作业八：输入输出设备与输入输出系统

1、系统总线是计算机中连接各种输入输出设备和主存储器的数据传输通道。它的作用是将各个部件之间的信息传递，并提供统一的接口标准，使得不同的设备可以相互通信。总线可以根据传输的数据位数和传输速率的不同进行分类，常见的有数据总线、地址总线和控制总线。总线的特点包括并行传输、共享性、复用性和扩展性。

2、同步总线是指在数据传输过程中有一个统一的时钟信号来控制数据的传输，数据的发送和接收方需要根据时钟信号的边沿来进行数据的采样和稳定。异步总线则是指数据发送和接收方之间没有统一的时钟信号，通过特定的协议和控制信号来完成数据的传输。同步总线的特点是传输速度快，但对时钟稳定性要求高；异步总线对时钟稳定性要求低，但传输速度相对较慢。

3、RS-232串行接口的四个应答信号分别是RTS（Request To Send）、CTS（Clear To Send）、DSR（Data Set Ready）和DTR（Data Terminal Ready）。RTS信号用于通知对方可以发送数据，CTS信号用于对方通知自己可以发送数据，DSR信号表示设备准备好接收数据，DTR信号表示本设备准备好发送数据。这四个信号的作用是保证数据的准确传输和协调发送和接收设备之间的通信。

4、ISA总线（Industry Standard Architecture）是早期个人计算机中使用的一种总线标准，传输速度较慢但兼容性较好；EISA总线（Extended Industry Standard Architecture）是对ISA总线的扩展，提供了更高的传输速率和更多的设备支持；PCI总线（Peripheral Component Interconnect）是一种现代计算机中使用的高速总线标准，支持热插拔和高带宽传输。这三种总线的工作特点分别适应了不同时代个人计算机的需求，提供了不同的传输速度和设备支持能力。

5、SCSI总线（Small Computer System Interface）是一种用于连接外部存储设备和计算机的接口标准。SCSI总线具有并行传输和高带宽的特点，可以连接多个外设，并且支持热插拔功能。它通常用于连接高性能外部存储设备，如硬盘驱动器、光盘驱动器和磁带机等。SCSI总线还具有高度的灵活性和可扩展性，可以满足不同应用场景下的需求。

6、CPU与外设以程序查询方式传送数据的原理是通过轮询的方式询问外设的状态，并根据外设的状态来执行相应的数据传输操作。CPU会周期性地向外设发送查询命令，外设在接收到查询命令后会将自己的状态信息返回给CPU，CPU根据收到的状态信息判断是否需要进行数据传输，如果需要则启动数据传输操作。这种方式需要CPU花费较多的时间和资源来查询外设的状态，因此在实时性要求较高的应用场景下可能不适用。

7、中断是计算机中的一种机制，用于处理紧急事件或外部设备的请求。中断可以打断CPU当前的执行任务，转而执行与中断相关的处理程序。设置中断的目的是为了提高系统的响应速度和并发性，使CPU能够及时响应外部设备的请求，并进行相应的处理。中断处理过程可以简要描述为以下几个步骤：中断请求、中断响应、中断向量定位、中断服务程序执行、中断返回。

8、中断允许是指CPU允许中断请求信号打断正常的执行流程，而中断屏蔽是指CPU暂时屏蔽中断请求信号，不被打断。中断优先级是用于确定多个中断请求同时发生时，CPU应该先响应哪个中断的一种机制。中断嵌套是指在处理一个中断的过程中，发生了另一个中断请求，此时CPU会先暂停当前中断的处理，转而处理新的中断请求。当新的中断请求处理完后，CPU再回到原来中断的处理过程中继续执行。

9、中断隐指令是一种特殊的机器指令，它可以在执行过程中自动发出中断请求。中断周期是指CPU在接收到中断请求信号后，完成中断服务程序的执行所需要的时间。中断周期包括中断请求的检测、中断响应的时间、中断向量的定位、中断服务程序的执行和中断返回的时间。在中断周期中，CPU会暂停当前的执行任务，转而处理中断请求，并根据中断类型跳转到相应的中断服务程序中执行相应的操作。

10、设置"存储器直接访问"（Direct Memory Access，DMA）方式传送数据是为了减轻CPU的负担，提高数据传输的效率。DMA可以使外设直接和主存储器进行数据传输，而不需要CPU的干预。DMA的工作原理是在外设和主存储器之间设置一个DMA控制器，当外设需要进行数据传输时，可以向DMA控制器发送传输请求，DMA控制器在得到CPU的许可后，可以直接读取或写入数据到主存储器，完成数据传输的过程。这样可以节省了CPU的时间和资源，提高了数据传输的效率。