計(jì)算機(jī)組成原理(蔣本珊)第七章

1、第七章 外部設(shè)備有哪些主要功能？ 可以分為哪些大類？ 各類中有哪些典型設(shè)備？解：外部設(shè)備的主要功能有數(shù)據(jù)的輸入、輸出、成批存儲(chǔ)以及對(duì)信息的加工處理等。外部設(shè)備可以分為五大類：輸入輸出設(shè)備、輔助存儲(chǔ)器、終端設(shè)備、過(guò)程控制設(shè)備和脫機(jī)設(shè)備。其典型設(shè)備有鍵盤(pán)、打印機(jī)、磁盤(pán)、智能終端、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和鍵盤(pán) 軟盤(pán)數(shù)據(jù)站等。 說(shuō)明磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理。解：磁介質(zhì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)過(guò)程是一種電磁轉(zhuǎn)換的過(guò)程。在磁介質(zhì)存儲(chǔ)器中，信息是記錄在一薄層磁性材料上的，這個(gè)薄層稱為磁層。磁層與所附著的載體稱為記錄介質(zhì)或記錄媒體。磁頭是磁記錄設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，是一種電磁轉(zhuǎn)換元件，能把電脈沖表示的二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成磁記錄介質(zhì)上的磁化狀

2、態(tài)，即電 磁轉(zhuǎn)換；反過(guò)來(lái)，能把磁記錄介質(zhì)上的磁化狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電脈沖，即磁 電轉(zhuǎn)換。 分別用RZ 、NRZ 、NRZ唱 、PE 、FM 、MFM 和M FM 制記錄方式記錄下述數(shù)據(jù)序列，畫(huà)出寫(xiě)電流波形。（） （） 解：（） 寫(xiě)電流波形如圖-（a）所示。（） 寫(xiě)電流波形如圖-（b）所示。 若對(duì)磁介質(zhì)存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)序列 ，請(qǐng)畫(huà)出不歸零唱 制、調(diào)相制、調(diào)頻制、改進(jìn)的調(diào)頻制等記錄方式的寫(xiě)電流波形。解：寫(xiě)電流波形如圖- 所示。 主存儲(chǔ)器與磁介質(zhì)存儲(chǔ)器在工作速度方面的指標(biāo)有什么不同？ 為什么磁盤(pán)存儲(chǔ)器采用兩個(gè)以上的指標(biāo)來(lái)說(shuō)明其工作速度？解：主存儲(chǔ)器速度指標(biāo)主要有存取速度和存取周期，而磁介質(zhì)存儲(chǔ)器速度指標(biāo)為平均

3、存取時(shí)間，這是因?yàn)榇沤橘|(zhì)存儲(chǔ)器采用順序存取或直接存取方式。磁盤(pán)存儲(chǔ)器的平均存取時(shí)間至少應(yīng)當(dāng)包括平均尋道時(shí)間和平均等待時(shí)間兩部分，因?yàn)榇疟P(pán)存儲(chǔ)器首先需要將磁頭移動(dòng)到指定的磁道上，然后將記錄塊旋轉(zhuǎn)到磁頭下方才能進(jìn)行讀寫(xiě)。 某磁盤(pán)組有六片磁盤(pán)，每片可有兩個(gè)記錄面，存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)徑為cm ，外徑為cm ，道密度 道cm ，位密度 bcm ，轉(zhuǎn)速 rmin 。試問(wèn)：（） 共有多少個(gè)存儲(chǔ)面可用？（） 共有多少個(gè)圓柱面？（） 整個(gè)磁盤(pán)組的總存儲(chǔ)容量有多少？（） 數(shù)據(jù)傳送率是多少？（） 如果某文件長(zhǎng)度超過(guò)一個(gè)磁道的容量，應(yīng)將它記錄在同一存儲(chǔ)面上還是記錄在同一圓柱面上？ 為什么？（） 如果采用定長(zhǎng)信息塊記錄格式，直

