说明：本章课件（Slide 206–258）没有独立的例题/习题/思考题页，全文唯一的显式设问是 p.221「为什么要设置接口？」（课件同页给出要点），作为原题 1 收录；其余 16 题为按考点补充题。共 17 题：基础 10 题、综合 5 题、拔高 1 题、课件原题 1 题，难度配比约 60% / 30% / 10%。所有事实性内容以课件为准，页码指 Slide 编号。
为什么要设置接口？
解答：
评分要点（六条，课件 p.221）：
综上：接口是主机与外设之间在速度、格式、电平、控制与状态上的"适配层"，没有它主机无法直接驱动外设（课件 p.221–224）。
下列关于 I/O 端口编址的叙述中，正确的是（ ）。
A. 统一编址下端口与主存共用地址空间，CPU 用取数、存数指令访问端口 B. 独立编址下端口与主存共用地址空间，但必须用专门 I/O 指令访问 C. 统一编址要求指令系统中设置专门的 I/O 指令 D. 独立编址下端口地址占用主存地址空间
解答：答案 A。
接口的选址功能由＿＿＿＿实现；传送命令的功能由＿＿＿＿实现；传送数据的功能由＿＿＿＿实现；反映设备状态的功能由＿＿＿＿实现。状态标记中：完成触发器记作＿＿，工作触发器记作＿＿，中断请求触发器记作＿＿，屏蔽触发器记作＿＿。
解答：
依次为：设备选择电路；命令寄存器和命令译码器；数据缓冲寄存器（DBR）；设备状态标记；D；B；INTR；MASK（课件 p.223）。
记忆对照：D = Done（完成）、B = Busy（忙）、INTR = Interrupt Request、MASK = 屏蔽；其中 MASK = 1 表示被屏蔽、INTR = 1 表示有请求（课件 p.231）。
下列接口芯片与类型的对应中，错误的是（ ）。
A. Intel 8255——并行接口、可编程接口、通用接口 B. Intel 8251——串行接口 C. Intel 8212——可编程接口 D. Intel 8259——中断接口；Intel 8257——DMA 接口
解答：答案 C。
写出单个设备程序查询方式的查询流程，指出流程中三类指令各起什么作用，并解释为什么查询方式 CPU 效率低。
解答：
评分要点：
以输入为例，按课件 p.228 的接口电路写出程序查询方式接口工作的六个步骤（①–⑥），并说明工作期间与结束后 D、B 两个触发器的状态。
解答：
六步（课件 p.228）：
触发器状态：设备工作期间 B = 1、D = 0；工作结束后 D = 1、B = 0（与课件图中 D = 1、B = 0 的标注一致，课件 p.228）。CPU 正是靠读状态线（而非数据线）判断可否取数。
INTR = 1 表示＿＿＿＿；MASK = 1 表示＿＿＿＿；完成触发器 D 受＿＿＿＿控制；形成中断请求的条件是 D = ＿＿且 MASK = ＿＿；CPU 侧允许中断触发器 EINT = ＿＿时才允许响应中断，它由＿＿＿＿指令置 1，由＿＿＿＿指令或硬件自动复位清 0。
解答：
依次为：有中断请求；该中断源被屏蔽；设备本身；1；0；1；开中断；关中断（课件 p.231、236）。
注意层次：MASK 是接口中针对单个设备的屏蔽位，EINT 是 CPU 内的总开关；设备请求能否形成看 D 与 MASK，能否被响应还要看 EINT（课件 p.231、236）。
CPU 响应 I/O 中断的条件是什么？在什么时刻响应？为什么不在设备就绪的瞬间立即响应？
解答：
评分要点：
链式排队器中设备 1#–4# 优先级降序排列，排队逻辑为 INTP1 = INTR1，INTP2 = INTR2 ∧ ¬INTR1，INTP3 = INTR3 ∧ ¬INTR1 ∧ ¬INTR2，INTP4 = INTR4 ∧ ¬INTR1 ∧ ¬INTR2 ∧ ¬INTR3（课件 p.232–233，链上输入为反相信号 INTR̄i）。
(1) 若 INTR1 = 0、INTR2 = 1、INTR3 = 1、INTR4 = 1，则 INTP1–INTP4 = ＿＿＿＿； (2) 若 INTR1 = 1、INTR2 = 1，则 INTP2 = ＿＿； (3) 若四个请求同时为 1，被服务的是＿＿号设备。
解答：
(1) INTP1 = 0；INTP2 = 1 ∧ ¬0 = 1；INTP3 = 1 ∧ ¬0 ∧ ¬1 = 0；INTP4 = 1 ∧ ¬0 ∧ ¬1 ∧ ¬1 = 0。即 0、1、0、0。 (2) INTP2 = 1 ∧ ¬1 = 0（高优先级 1# 的请求封锁了 2#）。 (3) 1# 设备：INTP1 = 1，其余全被封锁为 0。
