2009-2015年计算机组成原理考研大题

本站小编 免费考研网/2016-07-31

43.(8 分)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。
(1)    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?
(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。假定每次 DMA 传送块大小为 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)
43.解答:
(1)    按题意,外设每秒传送 0.5MB,中断时每次传送 4B。中断方式下,CPU 每次用于数据传送的时钟周期为 5×18+5×2=100。
为达到外设 0.5MB/s 的数据传输率,外设每秒申请的中断次数为 0.5MB/4B=125 000。
1s 内用于中断的开销为 100×125 000=12 500 000=12.5M 个时钟周期。
CPU 用于外设 I/O 的时间占整个 CPU 时间的百分比为 12.5M/500M=2.5%。
(2)    当外设数据传输率提高到 5MB/s 时,改用 DMA 方式传送,每次 DMA 传送 5 000B,
1s 内需产生的 DMA 次数为 5MB/5 000B=1 000。
CPU 用于 DMA 处理的总开销为 1 000×500=500 000=0.5M 个时钟周期。
CPU 用于外设 I/O 的时间占整个 CPU 时间的百分比为 0.5M/500M=0.1%。
【评分说明】
如果考生只给出正确的计算结果,未给出计算过程,每个给 2 分。

44.(13 分)某计算机字长为 16 位,采用 16 位定长指令字结构,部分数据通路结构如图 A-2 所示,图中所有控制信号为 1 时表示有效、为 0 时表示无效。例如,控制信号 MDRinE 为 1 表示允许数据从 DB 打入 MDR,MDRin 为 1 表示允许数据从内总线打入 MDR。假设
MAR 的输出一直处于使能状态。加法指令“ADD (R1),R0”的功能为(R0)+((R1))→(R1),即将 R0 中的数据与 R1 的内容所指主存单元的数据相加,并将结果送入 R1 的内容所指主存单元中保存。
 

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