1、计算机专业基础综合计算机组成原理（输入 输出系统）模拟试卷 1 及答案与解析一、单项选择题1-40 小题，每小题 2 分，共 80 分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。1 计算机的外围设备是指( )。（A）输入输出设备（B）外存储器（C）远程通信设备（D）CPU 和内存以外的其他设备2 输入设备主要包括( ) 。I扫描仪 触摸屏 摄像机 CRT（A）只有 I、（B）只有 、（C）只有 、（D）只有 I、3 16 位真彩色显示器可显示的颜色种数为( )。（A）16 种（B） 4 种（C） 32K 种（D）64K 种4 激光打印机的打印原理是( )。（A）激光直接打在纸上
2、（B）利用静电转印（C）激光控制墨粉运动方向（D）激光照射样稿5 CRT 显示器显示图形图像的原理是图形图像( )。（A）由点阵组成（B）由线条组成（C）由色块组成（D）由方格组成6 按通道的工作方式分，通道有( )。（A）选择通道（B）字节多路通道（C）数组多路通道（D）以上答案均正确7 磁盘上磁道号最小的是( )。（A）最外道（B）最内道（C）中间道（D）不一定8 磁盘上靠内的磁道上存储的信息量比靠外的磁道存储的信息量( )。（A）少（B）多（C）相等（D）不确定9 通用可编程接口的部件组成不包括( )部分。（A）命令寄存器（B）指令寄存器（C）数据缓冲寄存器（D）屏蔽和判优逻辑电路10
3、下列有关 IO 编址方式的描述中，正确的是( )。（A）统一编址是将 IO 电址看作是存储器地址的一部分，可用专门的 IO 指令对设备进行访问（B）独立编址是指 IO 地址和存储器地址是分开的，所以对 IO 访问必须有专门的 I O 指令（C）统一编址是指 IO 电址和存储器地址是分开的，所以可用访存指令实现CPU 对设备的访问（D）独立编址是将 IO 地址看作是存储器地址的一部分，所以对 IO 访问必须有专门的 IO 指令11 下面关于 IO 控制方式的叙述中，正确的是( )。（A）程序查询方式的 CPU 效率较高（B）中断方式适于批量数据传送（C）中断方式需要 CPU 的较多干预（D）DM
4、A 方式完成 IO 处理比较慢12 主机与 IO 设备传送数据时，CPU 效率最低的是 ( )。（A）程序查询方式（B）中断方式（C） DMA 方式（D）通道方式13 中断响应过程中，保护程序计数器 PC 的作用是 ( )。（A）能够保障 CPU 与外设能并行工作（B）为了实现中断嵌套（C）使 CPU 能找到中断服务程序入口地址（D）使中断返回时，CPU 能回到断点处进行原程序执行14 中断向量表中保存的是( )。（A）被中断程序的返回地址（B）中断服务程序入口地址（C）中断优先级（D）中断源编码15 字节多路通道的数据传输率为该通道所接设备的数据传输率( )。（A）其中最大一个（B）其中最小
5、一个（C）之和（D）之积16 采用 DMA 方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个( )的时间。（A）指令周期（B）机器周期（C）存储周期（D）总线周期17 周期挪用方式常用于( )方式的输入输出系统中。（A）通道（B）中断（C） DMA（D）程序传送18 通道程序是由( ) 组成的。（A）机器指令（B） IO 指令（C）通道指令（D）通道状态字19 硬盘平均寻道时间为 12 ms，传输速率为 10 MBs ，磁盘控制器延时为 2 ms，则一个转速为 7 200 rmin 的硬盘写 1KB 数据时间为 ( )。（A）29 ms（B） 129 ms（C） 149 ms（D）169 ms20
