综合题

假定CPU主频为50 MHz， CPI为4。设备D采用异步串行通信方式向主机传送7位ASCII字符，通信规程中有1位奇校验位和1位停止位，从D接收启动命令到字符送入I/O端口需要0.5 ms。请回答下列问题，要求说明理由。

问答题

每传送一个字符，在异步串行通信线上共需传输多少位?在设备D持续工作过程中，每秒钟最多可向I/0端口送入多少个字符?

【正确答案】

每传送一个 ASCII 字符，需要传输的位数有 1 位起始位、7 位数据位（ASCII 字符占 7 位）、1 位奇校验位和 1 位停止位，故总位数为 1+7+1+1=10。
I/O 端口每秒钟最多可接收 1000/0.5=2000 个字符。

【答案解析】

问答题

设备D采用中断方式进行输入/输出，示意图如下：

【正确答案】

一个字符传送时间包括：设备 D 将字符送 I/O 端口的时间、中断响应时间和中断服务程序前 15 条指令的执行时间。时钟周期为 1/(50MHz)=20ns，设备 D 将字符送 I/O 端口的时间为 0.5ms/20ns=2.5×104 个时钟周期。一个字符的传送时间大约为 2.5×104+10+15× 4=25070 个时钟周期。完成 1000 个字符传送所需时间大约为 1000×25070=25070000 个时钟周期。
CPU 用于该任务的时间大约为 1000×(10+20×4)=9×104 个时钟周期。在中断响应阶段，CPU 主要进行以下操作：关中断、保护断点和程序状态、识别中断源。

【答案解析】