1、22-122-1n設某機有設某機有4級中斷級中斷A、B、C、D，其硬件排隊優先次序為，其硬件排隊優先次序為ABCD，現要求，現要求將中斷處理次序改為將中斷處理次序改為DBAC：n(1)下表中各級中斷程序的屏蔽位應如何設置下表中各級中斷程序的屏蔽位應如何設置(“0”為允許，為允許，“1”為屏蔽，為屏蔽，CPU狀態時屏蔽碼為狀態時屏蔽碼為0000)？n(2)請按下圖所示時間軸給出的設備中斷請求時刻，畫出請按下圖所示時間軸給出的設備中斷請求時刻，畫出CPU執行的軌跡，執行的軌跡，A、B、C、D中斷服務程序的時間寬度為中斷服務程序的時間寬度為20usn(3)若若ABCD四個設備同時請求中斷，畫出四個設

2、備同時請求中斷，畫出CPU執行的軌跡執行的軌跡 屏蔽碼屏蔽碼服務程序服務程序設備設備ABCDA設備服務程序設備服務程序B設備服務程序設備服務程序C設備服務程序設備服務程序D設備服務程序設備服務程序0 10 20 30 40 50 55 60 70 80C B D A B1 1n參考課件例題參考課件例題(slide 50)22-222-2n用多路用多路DMA控制器控制磁盤、磁帶、打印機控制器控制磁盤、磁帶、打印機3個設備同時個設備同時工作。磁盤、磁帶、打印機分別以工作。磁盤、磁帶、打印機分別以30us、45us、150us的的間隔向控制器發間隔向控制器發DMA請求，假設請求，假設DMA控制器每完

3、成一次控制器每完成一次DMA傳送所需要的時間是傳送所需要的時間是5us。當打印機從。當打印機從0時刻開始請時刻開始請求，磁盤和磁帶同時從求，磁盤和磁帶同時從20us時刻開始請求，畫出多路時刻開始請求，畫出多路DMA控制器的時空圖。控制器的時空圖。n參考課件參考課件slide 7522-322-3n某計算機系統字長某計算機系統字長32位，包括兩個選擇通道和一個字節多路通道，每個選擇位，包括兩個選擇通道和一個字節多路通道，每個選擇通道上連接了兩臺磁盤機和兩臺磁帶機；字節多路通道上連接了兩臺行式打通道上連接了兩臺磁盤機和兩臺磁帶機；字節多路通道上連接了兩臺行式打印機，兩臺讀卡機，印機，兩臺讀卡機，1

4、0臺終端。假定各個設備的數據傳輸速率如下：臺終端。假定各個設備的數據傳輸速率如下：磁盤機：磁盤機：800KB/s磁帶機：磁帶機：200KB/s行打印機：行打印機：6.6KB/s讀卡機：讀卡機：1.2KB/s 終端：終端：1KB/s 計算該計算機系統的最大計算該計算機系統的最大I/O數據傳輸速率數據傳輸速率解解：（：（1）選擇通道的最大傳輸速率為該通道上連接的最快設備的速率）選擇通道的最大傳輸速率為該通道上連接的最快設備的速率800KB/s（2）字節多路通道上的最大傳輸速率為通道上各設備速率之和：）字節多路通道上的最大傳輸速率為通道上各設備速率之和：26.621.210125.6KB/s (3)

5、系統的最大系統的最大IO數據傳輸速率為各通道速率之和：數據傳輸速率為各通道速率之和：1625.6KB/s22-422-4n假定硬盤傳輸數據以假定硬盤傳輸數據以32位的字為單位，數據傳輸速率為位的字為單位，數據傳輸速率為1MB/s, CPU的時鐘的時鐘頻率為頻率為500MHzn(1)程序查詢的輸入輸出方式，一個查詢操作需要程序查詢的輸入輸出方式，一個查詢操作需要100個時鐘周期，假定進行個時鐘周期，假定進行足夠的查詢以避免數據丟失，求足夠的查詢以避免數據丟失，求CPU為為I/O查詢所花費的時間比率。查詢所花費的時間比率。n(2)用中斷方式進行控制，每次傳輸用于中斷中斷處理的開銷為用中斷方式進行控

6、制，每次傳輸用于中斷中斷處理的開銷為100個時鐘周個時鐘周期，求中斷開銷的時間比率期，求中斷開銷的時間比率n(3)采用采用DMA控制進行輸入輸出操作，假定控制進行輸入輸出操作，假定DMA的啟動操作需要的啟動操作需要1000個時鐘個時鐘周期，周期，DMA完成時處理中斷需要完成時處理中斷需要500個時鐘周期，如果平均傳輸數據長度為個時鐘周期，如果平均傳輸數據長度為4KB，問在硬盤工作時處理器將用多少時間比率進行輸入輸出，忽略，問在硬盤工作時處理器將用多少時間比率進行輸入輸出，忽略DMA申請使用總線的的影響。申請使用總線的的影響。解解：(1)每傳送一次數據（每傳送一次數據（32位）的時間間隔為：位）