6、若视频图像每帧的数据量为 64 MB，帧速率为 30 帧秒，则显示 10 秒的视频信息，其原始数据量是( )。（A）64 MB（B） 192 MB（C） 640 MB（D）1920 MB21 CPU 等待设备时采用踏步等待方式，下列 IO 方式中，主机与设备是并行工作的是( ) 。（A）程序查询方式（B）程序中断方式（C） DMA 方式（D）以上都不正确22 下面关于中断的顺序，排列正确的是( )。（A）中断请求、中断响应、中断处理（B）中断响应、中断请求、中断处理（C）中断处理、中断响应、中断请求（D）中断响应、中断处理、中断请求23 关于在 IO 设备与主机间交换数据的叙述中，错误的是(
7、)。（A）在中断方式下，CPU 需要执行程序来实现数据传送任务（B）在中断方式和 DMA 方式下，CPU 与 IO 设备都可并行工作（C）在中断方式和 DMA 方式中，快速 IO 设备更适合采用中断方式传递数据（D）若同时接到 DMA 请求和中断请求，CPU 优先响应 DMA 请求24 DMA 传输方式的优点主要包括( )。（A）实现高速 IO 设备与主存储器之间成批交换数据（B）实现高速 IO 设备与 CPU 之间串行工作（C）实现高速 IO 设备与主存储器之间串行工作（D）实现高速 IO 设备与 CPU 之间同步工作25 DMA 接口中通常应包括( )逻辑部件。（A）主存地址计数器（B）数
8、据数量计数器（C） DMA 请求触发器（D）以上都包括26 下列关于 DMA 接口的说法中，不正确的是( )。（A）主存地址计数器是用来存放读写主存用到的主存地址（B） DMA 的控制状态逻辑是用来协调 CPU 和 DMA 同步工作的（C）数据缓冲寄存器存放 CPU 与主存之间交换的数据（D）中断机构用于向 CPU 报告本组数据传送完成，并等待新的传送命令27 在 DMA 方式下，数据从内存传送到外设经过的路径是( )。（A）内存数据总线外设（B）内存 DMA外设（C）内存 CPU 总线 外设（D）外设内存28 已知某磁盘存储器转速为 2 400 rmin，每道存储容量为 96 KB，那么磁盘
9、的数据传输率为( ) 。（A）1 920 KBs（B） 3 840 KBs（C） 3 845 KBs（D）3 880 KBs29 在某系统中，每取一个数据就要中断 CPU 一次，然后由中断处理程序将其放入主存的缓冲区。如果执行一次中断要 m s。当缓冲区中的内容达到 n 个时，主程序就将其取出，处理这些数据的时间是 t s.那么每秒钟系统内的中断请求是( )次。（A）N/(nm+t)（B） N(m+t)n（C） Min(1m，nt)（D）Max(1 m，nt)30 下列关于程序中断方式基本接口的说法中，不正确的是( )。（A）设置中断屏蔽触发器是为了标记 CPU 是否受理中断或批准中断（B）允
10、许中断触发器(EI) 是用来控制是否允许某设备发出中断请求的器件（C）准备就绪是为了标识是否设备已经做好接收或发送数据的准备（D）工作触发器用来标识设备是否处于“空闲” 状态二、综合应用题41-47 小题，共 70 分。31 下图为多重中断的示意图，请说明该中断系统中实现了几重中断，描述此多重中断的过程。32 有一台磁盘机，平均寻道时间为 30 ms，平均旋转等待时间为 120 ms，数据传输速率为 500 Bms ，磁盘机上存放着 1 000 件每件 3 000 B 的数据。现欲把一件数据取走，更新后再放回原处。假设一次取出或写入所需时间为：平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间。另外，使
11、用 CPU 更新信息所需时间为 4 ms，且更新时间同输入输出操作不相重叠。试问：(1)更新磁盘上全部数据需要多少时间?(2)若磁盘及旋转速度和数据传输率都提高一倍，更新全部数据需要多少时间?33 设某机有 5 级中断 L0、L 1、L 2、L 3、L 4，其中断响应优先次序为 L0 最高、L 1 次之、L 4 最低。现在要求将中断处理次序改为 L1L 3L 0L 4L 2，试问： (1)下表中各级中断处理程序的各中断级屏蔽值如何设置(每级对应一位，该位为“0”表示允许中断，该位为“1”表示中断屏蔽 )?(2)若这 5 级中断同时都发出中断请求，按更改后的次序画出进入各级中断处理程序的过程示意
