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计算机组成原理习题答案第九章

1.外部设备有哪些主要功能?可以分为哪些大类?各类中有哪些典型设备?

解:外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工处理等。外部设备可以分为五大类:输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数/模转换器和键盘-软盘数据站等。2.键盘属于什么设备?它有哪些类型?如何消除键开关的抖动?简述非编码键盘查询键位置码的过程。

解:键盘是计算机系统不可缺少的输入设备。键盘可分为两大类型:编码键盘和非编码键盘。非编码键盘用较为简单的硬件和专门的键盘扫描程序来识别按键的位置。消除键开关抖动的方法分硬件和软件两种。硬件的方法是增设去抖电路;软件的方法是在键盘程序中加入延时子程序,以避开抖动时间。键盘扫描程序查询键位置码的过程为:

①查询是否有键按下。

②查询已按下键的位置。

③按行号和列号求键的位置码。

3 .说明针式打印和字模式打印有何不同?各有什么优缺点?

解:针式打印机利用若干根打印针组成的点阵来构成字符;字模式打印机将各种字符塑压或刻制在印字机构的表面上,印字机构如同印章一样,可将其上的字符在打印纸上印出。针式打印机以点阵图拼出所需字形,不需要固定字模,它组字非常灵活,可打印各种字符和图形、表格和汉字等,字形轮廓一般不如字模式清晰;字模式打印机打印的字迹清晰,但字模数量有限,组字不灵活,不能打印汉字和图形。

4 .什么是随机扫描?什么是光栅扫描?各有什么优缺点?

解:扫描方式有两种:光栅扫描和随机扫描。

在光栅扫描方式中,电子束在水平和垂直同步信号的控制下有规律的扫描整个屏幕。这种方式的控制比较简单,画面质量较好且稳定,但对行扫描频率要求较高。在随机扫描方式中,电子束能在屏幕上进行随机运动,其轨迹随显示内容变化而变化,只在需要显示字符和图形的地方扫描,而不必扫描全屏。这种方式显示速度快、画面清晰,尤其是线条的轮廓十分光滑,一般用于高清晰度的专用图形显示器中,但这种方式的控制比较复杂,而且只能用于字符和图形显示,不适于显示随机图像。

5 .什么是分辨率?什么是灰度级?它们各有什么作用?

解:分辨率由每帧画面的像素数决定,而像素具有明暗和色彩属性。黑白图像的明暗程度称为灰度,明暗变化的数量称为灰度级,分辨率和灰度级越高,显示的图像越清晰、逼真。

6 .某字符显示器,采用7×9点阵方式,每行可显示60个字符,缓存容量至少为1260字节,并采用7位标准编码,试问:

(1)如改用5×7字符点阵,其缓存容量为多少?(设行距、字距不变———行距为5,字距为1。)

(2)如果最多可显示128种字符,上述两种显示方式各需多大容量的字符发生器ROM ?

解:(1)因为显示器原来的缓存为1260B ,每行可显示60个字符,据此可计算出显示器的字符行数:1260÷60=21(行)因为,原字符窗口=8×14=(7+1)×(9+5),现字符窗口=6×12=(5+1)×(7+5)。所以,现显示器每行可显示80个字符,显示器可显示的字符行数为24行。故缓存的容量为80×24=1920B 。

(2)ROM 中为行点阵码

7×9点阵方式:128×9×7=1152×7(位)=1152(字节)5×7点阵方式:128×7×5=896×5(位)=896(字节)注:

为存储方便,每个行点阵码占用一个字节。

7 .某CRT 显示器可显示64种ASCII 字符,每帧可显示64列×25行,每个字符点阵为7×8,即横向7点,字间间隔1点,纵向8点,排间间隔6点,场频50Hz ,采用逐行扫描方式。试问:

(1)缓存容量有多大?

(2)字符发生器(ROM)容量有多大?

(3)缓存中存放的是字符的ASCII 码还是字符的点阵信息?

(4)缓存地址与屏幕显示位置如何对应?

(5)设置哪些计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步?它们的分频关系如何?解:(1)缓存容量:64×25=1.6KB(不考虑显示属性),64×25×2=3.2KB(考虑显示属性)。

(2)字符发生器(ROM)容量=64×8=512B 。

(3)缓存中存放的是字符的ASCII 码。

(4)屏幕显示位置自左至右,从上到下,相应地缓存地址由低到高,每个地址码对应一个字符显示位置。设字符在屏幕上的位置坐标为(X ,Y ),即行地址为X ,列地址为Y ,则缓存地址=X ×80+Y (未考虑显示属性)。

(5)设置4个计数器以控制缓存访问与屏幕扫描之间的同步。它们的分频关系是:

点计数器:8分频(包括横向7点和字间间隔1点)。

字计数器:79分频(包括一行显示64个字符和水平回扫折合的字符数)。

行计数器:14分频(包括纵向8点,排间间隔6点)。

排计数器:26分频(包括显示25排字符和垂直回扫折合的字符排数)。

8 .某CRT 字符显示器,每帧可显示80列×20行,每个字符是7×9点阵,字符窗口9×14,场频为50Hz 。试问:

(1)缓存采用什么存储器,其中存放的内容是什么?容量应为多大?

