问答题某计算机的CPU主频为500MHz，CPI为5(即执行每条指令平均需5个时钟周期)。假定某外设的数据传输率为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，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求给出计算过程。

问答题在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少?

【正确答案】该外设数据传输率为0.5MB/s，以32位为传输单位，故1s内因外设传输数据而引起的中断次数为
0.5MB/4B=1.25×10⁵(次)
对应的中断服务程序及其他开销共需18+2=20条指令，CPI为5，故1s内用于该外没I/O的时钟周期数为
1.25×10⁵×20×5=1.25×10⁷(个)
CPU主频为500MHz，即1s内共有500M个时钟周期，故用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是
(1.25×10⁷)/(500×10⁶)×100%=2.5%

【答案解析】

问答题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之间没有访存冲突)

【正确答案】该外设的数据传输率为5MB/s，每次DMA传送大小为5000B，故1s内的DMA传输次数为
5MB/5000B=(5×10⁶B)/(5×10³B)=1000(次)
DMA预处理及后处理的总开销为500个时钟周期，故1s内用于该外设传输数据的时钟周期数为
1000×500=5×10⁵(个)
CPU主频为500MHz，故用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是
(5×10⁵)/(500×10⁶)×100%=0.1%

【答案解析】