第六章
1.简述总线的基本概念和分类和特性
总线是计算机系统中用于连接各个部件并进行信息传输的一组公共信号线。
总线还可按连接部件分为：
- 内部总线
- 系统总线
- 数据总线：传输数据
- 地址总线：传输地址信息
- 控制总线：传输控制信号
- I/O总线
总线的主要特性包括：
- 物理特性
- 功能特性
- 电气特性
- 时间特性
2.比较单总线、多总线结构的性能特点
单总线结构 :CPU、主存、I/O设备(通过I/O接口)都挂在一组总线。
优点:简单，成本低，易拓展。缺点:带宽低，负载重，不支持并行操作。
双总线结构 :主存总线、I/O总线
优点:将低速I/O设备从总线分离出来。缺点:需要增加通道等硬件设备。
**三总线结构:**主存总线、I/O总线、DMA总线。
主存总线用于在CPU和内存之间传送地址数据和控制信息。I/O总线用于在CPU和各类外设之间通信。DMA总线用于在内存和高速外设之间直接传送数据。
优点:提高了I/O设备的性能，提高系统吞吐量。缺点:系统工作效率较低。
3.集中仲裁的方式
1. 链式查询方式（菊花链方式）
仲裁器按照固定顺序把总线允许信号依次传递给各设备， 哪个设备有请求就获得总线控制权。
优点：
- 结构简单
- 硬件实现容易
缺点：
- 优先级不灵活
- 优先级低的设备可能长期得不到总线
- 对电路故障敏感
2. 计数器定时查询方式
仲裁器通过计数器产生设备地址，依次查询各设备是否请求总线，当查询到有请求的设备时，该设备获得总线控制权。
优点：
- 优先级控制灵活
缺点：
- 控制线多
- 控制电路较复杂
3. 独立请求方式
每个设备都有独立的总线请求线和总线允许线，设备向仲裁器发出请求，由仲裁器根据优先级决定谁获得总线。
优点：
- 响应速度快
- 优先级控制灵活
缺点：
- 控制线多
- 控制复杂
4.PCI总线中三种桥的名称是什么？它们的功能是什么
PCI 总线体系结构中主要有 Host桥、PCI/Legacy桥和PCI/PCI桥 ，分别用于 连接CPU与PCI总线、连接PCI总线与传统低速总线、以及连接两条PCI总线以扩展系统结构。桥在PCI 总线体系结构中起着重要作用，它连接两条总线，使彼此间相互通信。桥是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。桥可以实现总线间的猝发式传送，可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。由上可见，以桥连接实现的PCI总线结构具有很好的扩充性和兼容性，允许多条总线并行工作。
5.总线的一次信息传输大概分为哪几个过程
请求总线，总线仲裁，寻址，信息传送，状态返回
第七章 外围设备
1.CPU管理外围设备有几种方式?总结每一种方式的特点。
1.程序查询方式（Programmed I/O）
CPU 通过程序不断查询I/O设备状态，判断设备是否准备好，然后进行数据传送。
2. 中断方式（Interrupt I/O）
CPU启动设备后继续执行程序，当设备准备好时向CPU发送中断请求。
3. DMA方式（Direct Memory Access）
通过DMA控制器在 主存与I/O设备之间直接传送数据，CPU只在开始和结束时参与。
4. 通道方式（Channel I/O）
在CPU和设备之间增加 通道处理机（I/O Channel），专门负责I/O控制。
5. 外围处理机方式（外围机方式）
使用 专门的处理机（外围处理机） 来管理I/O设备，相当于一台独立的小计算机。
2.简述查询方式和中断方式的主要异同点
查询方式由CPU主动不断查询设备状态，CPU利用率低；中断方式由设备完成后向CPU发出中断请求，CPU可以在等待期间执行其他程序，因此CPU利用率较高。
3.比较说明中断方式与DMA方式的异同
中断方式的数据传送由CPU完成，每次传送都需要CPU参与；DMA方式由DMA控制器直接在主存和I/O设备之间传送数据，CPU只在开始和结束时参与，因此DMA方式效率更高。
4.CPU响应中断应具备哪些条件?
CPU响应中断必须满足以下条件：
(1) 有中断请求信号；(2) CPU允许中断；(3) 当前指令执行结束；(4) 没有更高优先级的中断正在处理。
5.以可屏蔽中断为例，说明一次完整的中断过程主要包括哪些环节?
中断请求 、中断判优 、中断响应 、中断处理（保护现场、执行中断服务程序） 、中断返回（恢复现场，继续执行原程序）
6.中断服务程序入口地址的获取有哪些?
中断服务程序入口地址的获取方式主要有两种：软件查询方式和硬件向量方式。软件查询方式由CPU逐个查询中断源确定服务程序入口；硬件向量方式通过中断向量或中断向量表直接获得中断服务程序入口地址。
7.区分中断向量、中断向量表、中断向量地址和中断向量号的概念
中断向量是中断服务程序入口地址；
中断向量表是存放这些入口地址的表；
中断向量地址是存放中断向量的单元地址；
中断向量号是中断源的编号。
8.简述DMA方式数据传输的一般执行过程。
外设准备好数据后向 DMA 控制器发出 DMA 请求。
DMA控制器向 CPU 发出 总线请求 ，CPU 在当前总线周期结束后响应请求，把总线控制权交给 DMA 控制器。。
DMA 控制器控制主存与外设之间进行数据传送。
一次传送完成后修改主存地址和计数器，并释放总线。
判断数据是否传送完毕，若未完成继续传送，完成后结束DMA操作。
9.DMA有哪些传输方式，各有什么特点?
1️⃣ 停止CPU访问主存方式（突发传送方式）
优点：
- 控制简单
- 适合 传输率高的设备进行成组传输
缺点：
- 传输期间 CPU不能访问主存
- CPU需要 暂停工作
- 未充分发挥CPU对主存的利用率
2️⃣ 周期挪用方式（Cycle Stealing）
优点：
- CPU与DMA交替使用总线
- CPU不需要长时间停止
- 对CPU影响 较小
缺点：
-
每次只传送 一个字或一个字节
-
传输速度 比突发方式慢
CPU执行速度 会略有下降
3️⃣ 透明方式（Transparent DMA）
优点：
- 不会影响CPU工作
- 不需要总线使用权的申请、建立和归还
缺点：
- 硬件逻辑更复杂