4、接尋址的最小單位是什么？ 尋址命令中如何表示磁盤(pán)地址？ 某磁盤(pán)存儲(chǔ)器的轉(zhuǎn)速為 rmin ，共有 個(gè)盤(pán)面，道m(xù)m ，每道記錄信息 B ，最小磁道直徑為mm ，共有 道。試問(wèn)：（） 該磁盤(pán)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量是多少？（） 最高位密度和最低位密度是多少？（） 磁盤(pán)的數(shù)據(jù)傳送率是多少？（） 平均等待時(shí)間是多少？解：（） 磁盤(pán)存儲(chǔ)器的容量 × × B B（） 最高位密度D每道信息量÷內(nèi)圈圓周長(zhǎng) ÷（×最小磁道直徑）Bmm 。最低位密度D 每道信息量÷ 外圈圓周長(zhǎng) ÷（×最大磁道直徑） Bmm 。（） 磁盤(pán)數(shù)據(jù)傳輸率C ×

5、; Bs 某磁盤(pán)組有效盤(pán)面?zhèn)€，每個(gè)盤(pán)面上有個(gè)磁道。每個(gè)磁道上的有效記憶容量為 B ，塊間隔B ，旋轉(zhuǎn)速度 rmin 。試問(wèn)：（） 在該磁盤(pán)存儲(chǔ)器中，若以B 為一個(gè)記錄，這樣，一個(gè)磁道能存放 個(gè)記錄。若要存放 萬(wàn)個(gè)記錄，需要多少個(gè)圓柱面（一個(gè)記錄不允許跨越多個(gè)磁道） ？（） 這個(gè)磁盤(pán)存儲(chǔ)器的平均等待時(shí)間是多少？（） 數(shù)據(jù)傳送率是多少？解：（） 一個(gè)圓柱面可存放 個(gè)記錄， 個(gè)記錄需要 個(gè)圓柱面。（）平均等待時(shí)間為旋轉(zhuǎn)半圈的時(shí)間，ms 。 某磁盤(pán)格式化為 個(gè)扇區(qū)和 條磁道。該盤(pán)能按需要選擇順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間為ms ，讀一塊數(shù)據(jù)的時(shí)間為ms 。該片上有 個(gè)文件：文件A 從磁道 、扇區(qū)

6、開(kāi)始占有 塊；文件B 從磁道 、扇區(qū) 開(kāi)始占有 塊；文件C 從磁道 、扇區(qū) 開(kāi)始占有 塊。試問(wèn)：該磁盤(pán)的平均等待時(shí)間為多少？ 平均尋道時(shí)間是多少？ 若磁頭移動(dòng)和磁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)不同時(shí)進(jìn)行，且磁頭的初始位置在磁道 、扇區(qū) ，按順序C 、B 、A 讀出上述 個(gè)文件，總的時(shí)間是多少？ 在相同的初始位置情況下，讀出上述 個(gè)文件的最短時(shí)間是多少？ 此時(shí)文件的讀出次序應(yīng)當(dāng)怎樣排列？解：平均等待時(shí)間為ms 。磁盤(pán)分為 個(gè)扇區(qū)，等待一個(gè)扇區(qū)的時(shí)間為ms 。平均尋道時(shí)間為磁頭移動(dòng) 條磁道的時(shí)間，設(shè)移動(dòng)一個(gè)磁道的時(shí)間為n ，則平均尋道時(shí)間為n 。按順序C 、B 、A 讀出上述 個(gè)文件，總的時(shí)間包括：總的尋道時(shí)間：移動(dòng) 道

7、時(shí)間 移動(dòng) 道時(shí)間 移動(dòng) 道時(shí)間 移動(dòng) 道時(shí)間 n總的等待時(shí)間：（ ） × ms總的讀出數(shù)據(jù)時(shí)間：（ ） × ms讀出上述 個(gè)文件的最短時(shí)間包括：總的尋道時(shí)間：移動(dòng) 道時(shí)間 移動(dòng) 道時(shí)間 移動(dòng) 道時(shí)間 移動(dòng) 道時(shí)間 n總的等待時(shí)間：（ ） × ms總的讀出數(shù)據(jù)時(shí)間不變。此時(shí)文件的讀出次序?yàn)锽 、C 、A 。 什么是光盤(pán)？ 簡(jiǎn)述光盤(pán)的工作原理。解：相對(duì)于利用磁通變化和磁化電流進(jìn)行讀寫(xiě)的磁盤(pán)而言，用光學(xué)方式讀寫(xiě)信息的圓盤(pán)稱為光盤(pán)，以光盤(pán)為存儲(chǔ)介質(zhì)的存儲(chǔ)器稱為光盤(pán)存儲(chǔ)器。CD唱ROM 光盤(pán)上有一條從內(nèi)向外的由凹痕和平坦表面相互交替而組成的連續(xù)的螺旋形路徑，當(dāng)一束激光照射

