问答题
一个CPU一个I／O设备、一个存储器M通过共享总线互连，总线宽度为1个字。CPU执行的最大速度为10
6
条指令／秒，平均一条指令需5个机器周期，且3次使用存储器总线。存储器读／写操作需1个机器周期。假设CPU连续执行后台程序，它需用指令执行速度95％的速度，但不要求有任何I／O指令。又假定机器周期等于总线周期。现在要求I／O设备用来传送一个数据块到存储器M，或由M到I／O设备。
(1)如果采用I／0查询方式，I／O设备传输每一个字需CPU执行两条指令，估算经过I／O设备的最大可能的数据传输率。
(2)如果采用DMA方式，估算数据传输率。
【正确答案】正确答案：(1)按题意，画出系统组成框图如图10．8所示：
设机器周期为T，按题意，存取周期=总线周期=机器周期=TCPU最大速度为10
6
条指令／秒，平均每条指令执行时间为5T后台程序速度为10
6
条指令／秒×95％=0．95×10
6
条指令／秒后台每条指令执行时间t
1
为 t
1
=
×10
－6
s=5T 所以 T=
×10
－6
s CPU用于I／O操作的程序速度为10
6
条指令／秒×0．05=0．05×10
6
条指令／秒I／O操作每条指令执行时间 t
2
=
s=20×10
－6
s I／O操作传送一个字需2条指令，传送一个数据块(m个字)所需总时间设为t t=2×t
2
×m=2×20×10
－6
×m=40m×10
－6
s I／O数据传输率r=1／t=
字／s (2)I／O设备采用DMA方式 不考虑DMA预置所花时间，只考虑存储器到I／O的数据块(m字)传送。假设采用实发式DMA(CPU停止工作)，一旦有DMA请求，传送一个数据块(m字)所需总时间t为： t=(存取周期+总线周期)×m=2Tm=2×
×10
－6
×ms I／O数据传输率r=1／t=
设机器周期为T，按题意，存取周期=总线周期=机器周期=TCPU最大速度为10
6
条指令／秒，平均每条指令执行时间为5T后台程序速度为10
6
条指令／秒×95％=0．95×10
6
条指令／秒后台每条指令执行时间t
1
为 t
1
=
×10
－6
s=5T 所以 T=
×10
－6
s CPU用于I／O操作的程序速度为10
6
条指令／秒×0．05=0．05×10
6
条指令／秒I／O操作每条指令执行时间 t
2
=
s=20×10
－6
s I／O操作传送一个字需2条指令，传送一个数据块(m个字)所需总时间设为t t=2×t
2
×m=2×20×10
－6
×m=40m×10
－6
s I／O数据传输率r=1／t=
字／s (2)I／O设备采用DMA方式 不考虑DMA预置所花时间，只考虑存储器到I／O的数据块(m字)传送。假设采用实发式DMA(CPU停止工作)，一旦有DMA请求，传送一个数据块(m字)所需总时间t为： t=(存取周期+总线周期)×m=2Tm=2×
×10
－6
×ms I／O数据传输率r=1／t=
【答案解析】