的中断请求和电源掉电都是可屏蔽中断
B. 由1/O设备提出的中断请求和电源掉电都是不可屏蔽中断
C. 由/O设备提出的中断请求是可屏蔽中断，电源掉电是不可屏蔽中断
D. 由/O设备提出的中断请求是不可屏蔽中断，电源掉电是可屏蔽中断

正确答案是C
解析
本题考查中断基础知识。 按照是否可以被屏蔽，可将中断分为两大类: 不可屏蔽中断(又叫非屏蔽中断)和可屏蔽中断。
不可屏蔽中断源一旦提出请求，CPU必须无条件响应，而对可屏蔽中断源的请求，CPU 可以响应，也可以不响应。典型的非屏蔽中断源的例子是电源掉电，一旦出现，必须立即无条件地响应，否则进行其他任何工作都是没有意义的。典型的可屏蔽中断源的例子是打印机中断，CPU对打印机中断请求的响应可以快一些，也可以慢一些，因为让打印机等待是完全可以的。对于软中断，它不受中断允许标志位(IF位)的影响，所以属于非屏蔽中断范畴。

计算机运行过程中，CPU需要与外设进行数据交换。采用()控制技术时，CPU与外设可并行工作。
A程序查询方式和中断方式
B中断方式和DMA方式
C程序查询方式和DMA方式
D程序查询方式、中断方式和DMA方式

正确答案是B
解析
程序查询方式的原理是:当主机进行I/O操作时，首先发出询问信号，读取设备的状态并根据设备状态决定下一步操作究竟是进行数据传输还是等待。这种控制下，CPU一旦启动/O, 必须停止现行程序的运行，并在现行程序中插入一段程序。程序查询方式的主要特点是CPU 有踏步等待现象，CPU与IO串行工作。
程序中断是指计算机执行现行程序的过程中， 出现某些急需处理的异常情况和特殊请求， cpu暂时终止现行程序，而转去对随机发生的更紧迫的事件进行处理，在处理完毕后，cpu 将自动返回原来的程序继续执行。在中断方式中CPU与外设可并行工作。
直接内存存取DMA是指在内存与I/O设备间传送数据块的过程中，不需要CPU的任何干涉， 只需要CPU在过程考试启动与过程结束时的处理，实际操作由DMA硬件直接执行完成，CPU 在此传送过程中可做别的事情。在DMA方式中CPU与外设可并行工作。

当用户通过键盘或鼠标进入某应用系统时，通常最先获得键盘或鼠标输入信息的是()程序。
A命令解释
B中断处理
C用户登录
D系统调用

正确答案是B
解析

在输入输出控制方法中，采用()可以使得设备与主存间的数据块传送无需CPU干预。
A 程序控制输入输出
B中断
C DMA
D 总线控制

正确答案是C
解析
计算机中主机与外设间进行数据传输的输入输出控制方法有程序控制方式、中断方式、DMA 等。
在程序控制方式下，由CPU执行程序控制数据的输入输出过程。
在中断方式下，外设准备好输入数据或接收数据时向CPU发出中断请求信号，若CPU决定响应该请求，则暂停正在执行的任务，转而执行中断服务程序进行数据的输入输出处理，之后再回去执行原来被中断的任务。
在DMA方式下，CPU只需向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU的负担，可以大大节省系统资源

计算机中CPU的中断响应时间指的是()的时间。
A. 从发出中断请求到中断处理结束
B. 从中断处理开始到中断处理结束
C. CPU分析判断中断请求
D. 从发出中断请求到开始进入中断处理程序

正确答案是D
解析本
题考查计算机系统的基础知识。
中断系统是计算机实现中断功能的软硬件总称。一般在CPU中设置中断机构，在外设接口中设置中断控制器，在软件上设置相应的中断服务程序。
中断源在需要得到CPU服务时，请求CPU暂停现行工作转向为中断源服务，服务完成后，再让CPU回到原工作状态继续完成被打断的工作。
中断的发生起始于中断源发出中断请求，中断处理过程中，中断系统需要解决一系列问题，包括中断响应的条件和时机，断点信息的保护与恢复，中断服务程序入口、中断处理等。中断响应时间，是指从发出中断请求到开始进入中断服务程序所需的时间。