8、在盤(pán)面上，靠盤(pán)面上有無(wú)凹痕的不同反射率來(lái)讀出程序和數(shù)據(jù)。CD唱R 光盤(pán)的寫(xiě)入是利用聚焦成m 左右的激光束的熱能，使記錄介質(zhì)表面的形狀發(fā)生永久性變化而完成的，所以只能寫(xiě)入一次，不能抹除和改寫(xiě)。CD唱RW 光盤(pán)是利用激光照射引起記錄介質(zhì)的可逆性物理變化來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)的，光盤(pán)上有一個(gè)相位變化刻錄層，所以CD唱RW 光盤(pán)又稱為相變光盤(pán)。 鍵盤(pán)屬于什么設(shè)備？ 它有哪些類型？ 如何消除鍵開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)？ 簡(jiǎn)述非編碼鍵盤(pán)查詢鍵位置碼的過(guò)程。解：鍵盤(pán)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的輸入設(shè)備。鍵盤(pán)可分為兩大類型：編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)用較為簡(jiǎn)單的硬件和專門(mén)的鍵盤(pán)掃描程序來(lái)識(shí)別按鍵的位置。消除鍵開(kāi)關(guān)抖動(dòng)的方法分硬件和軟件

9、兩種。硬件的方法是增設(shè)去抖電路；軟件的方法是在鍵盤(pán)程序中加入延時(shí)子程序，以避開(kāi)抖動(dòng)時(shí)間。鍵盤(pán)掃描程序查詢鍵位置碼的過(guò)程為： 查詢是否有鍵按下。 查詢已按下鍵的位置。 按行號(hào)和列號(hào)求鍵的位置碼。 說(shuō)明針式打印和字模式打印有何不同？ 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？解：針式打印機(jī)利用若干根打印針組成的點(diǎn)陣來(lái)構(gòu)成字符；字模式打印機(jī)將各種字符塑壓或刻制在印字機(jī)構(gòu)的表面上，印字機(jī)構(gòu)如同印章一樣，可將其上的字符在打印紙上印出。針式打印機(jī)以點(diǎn)陣圖拼出所需字形，不需要固定字模，它組字非常靈活，可打印各種字符和圖形、表格和漢字等，字形輪廓一般不如字模式清晰；字模式打印機(jī)打印的字跡清晰，但字模數(shù)量有限，組字不靈活，不能打印漢字和

10、圖形。 什么是隨機(jī)掃描？ 什么是光柵掃描？ 各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？解：掃描方式有兩種：光柵掃描和隨機(jī)掃描。在光柵掃描方式中，電子束在水平和垂直同步信號(hào)的控制下有規(guī)律的掃描整個(gè)屏幕。這種方式的控制比較簡(jiǎn)單，畫(huà)面質(zhì)量較好且穩(wěn)定，但對(duì)行掃描頻率要求較高。在隨機(jī)掃描方式中，電子束能在屏幕上進(jìn)行隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，其軌跡隨顯示內(nèi)容變化而變化，只在需要顯示字符和圖形的地方掃描，而不必掃描全屏。這種方式顯示速度快、畫(huà)面清晰，尤其是線條的輪廓十分光滑，一般用于高清晰度的專用圖形顯示器中，但這種方式的控制比較復(fù)雜，而且只能用于字符和圖形顯示，不適于顯示隨機(jī)圖像。 什么是分辨率？ 什么是灰度級(jí)？ 它們各有什么作用？解：分辨率由每