7、的時間間隔為：4/1M s，為避免數據丟失，為避免數據丟失，CPU至多間隔至多間隔4/1M s時間就要查詢一次，查詢一次所花的時間為時間就要查詢一次，查詢一次所花的時間為100/500M s。比率為。比率為5%（2）中斷時，同（）中斷時，同（1），每），每4/1M s要中斷一次，中斷處理所花時間為要中斷一次，中斷處理所花時間為100/500M s,比率為比率為5% (3)傳輸傳輸4KB數據的時間為數據的時間為4K/1M s, 在此期間只要在此期間只要1次次DMA啟動和后處理，啟動和后處理，時間時間1500/500Ms。所占比率約。所占比率約0.075% 22-522-5n某計算機的某計算機的C

8、PU主頻主頻500MHz,CPI為為5(每條指令平均需要每條指令平均需要5個時鐘周期個時鐘周期)。假定某設備的數據傳輸率為。假定某設備的數據傳輸率為0.5MB/s，采用，采用中斷方式與主機進行數據傳送，以中斷方式與主機進行數據傳送，以32位為傳輸單位，對應位為傳輸單位，對應的中斷服務程序包含的中斷服務程序包含18條指令，中斷服務的其它開銷相當條指令，中斷服務的其它開銷相當于于2條指令的執行時間。條指令的執行時間。n(1)在中斷方式下，在中斷方式下，CPU用于該外設用于該外設I/O的時間整個的時間整個CPU時時間的百分比是多少？間的百分比是多少？n(2)當該外設的數據傳輸率達到當該外設的數據傳輸

9、率達到5MB/s時，改用時，改用DMA方式傳方式傳送數據。假設每次送數據。假設每次DMA傳送大小為傳送大小為5000B，且，且DMA預處理預處理和后處理的總開銷為和后處理的總開銷為500個時鐘周期，則個時鐘周期，則CPU用于該外設用于該外設I/O的時間占整個的時間占整個CPU時間的百分比是多少？時間的百分比是多少？(假設假設DMA與與CPU之間沒能訪存沖突之間沒能訪存沖突)第第22-522-5題參考答案題參考答案n某計算機的某計算機的CPU主頻主頻500MHz,CPI為為5(每條指令平均需要每條指令平均需要5個時鐘周期個時鐘周期)。假定某設備的數據傳輸率為。假定某設備的數據傳輸率為0.5MB/

10、s，采用，采用中斷方式與主機進行數據傳送，以中斷方式與主機進行數據傳送，以32位為傳輸單位，對應位為傳輸單位，對應的中斷服務程序包含的中斷服務程序包含18條指令，中斷服務的其它開銷相當條指令，中斷服務的其它開銷相當于于2條指令的執行時間。條指令的執行時間。n(1)在中斷方式下，在中斷方式下，CPU用于該外設用于該外設I/O的時間整個的時間整個CPU時時間的百分比是多少？間的百分比是多少？n傳輸速率中，傳輸速率中，1MB106Bn以以1秒為單位，外設在秒為單位，外設在1秒內需要傳送秒內需要傳送0.5MB數據，每次中斷數據，每次中斷傳送傳送4B，因此需要中斷，因此需要中斷0.5*106/4=1.2

11、5*105次次n每次中斷需要相當于每次中斷需要相當于20條指令的執行時間，每條指令的執行條指令的執行時間，每條指令的執行時間為時間為1/(100M)秒秒,因此，每次中斷需要時間為因此，每次中斷需要時間為1/(5M)秒秒n1秒內秒內CPU用于用于IO的時間為的時間為1.25*105/(5*106)=0.025秒，占秒，占2.5%。第第22-522-5題參考答案（續）題參考答案（續）n某計算機的某計算機的CPU主頻主頻500MHz,CPI為為5(每條指令平均需要每條指令平均需要5個時鐘周個時鐘周期期)。假定某設備的數據傳輸率為。假定某設備的數據傳輸率為0.5MB/s，采用中斷方式與主機進行，采用中

12、斷方式與主機進行數據傳送，以數據傳送，以32位為傳輸單位，對應的中斷服務程序包含位為傳輸單位，對應的中斷服務程序包含18條指令，條指令，中斷服務的其它開銷相當于中斷服務的其它開銷相當于2條指令的執行時間。條指令的執行時間。n(2)當該外設的數據傳輸率達到當該外設的數據傳輸率達到5MB/s時，改用時，改用DMA方式傳送數據。方式傳送數據。假設每次假設每次DMA傳送大小為傳送大小為5000B，且，且DMA預處理和后處理的總開銷預處理和后處理的總開銷為為500個時鐘周期，則個時鐘周期，則CPU用于該外設用于該外設I/O的時間占整個的時間占整個CPU時間的時間的百分比是多少？百分比是多少？(假設假設DMA與與CPU之間沒能訪存沖突之間沒能訪存沖突)n以以1秒為單位，秒為單位，1秒內傳輸秒內傳輸5MB