(2)缓存地址如何安排?若在243号单元存放的内容要显示出来,其屏幕上X 和Y 的坐标应是多少?

(3)字符点阵存放在何处?如何读出显示?

(4)计算出主振频率以及点计数器、字计数器、行计数器、排计数器的分频频率。解:(1)缓存采用随机存储器,其中存放的内容是字符的ASCII 码,容量至少为1600字节(不含显示属性)。

(2)屏幕上最多可显示1600个字符,缓存地址与屏幕显示位置的排号和列号具有对应关系。若要将缓存243号单元存放的内容显示出来,其屏幕上X 和Y 的坐标均为3(从0开始计),即在屏幕的第4行第4列上有字符显示。

(3)字符点阵存放在字库中,根据字符的ASCII 码逐行读出点阵显示。

(4)主振频率=50×21×14×98×9≈12.97MHz 。

点计数器:9分频。字计数器:(80+18)分频。行计数器:14分频。

排计数器:(20+1)分频。

9 .若用CRT 作图形显示器,其分辨率为640×200,沿横向每8点的信息存放在缓存中,场频为60Hz 。试问:

(1)缓存的基本容量是多少?

(2)地址如何安排?

(3)点计数器、字节计数器、行计数器各为多少分频?

(4)它和字符显示器有哪些不同?

解:(1)缓存的基本容量是16000字节(不考虑灰度级)。

(2)缓存地址为行号×80+列号。

(3)点计数器:8分频。

字节计数器:(80+L)分频,其中L 次计数,作为行线逆程回扫折合的字节数。行计数器:(200+M)分频,其中M 次计数,作为场逆程回扫折合的行数。图形显示器和字符显示器不同在于:图形显示器需将每个像素的信息都存放在VRAM 中,而字符显示器只需将要显示的ASCII 码存放在VRAM 中,字符的点阵来自字符发生器ROM 。

10 .某字符显示器分辨率为40列×25行,字符点阵5×7,横向间隔2点,排间间隔4点,问:缓存VRAM 容量至少应多大?应设置哪几级同步计数器?它们的分频关系如何?若要求场频60Hz ,则点频应为多少?何时访问一次VRAM ?地址如何确定?

解:缓存VRAM 容量至少1000字节。

设置4级同步计数器(点计数器、字计数器、行计数器、排计数器),它们的分频分别是点计数器7分频、字计数器(40+L)分频、行计数器(7+4)分频、排计数器(25+M)分频。其中,L 是水平回扫折合的字符数,M 是垂直回扫折合的字符排数。假设L =9,M =1,有:点频=60×26×11×49×7≈5.89(MHz)每隔1.189μs(字符脉冲频率的倒数)访问一次VRAM ,地址由字计数器和排计数器共同提供,其中,字计数器提供低位地址,行计数器提供高位地址。

11 .某图形显示器的分辨率为800×600,若作单色显示且不要求灰度等级,则VRAM 容量至少应多大?应设置哪几级同步计数器?它们的分频关系如何?若要求场频60Hz ,则点频应为多少?何时访问一次VRAM ?地址如何确定?

解:VRAM 容量至少应为60000字节。

设置3级同步计数器(点计数器、字节计数器、行计数器),它们的分频关系分别是点计数器8分频、字节计数器(100+L)分频、行计数器(600+M)分频。其中,L 是行线逆程回扫折合的字节数,M 是场逆程回扫折合的行数。假设L =23,M =10,有:点频=60×610×123×8≈36(MHz)每隔0.22μs 访问一次VRAM ,地址由字节计数器和行计数器共同提供,其中字节计数器提供列号,行计数器提供行号。

12 .水平扫描频率(行频)的单位为kHz ,垂直扫描频率(场频)的单位为Hz ,两者为何相差一千倍?

解:行频又称水平扫描频率,是电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平线条数,以kHz为单位。场频又称垂直扫描频率,是每秒钟屏幕重复绘制显示画面的次数,以Hz 为单位。因为每一场有近千条水平扫描线,所以行频与场频要相差近一千倍。