12、图。34 磁盘机由 6 个盘片组成，其中专设 1 个盘面为伺服面，其他的盘面作为记录数据的盘面。盘存储区域内直径为 61 cm，外直径为 129 cm，道密度为 220 tpm，位密度为 6 000 bpm，平均寻道时间为 10 ms，磁盘转速为 7 200 rpm。假定=3，试计算：(1)数据盘面数和柱面数：(2)盘组容量是多少字节?(3)数据传输率是多少字节秒?(4)从任一磁道读取 80 000 个字节数据的平均存取时间是多少?(5)假定系统配备上述磁盘机 15 台，每个磁道分为 64 个扇区，试为该磁盘系统设计一个地址方案。35 简述中断的作用。36 简述中断处理过程(要求尽可能完整)。
13、37 简述 DMA 的处理过程。计算机专业基础综合计算机组成原理（输入 输出系统）模拟试卷 1 答案与解析一、单项选择题1-40 小题，每小题 2 分，共 80 分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。1 【正确答案】 D【试题解析】 计算机的外围设备包括除了 CPU 和内存以外的其他设备，主要有外存、输入输出设备等。【知识模块】 计算机组成原理2 【正确答案】 D【试题解析】 输入设备主要包括扫描仪、触摸屏、摄像机，但是 CRT 属于输出设备。【知识模块】 计算机组成原理3 【正确答案】 D【试题解析】 16 位真彩色显示器可显示的颜色种数为 210=64K。【知识模块
14、】 计算机组成原理4 【正确答案】 B【知识模块】 计算机组成原理5 【正确答案】 A【知识模块】 计算机组成原理6 【正确答案】 D【试题解析】 选择通道、字节多路通道、数组多路通道。【知识模块】 计算机组成原理7 【正确答案】 A【试题解析】 磁盘上磁道的序列号是从外向内依次编号的。因此，磁盘的最外道的磁道号最小。【知识模块】 计算机组成原理8 【正确答案】 C【试题解析】 在磁盘上，磁道上存储的信息量是相同的。【知识模块】 计算机组成原理9 【正确答案】 B【试题解析】 接口卡上通常有接口命令寄存器，存放 CPU 发来的控制命令；有状态寄存器，由设备运行设置其值，供 CPU 通过读操作来
15、了解设备接口的运行状态。接口卡上通常还有一到几个用于数据缓冲的寄存器，以便适当降低 CPU 和设备直接耦合的程度，解决它们运行速度不匹配的矛盾。接口卡上通常还有处理中断请求、屏蔽和判优逻辑电路等，这是属于总线从设备类型的设备主动向 CPU 提出自己操作要求的重要机制。【知识模块】 计算机组成原理10 【正确答案】 B【试题解析】 统一编址是将 IO 地址看作是存储器地址的一部分，不需要专门的 IO 指令。各种不同计算机的 IO 指令差别很大，通常有两种方式：独立编址方式和统一编址方式。独立编址方式使用专门的输入输出指令，指令中应给出外部设备编号(端口地址) ，这些端口地址与主存地址无关，是另一
16、个独立的地址空间。统一编址就是把外设寄存器和主存单元统一编址。在这种方式下，不需要专门的IO 指令，就用一般的数据传送类指令来实现 IO 操作。一个外部设备通常至少有两个寄存器：数据寄存器和命令与状态寄存器。每个外设寄存器都可以由分配给它们的唯一的主存地址来识别，主机可以像访问主存一样去访问外部设备的寄存器。【知识模块】 计算机组成原理11 【正确答案】 C【知识模块】 计算机组成原理12 【正确答案】 A【试题解析】 在 IO 方式中，CPU 效率最低的是程序查询方式。【知识模块】 计算机组成原理13 【正确答案】 D【试题解析】 在中断响应过程中，程序计数器 PC 中保存的是中断程序的断点