CPU是在()结束时响应DMA请求的。
A一条指令执行
B一段程序
C一个时钟周期
D一个总线周期

正确答案是D
解析
指令周期(Instruction Cycle):取出并执行一条指令的时间。
总线周期(BUS Cycle):也就是一个访存储器或1/O端口操作所用的时间。
时钟周期(Clock Cycle):又称震荡周期，是处理操作的最基本单位。
指令周期、总线周期和时钟周期之间的关系: 一个指令周期由若干个总线周期组成，而一个总线周期时间又包含有若干个时钟周期。 一个总线周期包含一个(只有取址周期)或多个机器周期。
机器周期:在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
DMA响应过程为:DMA控制器对DMA请求判别优先级及屏蔽，向总线裁决逻辑提出总线请求。当CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权。此时总线裁决逻辑输出总线应答，表示DMA已经响应，通过DMA控制器通知I/O接口开始DMA传输。

计算机运行过程中，CPU需要与外设进行数据交换。采用()控制技术时，CPU与外设可并行工作。
A 程序查询方式和中断方式
B 中断方式和DMA方式
C 程序查询方式和DMA方式
D程序查询方式、中断方式和DMA方式

正确答案是B
解析
程序控制(查询)方式:CPU需要不断查询I/O 是否完成，因此一直占用CPU。
程序中断方式:与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而提高了传输请求的响应速度。
DMA方式:DMA方式是为了在主存与外设之间实现高速、批量数据交换而设置的。DMA方式比程序控制方式与中断方式都高效。CPU只负责初始化，不参与具体传输过程。
本题DMA和程序中断方式，是可以让外设与CPU并行的。

计算机运行过程中，遇到突发事件，要求CPU 暂时停止正在运行的程序，转去为突发事件服务，服务完毕，再自动返回原程序继续执行， 这个过程称为(1)，其处理过程中保存现场的目的是(2)。
题目(1)
A 阻塞
B 中断
C动态绑定
D静态绑定

题目(2)
A防止丢失数据
B 防止对其他部件造成影响
C返回去继续执行原程序
D为中断处理程序提供数据

正确答案是B C
解析本题考查计算机系统基础知识。
中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。
阻塞进程因等待某一件事情(如等待1/O设备) 而暂时不能运行的状态，此时即使处理机空闲，进程也无法使用。
程序运行过程中，把函数(或过程)调用与响应调用所需要的代码相结合的过程称为动态绑定。
程序编译过程中，把函数(或过程)调用与响应调用所需要的代码相结合的过程称为静态绑定。

计算机运行过程中，进行中断处理时需保存现场，其目的是()。
A防止丢失中断处理程序的数据
B防止对其他程序的数据造成破坏
C能正确返回被中断的程序继续执行
D能为中断处理程序提供所需的数据

正确答案是C
解析本题考查计算机系统中断基础知识。
CPU接收到中断请求，会将自己正在执行的程序A的状态进行保存，即保存现场，然后转去处理提交中断申请的程序B，完成程序B之后， 再回到程序A中断的断点接着完成程序A。保存现场的目的是为了能正确返回被中断的程序A 继续执行。

采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据都需要占用一个()。
A指令周期
B总线周期
C存储周期
D机器周期

正确答案是C
解析本题考查的是输入/输出技术相关知识。
机器周期:在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。
指令周期:取出一条指令并执行这条指令的时间。一般由若干个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。
简单点来说，一个机器执行一条指令的时间叫作指令的周期，而机器周期是将指令划分为若干个阶段，完成某一个操作所需要的时间称为机器周期。
总线周期:CPU对存储器和I/O接口的访问，是通过总线实现的。通常把CPU通过总线对微处理器外部(存储器或//O接口)进行一次访问所需时间称为一个总线周期。
存储周期:通常指连续启动两次操作所需间隔的最小时间，体现主存的速度。
DMA获得内存总线的控制权，单纯的是为了做内存访问，所以仅需要一个存取周期。这是和时钟周期没关系的。本题选择C选项。

为了便于实现多级中断嵌套使用()来保护断点和现场最有效。
A ROM
B中断向量表
C通用寄存器
D堆栈

正确答案是D
解析
断点可以保存在堆栈中，由于堆栈先进后出的特点，依次将程序的断点压入堆栈中。出栈时，按相反顺序便可准确返回到程序间断处。

I/O设备管理软件一般分为4个层次，如下图所示。图中123分别对应()

A设备驱动程序、虚设备管理、与设备无关的系统软件
B设备驱动程序、与设备无关的系统软件、虚设备管理
C与设备无关的系统软件、中断处理程序、设备驱动程序
D与设备无关的系统软件、设备驱动程序、中断处理程序

