《计算机组成原理》期末考卷分析：主机与外设交互

"这是一份关于计算机组成原理的期末考试卷，包含了简答题，主要涉及计算机系统中I/O外设与主机的交互、控制信号、数据传输过程等内容。" 在计算机组成原理中，主机与I/O外设之间的交互是至关重要的。I/O外设与主机之间的反馈线主要用于传递设备状态信息，确保数据传输的正确性和及时性。例如，CPU通过BG信号询问I/O接口是否准备好传输，当接口收到请求后，通过BS信号回应CPU，表明其正在占用总线。同样，DMA方式中，外设通过DREQ向CPU申请直接访问主存，而HRO信号则用于确认DMA传输的请求。此外，接口电路的状态线，如'ready'和'busy'，提供了设备当前操作的状态反馈。 控制单元CU（Control Unit）是CPU的核心部分，负责生成并发送各种控制信号以协调整个系统的运行。对主存，CU会发出R/W信号指示读写操作，并通过片选信号CS选择特定的内存单元。对ALU（算术逻辑单元），CU会设置运算器工作方式控制信号S1-S4来决定执行何种运算，并提供运算所需的时钟脉冲。对外设，CU会发送查询信号如INTR（中断请求）和HLDA（持有信号）来请求或响应外设的操作。 在主存和I/O外设直接通信时，通常需要增设数据总线，并采用DMA方式，这样外设可以直接与主存交换数据，而无需CPU介入，提高数据传输效率。 图2描述了同步式数据输入传输过程。在这个过程中，总线传输周期分为4个时钟周期： 1. T1: 主模块发送地址，确定要访问的设备。 2. T2: 主模块发出读命令，告知从模块准备接收数据。 3. T3: 从模块响应，提供数据到总线。 4. T4: 主模块撤销读命令，从模块撤销数据，结束本次传输。 地址信号需要保持一个总线周期，这是因为总线在不同时间可能服务不同的设备，保持地址稳定能确保数据被正确写入指定设备。读命令在地址信号之后出现是因为先定位到设备，再发出读操作，避免读取错误的数据。如果这个过程发生在CPU与输出设备之间，传输流程基本相同，只是读写方向相反，即CPU会发送数据到输出设备，而输出设备在接收到数据后会给出响应信号。