(一)硬體由CPU、記憶體以及I/O設備互相連接所組成。I/O設備是否能直接連接到CPU和記憶體的匯流排（Bus）？說明其理由。（10分）

I/O設備不能直接連接到CPU和記憶體的匯流排。以下是其理由：

匯流排速度不匹配：I/O設備通常運作在較低的速度，而CPU和記憶體運作在更高的速度。匯流排是用於數據和指令傳輸的通信通道，具有特定的頻寬和時脈。由於I/O設備的速度較低，直接連接到CPU和記憶體的匯流排可能導致通信速度不協調，降低整個系統的效能。
不同的數據和控制需求：CPU和記憶體對於數據和控制信號的需求與I/O設備不同。CPU和記憶體通常需要高速的數據和精確的控制信號，而I/O設備可能需要更多的控制和介面訊息。直接連接I/O設備到CPU和記憶體的匯流排可能無法滿足這些不同的需求。
匯流排位址和保護：匯流排通常使用位址和保護機制來區分不同的資源和設備。CPU和記憶體的位址空間和保護與I/O設備的位址空間和保護是分開的。直接連接I/O設備到CPU和記憶體的匯流排可能破壞這種位址和保護機制，使系統容易受到不正當的訪問或干擾。

因此，為了確保系統的效能、數據一致性和安全性，I/O設備通常通過特定的控制器或介面與CPU和記憶體連接。這些控制器或介面處理I/O設備和CPU、記憶體之間的通信，並提供速度匹配、位址保護和適當的控制信號轉換等功能。這種結構確保了系統的正確運作並確保I/O設備的正確整合。

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