正确答案是D，您的答案是D
解析
I/O软件的所有层次及每一层的主要功能如图所示。

计算机系统中有多种实现数据输入和输出的控制方式，其中占用CPU时间最多的是（ ）。
A 程序查询方式
B 中断方式
C DMA方式
D 缓冲方式

正确答案是 A
解析：在计算机中，I/O系统可以有5种不同的工作方式，分别是程序控制方式、程序中断方式、DMA工作方式、通道方式、I/O处理机。

1. 程序控制方式
   ①无条件传送方式
   无条件传送方式是在假定外设已经准备好的情况下，直接利用输入指令（IN指令）或输出指令（OUT指令）与外设传送数据，而不去检查（查询）外设的工作状态。
   这种传送方式的优点是控制程序简单。但它必须是在外设已经准备好的情况下才能使用，否则传送就会出错。所以在实际应用中无条件传送方式使用较少，只用于一些较简单外设的操作，如对开关信号的输入，对LED显示器的输出等。在此情况下，外设总是准备好的，它可以无条件地随时接收CPU发来的输出数据，也能够无条件地随时向CPU提供需要输入的数据。
   ②程序查询传送方式
   程序查询传送方式也称为条件传送方式。在这种方式下，利用查询方式进行输入输出，就是CPU通过执行程序查询外设的状态，判断外设是否准备好接收数据或准备好了向CPU输入的数据。这种方法简单，硬件开销小，但I/O能力不高，严重影响CPU的利用率。
2. 程序中断
   程序中断是指计算机执行现行程序的过程中，出现某些急需处理的异常情况和特殊请求，cpu暂时终止现行程序，而转去对随机发生的更紧迫的事件进行处理，在处理完毕后，cpu将自动返回原来的程序继续执行。在中断方式中CPU与外设可并行工作。
3. DMA
   直接内存存取DMA是指在内存与I/O设备间传送数据块的过程中，不需要CPU的任何干涉，只需要CPU在过程考试启动与过程结束时的处理，实际操作由DMA硬件直接执行完成，CPU在此传送过程中可做别的事情。在DMA方式中CPU与外设可并行工作。
4. 通道方式
   通道是一种高级的I/O控制部件，它在一定的硬件基础上利用软件手段实现对I/O的控制和传送，更多地免去了CPU的介入，从而使主机和外设的并行程度更高。通道并不能完全脱离CPU，它还要受到CPU的管理，比如启动、停止等，而且通道还应该向CPU报告自己的状态，以便CPU决定下一步的处理。
5. I/O处理机
   I/O处理机除了能够完成通道的全部功能外，还可以进行码制转换、数据校正和校验、故障处理等。

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方式等。当采用（ ）方式时，不需要CPU执行程序指令来传送数据。
A 中断
B 程序查询
C 无条件传送
D DMA

正确答案是 D
解析
本题考查DMA方式的特点。在计算机中，实现计算机与外部设备之间数据交换经常使用的方式有无条件传送、程序查询、中断和直接存储器存取（DMA）。其中前三种都是通过CPU执行某一段程序，实现计算机内存与外设间的数据交换。只有DMA方式下，CPU交出计算机系统总线的控制权，不参与内存与外设间的数据交换。而DMA方式工作时，是在DMA控制硬件的控制下，实现内存与外设间数据的直接传送，并不需要CPU参与工作。由于DMA方式是在DMA控制器硬件的控制下实现数据的传送，不需要CPU执行程序，故这种方式传送的速度最快。

以下关于中断方式与DMA方式的叙述中，正确的是（ ）。
A 中断方式与DMA方式都可实现外设与CPU之间的并行工作
B 程序中断方式和DMA方式在数据传输过程中都不需要CPU的干预
C 采用DMA方式传输数据的速度比程序中断方式的速度慢
D 程序中断方式和DMA方式都不需要CPU保护现场

正确答案是 A
解析：本题考查的是输入/输出技术的方式。
输入/输出技术的三种方式：

• 直接查询控制：有无条件传送和程序查询方式，都需要通过CPU执行程序来查询外设的状态，判断外设是否准备好接收数据或准备好了向CPU输入的数据。在这种情况下CPU不做别的事情，只是不停地对外设的状态进行查询。
• 中断方式：当I/O系统与外设交换数据时，CPU无须等待也不必查询I/O的状态，而可以抽身来处理其他任务。当I/O系统准备好以后，则发出中断请求信号通知CPU，CPU接到中断请求信号后，保存正在执行的程序的现场，转入I/O中断服务程序的执行，完成与I/O系统的数据交换，然后再返回被打断的程序继续执行。
  与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而提高了效率。
• DMA：直接寄存器存取方式，是指数据在内存与I/O设备间的直接成块传送，即在内存与I/O设备间传送一个数据块的过程中，不需要CPU的任何干涉，只需要CPU在过程开始启动与过程结束时的处理，实际操作由DMA硬件直接执行完成。

