第7章输入/输出系统

7.1 I/O系统基本概念 (答案见原书 P301) & 7.2 I/O接口 (答案见原书 P305)

01. 在统一编址的方式下，区分存储单元和I/O设备是靠（ A ）。

题目原文

在统一编址的方式下，区分存储单元和I/O设备是靠（）。
A. 不同的地址码
B. 不同的地址线
C. 不同的控制线
D. 不同的数据线

正确答案：A

题目解析

考点分析： 本题考察I/O编址方式中的“统一编址”。
正确选项分析 (A. 不同的地址码)：
- 统一编址（存储器映射I/O）：将I/O设备的端口（寄存器）看作是主存的一部分，为它们分配主存地址空间中的一部分地址。
- 在这种方式下，内存单元和I/O端口共享同一个地址空间。CPU访问内存和访问I/O端口时，使用的是相同的访存指令（如MOV），通过相同的地址线发出地址，通过相同的控制线（如MREQ）发出访存信号。
- 因此，区分一个操作是访问内存还是访问I/O的唯一依据，就是CPU发出的地址码。如果地址码落在分配给内存的范围内，就是访问内存；如果落在分配给I/O的范围内，就是访问I/O设备。
错误选项分析：
- B, C, D: 在统一编址下，地址线、控制线（访存控制线）、数据线都是共享的，无法用它们来区分。

02. 下列功能中，属于I/O接口的功能的是（ D ）。

I. 数据格式的转换   II. I/O过程中错误与状态检测
III. I/O操作的控制与定时   IV. 与主机和外设通信

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题考察I/O接口（也称I/O控制器）的核心功能。
逐项分析：
- I. 数据格式的转换： 正确。例如，主机内部是并行数据，而外设（如键盘）是串行数据，接口需要进行串/并转换。
- II. I/O过程中错误与状态检测： 正确。接口需要检测设备是否就绪、数据是否传送完毕、是否发生错误，并将这些状态信息提供给CPU。
- III. I/O操作的控制与定时： 正确。接口需要接收CPU的命令，并产生控制信号来指挥外设完成指定的操作，并协调与CPU之间的数据交换时序。
- IV. 与主机和外设通信： 正确。这是接口的根本作用，它作为主机（CPU、内存）和外设之间的桥梁，实现两者之间的信息交换（数据、状态、控制）。
组合判断： I、II、III、IV 全部都是I/O接口的核心功能。

03. 下列关于I/O端口和接口的说法中，正确的的是（ D ）。

题目原文
03. 下列关于I/O端口和接口的说法中，正确的的是（）。
A. 在统一编址方式下，对主存单元和I/O端口的存储保护措施是独立的
B. 在统一编址方式下，主存单元和I/O端口是靠不同的地址线来区分的
C. 在独立编址方式下，主存单元和I/O端口是靠不同的地址线来区分的
D. 在独立编址方式下，CPU需要设置专门的输入/输出指令访问I/O端口

正确答案：D

题目解析

考点分析： 本题综合对比统一编址和独立编址的特点。
正确选项分析 (D. 在独立编址方式下，CPU需要设置专门的输入/输出指令访问I/O端口)：
- 独立编址（I/O映射I/O）：为I/O端口设立一个独立的地址空间，与主存地址空间分离。
- 为了访问这个独立的I/O地址空间，CPU必须使用专门的I/O指令（如x86的 IN 和 OUT 指令）。CPU执行I/O指令时，会发出专门的I/O控制信号（如IORQ），而不是访存信号。
错误选项分析：
- A: 在统一编址下，I/O端口被视为内存单元，因此共享主存的存储保护机制。
- B: 在统一编址下，靠的是不同的地址码，而不是不同的地址线。
- C: 在独立编址下，虽然地址空间独立，但物理上通常还是复用系统总线的地址线。区分是靠不同的控制信号（MREQ vs IORQ）。

04. 下列属于I/O接口中寄存器的有（ C ）。

I. 指令寄存器   II. 控制寄存器   III. 状态寄存器
V. 数据缓冲寄存器   IV. 存储器地址寄存器

正确答案：C

题目解析

考点分析： 本题考察I/O接口内部通常包含的寄存器类型。
逐项分析：
- I. 指令寄存器 (IR) 和 IV. 存储器地址寄存器 (MAR)：这是 CPU内部 的寄存器，不属于I/O接口。
- II. 控制寄存器 (Control Register)：属于I/O接口。CPU通过向该寄存器写入命令字来控制I/O设备的工作模式。
- III. 状态寄存器 (Status Register)：属于I/O接口。该寄存器存放I/O设备当前的状态信息（如忙、就绪、错误等），供CPU读取。
- V. 数据缓冲寄存器 (Data Buffer Register)：属于I/O接口。也叫数据端口，用于暂存CPU与I/O设备之间传送的数据，以协调两者速度差异。
组合判断： II、III、V 属于I/O接口中的寄存器。

05. I/O的编址方式采用统一编址方式时，进行输入/输出的操作的指令是（ B ）。

题目原文
05. I/O的编址方式采用统一编址方式时，进行输入/输出的操作的指令是（）。
A. 控制指令
B. 访存指令
C. 输入/输出指令
D. 都不对

正确答案：B

题目解析

考点分析： 本题再次考察统一编址的指令特点。
正确选项分析 (B. 访存指令)：
- 在统一编址方式下，I/O端口被映射到内存地址空间。从CPU的角度看，访问一个I/O端口和访问一个内存单元没有任何区别。
- 因此，所有可以用来访问内存的指令（即访存指令，如MOV, LOAD, STORE等）都可以被用来对I/O端口进行读写操作。
错误选项分析：
- C. 输入/输出指令：这是独立编址方式下才使用的专用指令。
- A. 控制指令：如NOP、HLT等，不用于数据传送。