11、幀畫(huà)面的像素?cái)?shù)決定，而像素具有明暗和色彩屬性。黑白圖像的明暗程度稱為灰度，明暗變化的數(shù)量稱為灰度級(jí)，分辨率和灰度級(jí)越高，顯示的圖像越清晰、逼真。 某字符顯示器，采用 × 點(diǎn)陣方式，每行可顯示 個(gè)字符，緩存容量至少為 字節(jié)，并采用 位標(biāo)準(zhǔn)編碼，試問(wèn)：（）如改用×字符點(diǎn)陣，其緩存容量為多少？（設(shè)行距、字距不變 行距為，字距為。）（ ） 如果最多可顯示 種字符，上述兩種顯示方式各需多大容量的字符發(fā)生器ROM ？解：（） 因?yàn)轱@示器原來(lái)的緩存為B ，每行可顯示 個(gè)字符，據(jù)此可計(jì)算出顯示器的字符行數(shù)： ÷ （行）因?yàn)?，原字符窗?#215;（）×（），現(xiàn)字符窗口&

12、#215;（）×（ ） 。所以，現(xiàn)顯示器每行可顯示 個(gè)字符，顯示器可顯示的字符行數(shù)為 行。故緩存的容量為 × B 。（） ROM 中為行點(diǎn)陣碼 × 點(diǎn)陣方式： × × × （位） （字節(jié)） × 點(diǎn)陣方式： × × × （位） （字節(jié)）注：為存儲(chǔ)方便，每個(gè)行點(diǎn)陣碼占用一個(gè)字節(jié)。 某CRT 顯示器可顯示 種ASCII 字符，每幀可顯示 列× 行，每個(gè)字符點(diǎn)陣為× ，即橫向 點(diǎn)，字間間隔 點(diǎn)，縱向 點(diǎn)，排間間隔 點(diǎn)，場(chǎng)頻Hz ，采用逐行掃描方式。試問(wèn)：（） 緩存容量有多大？（） 字

13、符發(fā)生器（ROM）容量有多大？（） 緩存中存放的是字符的ASCII 碼還是字符的點(diǎn)陣信息？（） 緩存地址與屏幕顯示位置如何對(duì)應(yīng)？（） 設(shè)置哪些計(jì)數(shù)器以控制緩存訪問(wèn)與屏幕掃描之間的同步？ 它們的分頻關(guān)系如何？解：（） 緩存容量：×，KB（不考慮顯示屬性），××KB（考慮顯示屬性） 。（） 字符發(fā)生器（ROM）容量 × B 。（） 緩存中存放的是字符的ASCII 碼。（） 屏幕顯示位置自左至右，從上到下，相應(yīng)地緩存地址由低到高，每個(gè)地址碼對(duì)應(yīng)一個(gè)字符顯示位置。設(shè)字符在屏幕上的位置坐標(biāo)為（X ，Y ） ，即行地址為X ，列地址為Y ，則緩存地址 X ×

14、; Y （未考慮顯示屬性） 。（） 設(shè)置 個(gè)計(jì)數(shù)器以控制緩存訪問(wèn)與屏幕掃描之間的同步。它們的分頻關(guān)系是：點(diǎn)計(jì)數(shù)器： 分頻（包括橫向 點(diǎn)和字間間隔 點(diǎn)） 。字計(jì)數(shù)器： 分頻（包括一行顯示 個(gè)字符和水平回掃折合的字符數(shù)） 。行計(jì)數(shù)器： 分頻（包括縱向 點(diǎn)，排間間隔 點(diǎn)） 。排計(jì)數(shù)器： 分頻（包括顯示 排字符和垂直回掃折合的字符排數(shù)） 。 某CRT 字符顯示器，每幀可顯示 列×行，每個(gè)字符是× 點(diǎn)陣，字符窗口 × ，場(chǎng)頻為Hz 。試問(wèn)：（） 緩存采用什么存儲(chǔ)器，其中存放的內(nèi)容是什么？ 容量應(yīng)為多大？（） 緩存地址如何安排？ 若在 號(hào)單元存放的內(nèi)容要顯示出來(lái)，其屏幕上X

15、和Y的坐標(biāo)應(yīng)是多少？（） 字符點(diǎn)陣存放在何處？ 如何讀出顯示？（） 計(jì)算出主振頻率以及點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器、排計(jì)數(shù)器的分頻頻率。解：（） 緩存采用隨機(jī)存儲(chǔ)器，其中存放的內(nèi)容是字符的ASCII 碼，容量至少為字節(jié)（不含顯示屬性） 。（） 屏幕上最多可顯示 個(gè)字符，緩存地址與屏幕顯示位置的排號(hào)和列號(hào)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。若要將緩存 號(hào)單元存放的內(nèi)容顯示出來(lái)，其屏幕上X 和Y 的坐標(biāo)均為（從開(kāi)始計(jì)） ，即在屏幕的第 行第 列上有字符顯示。（） 字符點(diǎn)陣存放在字庫(kù)中，根據(jù)字符的ASCII 碼逐行讀出點(diǎn)陣顯示。（） 主振頻率 × × × × MHz 。點(diǎn)計(jì)數(shù)器：