所以中断方式与DMA方式都可实现外设与CPU之间的并行工作，本题选择A选项。

为了实现多级中断，保存程序现场信息最有效的方法是使用（ ）。
A 通用寄存器
B 累加器
C 堆栈
D 程序计数器

正确答案是 C
解析：本题考查的是中断相关概念。
在中断过程中，程序现场信息保存在堆栈部分。本题选择C选项。
通用寄存器、累加器、程序计数器都是属于CPU内部的子部件，与本题无关。

异常是指令执行过程中在处理器内部发生的特殊事件，中断是来自处理器外部的请求事件。以下关于中断和异常的叙述中，正确的是（ ）。
A “DMA传送结束”、“除运算时除数为0”都为中断
B “DMA传送结束”为中断，“除运算时除数为0”为异常
C “DMA传送结束”为异常，“除运算时除数为0”为中断
D “DMA传送结束”、“除运算时除数为0”都为异常

正确答案是 B
解析
本题考查的是输入/输出技术相关知识。
DMA处理过程由DMAC负责，传送后会给CPU发送通知，此时属于处理器外部事件，因此“DMA传送结束”属于中断。
异常指当前运行指令引起的中断事件。包括错误情况引起的故障，如除零算数错误，缺页异常，因此“除运算时除数为0”属于异常。
所以本题选择B项。

以下信息交换情形中，采用异步传输方式的是（ ）。
A. CPU与内存储器之间交换信息
B. CPU与PCI总线交换信息
C. CPU与I/O接口间交换信息
D. I/O接口与打印设备间交换

正确答案是 D
解析: 本题考查的是I/O接囗相关概念。
CPU与内存储器之间的信息交换是同步的，内存访问需要按照严格的时序进行，以确保数据的正确性和一致性。
CPU与PCI总线上的设备交换信息是同步的，PCI总线协议定义了严格的时序和数据传输规则。
CPU与IO接口之间的信息交换通常也是同步的，I/O操作需要按照系统的时钟周期进行。
I/O接口与打印机交换信息则采用基于缓存池的异步方式。因为打印机等外部设备通常具有较慢的响应速度，而且其操作是单独的，不需要与CPU保持严格的同步。
ABC描述不符合，D选项描述正确，本题选项D选项。

中断向量提供（ ）。
A. 被选中设备的地址
B. 待传送数据的起始地址
C. 中断服务程序入口地址
D. 主程序的断点地址

正确答案是 C
解析: 本题考查的是输入输出技术的中断方式。
中断向量表：中断向量表用来保存各个中断源的中断服务程序的入口地址。当外设发出中断请求信号以后，由中断控制器确定其中断号，并根据中断号查找中断向量表来取得其中断服务程序的入口地址，同时INTC把中断请求信号提交给CPU。A、B、D选项中的地址中断向量表并不提供。
所以本题选择C项。

DMA控制方式是在（ ）之间直接建立数据通路进行数据的交换处理。
A. CPU与主存
B. CPU与外设
C. 主存与外设
D. 外设与外设

正确答案是 C
解析: 本题考查计算机系统基础知识。
直接主存存取（Direct Memory Access,DMA）是指数据在主存与I/O设备间（即主存与外设之间）直接成块传送。
CPU与外设之间是程序直接控制传送方式。
CPU与主存之间是总线。

计算机运行过程中，进行中断处理时需保存现场，其目的是（ ）。
A. 防止丢失中断处理程序的数据
B. 防止对其他程序的数据造成破坏
C. 能正确返回被中断的程序继续执行
D. 能为中断处理程序提供所需的数据

正确答案是 C
解析: 本题考查计算机系统中断基础知识。
CPU接收到中断请求，会将自己正在执行的程序A的状态进行保存，即保存现场，然后转去处理提交中断申请的程序B，完成程序B之后，再回到程序A中断的断点接着完成程序A。保存现场的目的是为了能正确返回被中断的程序A继续执行。