17、地址，这样当中断返回时，CPU 能回到断点处进行原程序执行。【知识模块】 计算机组成原理14 【正确答案】 B【试题解析】 中断向量表是用来存放中断服务程序的入口地址的。许多计算机中在主存的特定位置设置有中断向量表，在中断向量表的有关单元中存放着各级中断服务程序的入口地址。中断源给出的向量地址是中断向量表的指针，也就是中断服务程序入口地址的地址。由向量地址指向一个中断向量表，从中断向量表的相应单元中再取出中断服务程序的入口地址。【知识模块】 计算机组成原理15 【正确答案】 C【试题解析】 字节多路通道中，数据的传输率可以达到所有设备的数据传输率的总和。【知识模块】 计算机组成原理16 【正确
18、答案】 C【试题解析】 DMA 方式传送数据时， DMA 需要与主存交互以实现数据的传送，因此每传送一个数据就要占用一个存储周期的时间。【知识模块】 计算机组成原理17 【正确答案】 C【试题解析】 在 DMA 方式中，利用周期挪用的方式实现 DMA 与 CPU 交互使用内存。【知识模块】 计算机组成原理18 【正确答案】 C【试题解析】 通道系统程序是由一系列的通道程序指令组成的。【知识模块】 计算机组成原理19 【正确答案】 C【试题解析】 (1)先判断 l KB 数据是否需要存储到多个磁道上。7 200 rmin=120 rs.因为传输速率为 10 MB s，故每转容量为 10 MB12
19、0 r=112 MBr ，故 1 KB 数据只要在一个磁道上就能存储，无须换道。(2)写数据时间 =磁盘启动时间+磁盘寻道时间+数据传输时间，故写 1KB 数据的时间为 2 ms+12 ms+1KB10MBs=14 1 ms【知识模块】 计算机组成原理20 【正确答案】 D【试题解析】 视频图像每帧的数据量为 64 MB，10 秒的视频信息将显示 300帧，数据的存储量为 64 MB3010=1920 MB。【知识模块】 计算机组成原理21 【正确答案】 C【试题解析】 主机与设备之间串行工作实现数据传送的是 DMA 方式。【知识模块】 计算机组成原理22 【正确答案】 A【试题解析】 中断的
20、顺序是中断请求、中断响应和中断处理。【知识模块】 计算机组成原理23 【正确答案】 C【试题解析】 中断和 DMA 方式是 IO 设备与主机间交换数据常采用的传送控制方式，在这两种控制方式下，CPU 和 IO 设备可以并行工作。由于中断方式需要执行中断服务程序，并且完成一次程序中断还需要许多辅助操作，所以它主要适用于中、低速外设。中断方式下，外设在做好输入输出准备时，向主机发中断请求，主机接到请求后就暂时中止原来执行的程序，转去执行中断服务程序对外部请求进行处理，在中断处理完毕后返回原来的程序继续执行。DMA 方式是在主存和外设之间开辟直接的数据通路，可以进行基本上不需要 CPU 介入的主存和
21、外设之间的信息传送，这样不仅能保证 CPU 的高效率，而且能满足高速外设的需要。中断方式和 DMA 方式的主要区别为：(1)中断方式是程序切换，需要保护和恢复现场；而 DMA 方式除了开始和结尾时，不占用 CPU 的任何资源。(2)对中断请求的响应时间只能发生在每条指令执行完毕时；而对 DMA 请求的响应时间可以发生在每个机器周期结束时。(3)中断传送过程需要 CPU 的干预；而 DMA 传送过程不需要 CPU 的干预，故数据传输速率非常高，适合于高速外设的成组数据传送。(4)DMA 请求的优先级高于中断请求。(5)中断方式具有对异常事件的处理能力，而 DMA 方式仅局限于完成传送数据块的 I
22、O 操作。【知识模块】 计算机组成原理24 【正确答案】 A【试题解析】 DMA 传输方式的优点是实现高速 IO 设备与主存储器之间成批交换数据。【知识模块】 计算机组成原理25 【正确答案】 D【试题解析】 DMA 接口中通常应包括主存地址计数器、数据数量计数器、DMA请求触发器、DMA 的控制状态逻辑、数据缓冲寄存器、中断机构。【知识模块】 计算机组成原理26 【正确答案】 C【试题解析】 主存地址计数器用于存放读写主存用到的主存地址。DMA 的控制状态逻辑由控制和状态等逻辑电路组成，用于修改主存地址计数器和数据数量计数器，指定传送功能，协调 CPU 和 DMA 信号的配合与同步。数据缓冲
