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第3章 总线、中断与输入输出系统 3.1．简要举出集中式串行链接，定时查询和独立请求3种总线控制方式的优缺点。同时分析硬件产生故障时通讯的可靠性。 答：集中式串行链连接方式。其过程为： 　　所有部件都经公共的“总线请求”线向总线控制器发使用总线申请。 　　当“总线忙”信号未建立时，“总线请求”才被总线控制器响应，送出“总线可用”信号，它串行地通过每个部件。 　　如果某部件未发过“总线请求”，则它将“总线可用”信号往下一部件转，如果某部件发过“总线请求”，则停止“总线可用”信号的传送。 　　该部件建立“总线忙”，并除去“总线请求”，此时该部件获得总线使用权，准备传送数据。 　　数据传送期间，“总线忙”维持“总线可用”的建立。 　　传送完成后，该部件去除“总线忙”信号和“总线可用”信号。 　　当“总线请求”再次建立时，就开始新的总线分配过程。 　　优点：选择算法简单；控制总线数少；可扩充性好；可靠性高。 　　缺点：对“总线可用”线及其有关电路失效敏感，不灵活；总线中信号传送速度慢。 　　集中式定时查询方式，过程： 　　总线上每个部件通过“总线请求”发请求。 　　若“总线忙”信号未建立，则计数器开始计数，定时查询个部件，以确定是谁发的请求。 　　当查询线上的计数值与发出请求的部件号一致时，该部件建立“总线忙”，计数停止，查询也停止。除去“总线请求”，该部件获得总线使用权。 　　“总线忙”维持到数据传送完毕。 　　数据传送完，去除“总线忙”。 　　当“总线请求”线上有新的请求，就开始下一个总线分配过程。 　　优点：优先次序灵活性强；可靠性高。 　　缺点：控制线数较多；扩展性较差；控制较为复杂；总线分配受限于计数信号，不能很高。 　　集中式独立请求方式，过程： 　　每个部件有一对“总线请求”和“总线准许”线。 　　每个部件使用“总线请求”发中请，当“总线已分配”无信号时，总线控制器根据某种算法对同时送来的多个请求进行仲裁，以确定哪个部件使用总线，信号从“总线准许”送回该部件，去除该部件的“总线请求”，建立总线已分配”。 　　获得总线使用权的部件传送数据，直至完毕。 　　数据传送完毕后，除去总线已分配”和“总线准许”，开始新的总线分配。 　　优点：总线分配速度快；灵活；能方便隔离失效部件的请求。 　　缺点：控制线数多；复杂。硬件产生故障时，通信的可靠性分析：串行链接对通信的可靠性，主要表现在“总线可用”线及其有关电路的失效会造成系统整体瘫痪的问题。一旦“总线可用”线出现断路或碰地，其高电平不能顺链往下传送，就会使后面的部件在要求使用总线时，其请求无法得到响应。为了提高可靠性，可对“总线可用”线及其相关电路，采取重复设置两套或多套来解决。定时查询对通信的可靠性要求比串行链接的高。因为总线控制器通过计数，查询到某个出故障的部件时，故障部件不会给出“总线忙”信号，这样，不会影响控制器继续计数，去查询下一个部件，所以整个总线系统的工作不会瘫痪。独立请求对通信的可靠性要求同样比串行链接的高。因为某个部件在发生故障时，不发总线请求，即使发出总线请求，总线控制器也可以通过软件或硬件的措施，将发生故障的部件送来的请求予以屏蔽掉，不让其参与总线的分配。所以，某个部件的故障不会导致整个系统的工作处于瘫痪状态。 3.2. 设中断级屏蔽位“1”对应于开放，“0”对应于屏蔽，各级中断处理程序的中断级屏蔽位设置如下： （见课本） (1)当中断响应优先次序为1→2→3→4时，其中断处理次序是什么? 答：(1)1—3—4—2 中断处理程序 (2)如果所有的中断处理都各需3个单位时间，中断响应和中断返回时间相对中断处理时间少得多。当机器正在运行用户程序时，同时发生第2，3级中断请求，过两个单位时间，又同时发生第1，4级中断请求，试画出程序运行过程示意图。 答： 《南京大学出版社》李学干主编的辅导书 对本题的分析：为了领会中断响应排队器对中断响应优先次序是用硬件固定的，以及通过由操作系统给各中断级服务程序现行程序状态字中的中断级屏蔽位设置不同的状态，可以改变中断处理(完)的次序这两个要点，下图给出了一个中断响应硬件部分的简单逻辑原理示意图。图中略去了某些实现上的具体细节，因为这些已不是本课程要讨论的内容。中断级屏蔽位是程序状态字中的一个组成部分。程序状态字是将散布于系统各部分，反映程序工作时某些关键性硬件的状态，组合在一起所构成的字，有的计算机也称其为处理器状态字或程序换道区。每类程序均在主存中指定一个区域来放置其程序状态字。运行一个程序或进程时，就会将其程序状态字从主存指定单元或区域取出送到分散于系统各部分的寄存器或计数器中，建立起运行此程序或进程的环境。一个程序或进程在退出运行时，也会将反映