结论：链式排队器中只有"无更高优先级请求"的那一级输出才有效，优先级由链上位置决定（课件 p.232–233）。
按课件 p.234 的主存布局（12H 单元：JMP 200；13H 单元：JMP 300；14H 单元：JMP 400；200 为打印机服务程序入口、300 为显示器服务程序入口）：
(1) 排队器输出经设备编码器得到向量地址 00010011B，求中断服务程序的入口地址及对应设备； (2) 打印机中断的向量地址是多少（二进制与十六进制）？ (3) 说明"向量地址"与"入口地址"的区别。
解答：
(1) 00010011B = 13H；查主存 13H 单元内容为 JMP 300；故入口地址 = 300，对应显示器服务程序（课件 p.234）。 (2) 打印机入口为 200，存放 JMP 200 的单元是 12H，故向量地址 = 12H = 00010010B（课件 p.234）。 (3) 向量地址由硬件（设备编码器对排队器输出编码）产生，是中断向量表的表项地址；入口地址是服务程序第一条指令的地址，需执行向量地址单元中的跳转指令才能得到。硬件向量法 = 硬件产生向量地址 → 再由向量地址找到入口地址（课件 p.234）。
(1) 中断服务程序流程分哪四步？程序断点与寄存器内容分别由谁保护？ (2) 中断隐指令完成哪三件事？ (3) 写出单重中断与多重中断的服务程序流程，指出两者差别。
解答：
(1) 四步：保护现场 → 中断服务（设备服务）→ 恢复现场 → 中断返回（课件 p.238）。程序断点的保护由中断隐指令完成；寄存器内容的保护用进栈指令（恢复用出栈指令）（课件 p.238）。 (2) 中断隐指令（中断周期内硬件自动完成）：程序断点进栈；关中断；向量地址 → PC（课件 p.239）。 (3) 单重：保护现场 → 设备服务 → 恢复现场 → 开中断 → 中断返回；多重：保护现场 → 开中断 → 设备服务 → 恢复现场 → 中断返回（课件 p.239）。差别：单重不允许中断现行服务程序，故直到返回前才开中断；多重允许级别更高的中断源打断现行服务程序，故保护现场后立即开中断（课件 p.238–239）。
下列关于 DMA 与主存交换数据方式的叙述中，错误的是（ ）。
A. 停止 CPU 访问主存方式控制简单，但传送期间 CPU 处于不工作状态或保持状态，未充分发挥 CPU 对主存的利用率 B. 周期挪用方式下，若 CPU 与 DMA 同时请求访存，CPU 将总线控制权让给 DMA C. 交替访问方式把 CPU 工作周期分为 C1、C2，C1 专供 DMA 访存、C2 专供 CPU 访存，不需要申请建立和归还总线使用权 D. 周期挪用方式下，整个数据块传送期间 CPU 必须停止执行现行程序
解答：答案 D。
(1) 写出 DMA 接口中 AR、WC、DAR、BR 的名称与作用，以及 DREQ、DACK、HRQ、HLDA 四个信号的方向。 (2) 预处理阶段 CPU 要预置哪些信息？ (3) 以输入为例写出数据传送的七步（①–⑦），并说明数据块何时结束、结束后做什么。
解答：
(1) AR：主存地址寄存器，存主存地址，每字自动 +1；WC：字计数器，自动 +1，溢出信号送中断机构；DAR：设备地址寄存器；BR：数据缓冲寄存器（课件 p.247）。信号方向：DREQ 设备 → DMA；DACK DMA → 设备；HRQ DMA → CPU（总线请求）；HLDA CPU → DMA（总线响应）（课件 p.247）。 (2) 预处理：CPU 用几条 I/O 指令预置传送方向（入/出）、设备地址 → DAR、主存地址 → AR、传送字数 → WC，并启动设备（课件 p.248）。 (3) 七步：① 设备送一个字到 BR；② 设备发 DREQ；③ DMA 发 HRQ；④ CPU 回 HLDA 让出总线；⑤ AR 送主存地址到地址总线；⑥ DMA 发 DACK；⑦ BR 经数据线送主存，同时 AR +1、WC +1（课件 p.250）。WC 溢出表示数据块传送结束，中断机构向 CPU 发中断请求，转后处理（课件 p.249–250）。后处理由中断服务程序完成：校验送入主存的数是否正确、是否继续用 DMA、测试传送过程是否正确（错则转诊断程序）（课件 p.252）。
某系统有三类外设：① 键盘（低速、随机按键、每次数据量小）；② 磁盘（高速、成批传送大数据块）；③ 一组始终就绪的简单开关量输入（随时可读、无需准备）。请为每类设备选择最合适的传送控制方式（程序查询/程序中断/DMA），并结合 CPU 效率与硬件成本说明理由。
解答：
评分要点：
完成下表（课件 p.255）：
| 比较项 | 中断方式 | DMA 方式 |