23、寄存器，用于存放高速设备与主存之间交换的数据。中断机构，中断请求发生在数据数量计数器计数到 0 值时，用于向 CPU 报告本组数据传送完成，并等待新的传送命令。【知识模块】 计算机组成原理27 【正确答案】 B【试题解析】 在 DMA 方式下，数据从主存传送到外设需要通过 DMA 控制器中的数据缓冲寄存器。DMA 控制器中的数据缓冲寄存器用来暂存每次传送的数据。输入时，数据由外设(如磁盘)先送往数据缓冲寄存器，再通过数据总线送到主存。反之，输出时，数据由主存通过数据总线送到数据缓冲寄存器，然后再送到外设。【知识模块】 计算机组成原理28 【正确答案】 B【试题解析】 2 400 r min=4
24、0 rs，数据传输率：D r=rN，N=96 KB，r=40 rs。 Dr=rN=4096=3 840 KBs。【知识模块】 计算机组成原理29 【正确答案】 A【知识模块】 计算机组成原理30 【正确答案】 D【试题解析】 中断屏蔽触发器(IM)：CPU 是否受理中断或批准中断的标志。IM标志为“0”时，CPU 可受理外界中断请求。中断请求触发器(IR)：暂存中断请求线上由设备发出的中断请求信号，IR 标志为“1”时表示设备发出了中断请求。允许中断触发器(EI)：用程序指令来置位，控制是否允许某设备发出中断请求， IE 为“1”时某设备可以向 CPU 发出请求。准备就绪的标志(RD)：一旦设
25、备做好一次数据的接收或发送准备，便发出一个设备动作完毕信号，使 RS 标志为“1”。工作触发器(BS)：设备“忙”的标志，BS=1 表示启动设备工作。【知识模块】 计算机组成原理二、综合应用题41-47 小题，共 70 分。31 【正确答案】 该中断系统可以实行 5 重中断，中断优先级的顺序是：优先权 1最高，主程序运行于最低优先权(优先权为 6)。图中出现了 4 重中断。图中中断过程如下：主程序运行到 T1 时刻，响应优先权 4 的中断源的中断请求并进行中断服务，到 T3 时刻，优先权 4 的中断服务还未结束，但又出现了优先权 3 的中断源的中断请求；暂停优先权 4 的中断服务而响应优先权
26、3 的中断。到 T4 时刻，又被优先权 2 的中断源所中断，直到 T6 时刻，返回优先权 3 的服务程序，到 T7 时刻，又被优先权 1 的中断源所中断，到 T8 时刻，优先权 1 的中断服务完毕，返回优先权3 的服务程序，直到 T10 优先权 3 的中断服务结束，返回优先权 4 的服务程序，优先权 4 的服务程序到 T11 结束，最后返回主程序。图中，优先权 3 的服务程序被中断 2 次。【知识模块】 计算机组成原理32 【正确答案】 (1)磁盘上总数据量为1 0003 000 B=3 000 000 B读出全部数据所需时间为3 000 000 B500 Bms=6 000 ms重新写入全部
27、数据所需时间为 6 000 ms。所以，更新磁盘上全部数据所需的时间为2(平均寻道时间+平均等待时间+数据传送时间)+CPU 更新时间=2(30+120+6 000)ms+4 ms=12 304ms(2)磁盘机旋转速度提高一倍后，平均等待时间为 60 ms；数据传输率提高一倍后，数据传送时间变为3 000 000 B1 000 Bms=3 000 ms更新全部数据所需时间为2(30+60+3 000)ms+4 ms=6 184 ms【知识模块】 计算机组成原理33 【正确答案】 (1)中断处理程序如下：(2)示意图如下：【知识模块】 计算机组成原理34 【正确答案】 磁盘机有多个盘片，每个盘片
