Lecture22输入输出系统-三种典型输入输出方式-作业参考说课.ppt

22-1 设某机有4级中断A、B、C、D，其硬件排队优先次序为ABCD，现要求将中断处理次序改为DBAC： (1)下表中各级中断程序的屏蔽位应如何设置(“0”为允许，“1”为屏蔽，CPU状态时屏蔽码为0000)？ (2)请按下图所示时间轴给出的设备中断请求时刻，画出CPU执行的轨迹，A、B、C、D中断服务程序的时间宽度为20us (3)若ABCD四个设备同时请求中断，画出CPU执行的轨迹 屏蔽码 服务程序 设备 A B C D A设备服务程序 B设备服务程序 C设备服务程序 D设备服务程序 0 10 20 30 40 50 55 60 70 80 C B D A B 1 参考课件例题(slide 50) 22-2 用多路DMA控制器控制磁盘、磁带、打印机3个设备同时工作。磁盘、磁带、打印机分别以30us、45us、150us的间隔向控制器发DMA请求，假设DMA控制器每完成一次DMA传送所需要的时间是5us。当打印机从0时刻开始请求，磁盘和磁带同时从20us时刻开始请求，画出多路DMA控制器的时空图。 参考课件slide 75 22-3 某计算机系统字长32位，包括两个选择通道和一个字节多路通道，每个选择通道上连接了两台磁盘机和两台磁带机；字节多路通道上连接了两台行式打印机，两台读卡机，10台终端。假定各个设备的数据传输速率如下： 磁盘机：800KB/s 磁带机：200KB/s 行打印机：6.6KB/s 读卡机：1.2KB/s 终端：1KB/s 计算该计算机系统的最大I/O数据传输速率 解：（1）选择通道的最大传输速率为该通道上连接的最快设备的速率800KB/s 　　（2）字节多路通道上的最大传输速率为通道上各设备速率之和：2＊6.6＋2＊1.2＋10＊1＝25.6KB/s (3)系统的最大IO数据传输速率为各通道速率之和：1625.6KB/s 22-4 假定硬盘传输数据以32位的字为单位，数据传输速率为1MB/s, CPU的时钟频率为500MHz (1)程序查询的输入输出方式，一个查询操作需要100个时钟周期，假定进行足够的查询以避免数据丢失，求CPU为I/O查询所花费的时间比率。 (2)用中断方式进行控制，每次传输用于中断中断处理的开销为100个时钟周期，求中断开销的时间比率 (3)采用DMA控制进行输入输出操作，假定DMA的启动操作需要1000个时钟周期，DMA完成时处理中断需要500个时钟周期，如果平均传输数据长度为4KB，问在硬盘工作时处理器将用多少时间比率进行输入输出，忽略DMA申请使用总线的的影响。 解：(1)每传送一次数据（32位）的时间间隔为：4/1M s，为避免数据丢失，CPU至多间隔4/1M s时间就要查询一次，查询一次所花的时间为100/500M s。比率为5% 　　（2）中断时，同（1），每4/1M s要中断一次，中断处理所花时间为100/500M s,　比率为5% (3)传输4KB数据的时间为4K/1M s, 在此期间只要1次DMA启动和后处理，时间1500/500Ms。所占比率约0.075% 22-5 某计算机的CPU主频500MHz,CPI为5(每条指令平均需要5个时钟周期)。假定某设备的数据传输率为0.5MB/s，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其它开销相当于2条指令的执行时间。 (1)在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间整个CPU时间的百分比是多少？ (2)当该外设的数据传输率达到5MB/s时，改用DMA方式传送数据。假设每次DMA传送大小为5000B，且DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？(假设DMA与CPU之间没能访存冲突) 第22-5题参考答案 某计算机的CPU主频500MHz,CPI为5(每条指令平均需要5个时钟周期)。假定某设备的数据传输率为0.5MB/s，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其它开销相当于2条指令的执行时间。 (1)在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间整个CPU时间的百分比是多少？ 传输速率中，1MB＝106B 以1秒为单位，外设在1秒内需要传送0.5MB数据，每次中断传送4B，因此需要中断0.5*106/4=1.25*105次 每次中断需要相当于20条指令的执行时间，每