|---|---|---|
| (1) 数据传送 | ＿＿ | ＿＿ |
| (2) 响应时间 | ＿＿ | ＿＿ |
| (3) 处理异常情况 | ＿＿ | ＿＿ |
| (4) 中断请求用于 | ＿＿ | ＿＿ |
| (5) 优先级 | ＿＿ | ＿＿ |
解答：
| 比较项 | 中断方式 | DMA 方式 |
|---|---|---|
| (1) 数据传送 | 程序 | 硬件 |
| (2) 响应时间 | 指令执行结束 | 存取周期结束 |
| (3) 处理异常情况 | 能 | 不能 |
| (4) 中断请求用于 | 传送数据 | 后处理 |
| (5) 优先级 | 低 | 高 |
（课件 p.255。）记忆口诀：中断"程序搬数、指令末响应、能处理异常、为搬数而中断、优先级低"；DMA 相反，且其中断只为后处理。
设主存存取周期为 0.5 μs，DMA 每挪用一次总线传送一个字。某设备每 10 μs 准备好一个字并发出一次 DMA 请求。
(1) 采用周期挪用方式，CPU 被 DMA 占用的时间比例是多少？ (2) 若改用停止 CPU 访问主存方式连续传送 1000 个字，CPU 将停止工作多长时间？ (3) 对该设备而言哪种方式对 CPU 影响更小？为什么？
解答：
(1) 每 10 μs 发生一次挪用，每次占用 1 个存取周期 0.5 μs。 比例 = 0.5 μs ÷ 10 μs = 0.05 = 5%。 即 CPU 仅有 5% 的时间被暂停访存，其余 95% 时间继续执行现行程序（课件 p.244 原理）。 (2) 停止 CPU 方式下整块传送期间 CPU 不工作： 停止时间 = 1000 字 × 0.5 μs/字 = 500 μs = 0.5 ms（课件 p.243 原理）。 (3) 周期挪用影响更小：该设备占空比低（每 10 μs 才一个字），周期挪用只让 CPU 损失 5% 时间；而停止 CPU 方式在传送的 500 μs 内 CPU 完全停摆。故低速/间歇设备宜用周期挪用，停止 CPU 方式只适合不太在乎 CPU 停机的成批高速传送场合（课件 p.243–244）。
多路型 DMA 接口同时接打印机、磁盘、磁带。参数与课件 p.258 一致：每次 DMA 服务（传送一个字）占 5 μs；磁盘每 30 μs 发一次请求、磁带每 45 μs 发一次请求、打印机只在开始发一次请求；三者首次请求均在 t = 0 到达；优先级：打印机 > 磁盘 > 磁带（由课件时序图读得）；服务不可抢占（一旦开始须完成本次 5 μs）。
(1) 推导 0–100 μs 内各次服务的顺序与起止时刻（T1–T8），并与课件 p.258 对照； (2) 求该段时间内 DMA 占用总线的时间比例； (3) 验证是否有请求丢失，并据此说明多路型 DMA"逻辑上多设备同时工作"的含义。
解答：
(1) 逐时刻推导（请求到达时刻：打印机 0；磁盘 0、30、60、90；磁带 0、45、90）：
| 服务 | 设备 | 起–止 (μs) | 说明 |
|---|---|---|---|
| T1 | 打印机 | 0–5 | t=0 三请求齐到，优先级最高者先 |
| T2 | 磁盘 | 5–10 | 剩磁盘、磁带，磁盘优先 |
| T3 | 磁带 | 10–15 | 只剩磁带 |
| T4 | 磁盘 | 30–35 | 磁盘第 2 次请求到达 |
| T5 | 磁带 | 45–50 | 磁带第 2 次请求到达 |
| T6 | 磁盘 | 60–65 | 磁盘第 3 次请求到达 |
| T7 | 磁盘 | 90–95 | t=90 磁盘第 4 次与磁带第 3 次同时到，磁盘优先 |
| T8 | 磁带 | 95–100 | 接着服务磁带 |
顺序 T1 打印机 → T2 磁盘 → T3 磁带 → T4 磁盘 → T5 磁带 → T6 磁盘 → T7 磁盘 → T8 磁带，与课件 p.258 图中 T1–T8 完全一致。 (2) 占用比例 = 8 次 × 5 μs ÷ 100 μs = 40 ÷ 100 = 40%。 (3) 无丢失：磁盘各次请求均在到达时刻立即被服务（等待 0）；磁带 t=0 的请求等待 10 μs、t=45 的等待 0、t=90 的等待 5 μs，均远小于其 45 μs 的请求间隔，即每个请求都在下一请求到来前服务完毕，故不丢失。含义：多路型 DMA 物理上接多台设备、逻辑上允许它们"同时"工作——各设备按自身速率独立发请求，接口以时间片轮转方式为它们服务（分时复用一条 DMA 通路），只要总负载不超过总线能力就不丢请求（课件 p.257–258）。本题总负载 40% < 100%，故安全。