28、有两个盘面，每个盘面上有若干磁道，各记录面上相同编号(位置)的诸磁道构成一个圆柱面。通常将一条磁道划分为若干个段，每个段称为一个扇区或扇段，每个扇区存放一个定长信息块。 (1)由于磁盘机有一个盘面是伺服盘，实际的数据盘面数=621=11(个) 柱面数=( 外直径一内直径)2 道密度=(12961)2220=748(个) (2)以最内圈磁道的周长当作每条磁道的长度，故该盘组的存储容量(非格式化容量)为： 位密度内圈磁道的周长柱面数 数据盘面数 =6 0006174811=903 434 400 b=112 929 300 B (3)数据传输率=转速 每道的容量 =120 转s13 725 B=1
29、 647 000 Bs (4) 磁盘旋转一圈时间为 平均存取时间=平均寻道时间+平均等待时间+ 读取数据的时间 =10+832+80 0001 647 000=10+415+486=6275 ms(5)磁盘系统共 15 台磁盘机，驱动器号(4 位)；共有 748 个圆柱面，柱面号(10 位)；共有 11 个记录面，记录面号(4 位) ；每个磁道有 64 个扇区，扇区号(6 位)。最终的地址方案是：驱动器号(4 位) ，柱面号(10 位) ，记录面号(4 位)，扇区号(6 位)。【知识模块】 计算机组成原理35 【正确答案】 (1)中断是一种重要的 IO 方式，它不仅可以减少 CPU 用于完成I
30、O 操作的时间，而且使设备准备数据(完成读写操作 )和 CPU 并行执行，还支持多台设备并发地和 CPU 交换数据，从而极大地提高了计算机系统的总体性能；在用多台处理机构建一个计算机系统时，中断是解决 I/O 设备之间进行信息传送和功能分配、任务切换的关键机制。(2)硬件故障报警与处理，如果出现硬件故障，发出硬件故障中断，由 CPU 启动相关的中断处理程序来处理。(3)支持多道程序并发运行，提高计算机系统的使用效率。(4)支持实时处理功能，可以把计算机用于各种过程的实时控制系统。(5)中断是支持人机交互与联系的重要手段。【知识模块】 计算机组成原理36 【正确答案】 (1)中断请求：由中断源发
31、出并送给 CPU 的控制信号。(2)关中断：保证在此之后的一小段时间内 CPU 不能响应新的中断请求。(3)保存断点，保护现场：用中断隐指令实现。断点和现场信息一般保存在堆栈中，保存信息一定要完整完成，以保证被停下来的程序得以继续正常运行。(4)判别中断源，转中断服务：找出中断服务程序的入口地址。多个中断源时找出中断优先级最高的中断源。(5)开中断：以便尽快地进入可以响应更高级别中断请求的运行状态。(6)若有更高级别的中断请求到来，则进行新的中断响应过程。(7)执行中断服务程序，完成后准备返回主程序，为此执行关中断。(8)恢复现场：恢复断点。(9)开中断：关中断和开中断是为了保证能完整地恢复现
32、场的操作。开中断之后，若有更高级别的中断请求到来，则进入新的中断响应过程。(10)返回断点。【知识模块】 计算机组成原理37 【正确答案】 传输前的预处理是由 CPU 完成的。当 CPU 执行到读写 IO 设备调用语句时，启动 DMA 传送过程，向 DMA 卡送入设备识别信号、启动设备，测试设备运行状态，送入内存地址初值、传送数据个数、DMA 的功能控制信号等，之后，CPU 继续执行原来程序。数据传送在 DMA 卡控制下自动完成。DMA 卡向CPU 发出请求总线使用权的信号，若总线空闲，总线控制器将送响应回答信号给DMA 卡，DMA 卡取得总线使用权，清“0”DMA 请求触发器以撤销请求总线的信号，并启动数据传送过程。DMA 在传送过程中还要完成对内存地址计数器和数据数量计数器的计数操作，并通过检查数据数量计数器是否为 O 来决定要启动下一次传送还是结束本批全部数据的传送过程。传送结束处理，是由数据数量计数器的值为 0 引发的。当数据数量计数器的值为 0 时，DMA 将向 CPU 发出中断请求信号，CPU 响应这一请求后，转入中断服务程序，检查是否结束数据传送。【知识模块】 计算机组成原理