16、分頻。字計(jì)數(shù)器：（ ）分頻。行計(jì)數(shù)器： 分頻。排計(jì)數(shù)器：（ ）分頻。 若用CRT 作圖形顯示器，其分辨率為 × ，沿橫向每 點(diǎn)的信息存放在緩存中，場(chǎng)頻為Hz 。試問(wèn)：（） 緩存的基本容量是多少？（） 地址如何安排？（） 點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字節(jié)計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器各為多少分頻？（） 它和字符顯示器有哪些不同？解：（） 緩存的基本容量是 字節(jié)（不考慮灰度級(jí)） 。（） 緩存地址為行號(hào)× 列號(hào)。（） 點(diǎn)計(jì)數(shù)器： 分頻。字節(jié)計(jì)數(shù)器：（ L）分頻，其中L 次計(jì)數(shù)，作為行線逆程回掃折合的字節(jié)數(shù)。行計(jì)數(shù)器：（ M）分頻，其中M 次計(jì)數(shù)，作為場(chǎng)逆程回掃折合的行數(shù)。（） 圖形顯示器和字符顯示器不同在于：圖

17、形顯示器需將每個(gè)像素的信息都存放在VRAM 中，而字符顯示器只需將要顯示的ASCII 碼存放在VRAM 中，字符的點(diǎn)陣來(lái)自字符發(fā)生器ROM 。 某字符顯示器分辨率為 列× 行，字符點(diǎn)陣 × ，橫向間隔 點(diǎn)，排間間隔點(diǎn)，問(wèn)：緩存VRAM 容量至少應(yīng)多大？ 應(yīng)設(shè)置哪幾級(jí)同步計(jì)數(shù)器？ 它們的分頻關(guān)系如何？ 若要求場(chǎng)頻Hz ，則點(diǎn)頻應(yīng)為多少？ 何時(shí)訪問(wèn)一次VRAM ？ 地址如何確定？解：緩存VRAM 容量至少 字節(jié)。設(shè)置 級(jí)同步計(jì)數(shù)器（點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器、排計(jì)數(shù)器） ，它們的分頻分別是點(diǎn)計(jì)數(shù)器 分頻、字計(jì)數(shù)器（ L）分頻、行計(jì)數(shù)器（ ）分頻、排計(jì)數(shù)器（M）分頻。其中，L是

18、水平回掃折合的字符數(shù)，M 是垂直回掃折合的字符排數(shù)。假設(shè)L ，M ，有：點(diǎn)頻 × × × × （MHz）每隔 s（字符脈沖頻率的倒數(shù)）訪問(wèn)一次VRAM ，地址由字計(jì)數(shù)器和排計(jì)數(shù)器共同提供，其中，字計(jì)數(shù)器提供低位地址，行計(jì)數(shù)器提供高位地址。 某圖形顯示器的分辨率為 × ，若作單色顯示且不要求灰度等級(jí)，則VRAM 容量至少應(yīng)多大？ 應(yīng)設(shè)置哪幾級(jí)同步計(jì)數(shù)器？ 它們的分頻關(guān)系如何？ 若要求場(chǎng)頻Hz ，則點(diǎn)頻應(yīng)為多少？ 何時(shí)訪問(wèn)一次VRAM ？ 地址如何確定？解：VRAM 容量至少應(yīng)為 字節(jié)。設(shè)置 級(jí)同步計(jì)數(shù)器（點(diǎn)計(jì)數(shù)器、字節(jié)計(jì)數(shù)器、行計(jì)數(shù)器） ，它們的分頻關(guān)系分別是點(diǎn)計(jì)數(shù)器 分頻、字節(jié)計(jì)數(shù)器（ L）分頻、行計(jì)數(shù)器（ M