43.（8分）某计算机的CPU主频为 500Mz，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）?
【参考答案及解析】
（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。 1秒钟内用于中断的开销∶100×125000=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∶ 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5000B，1秒钟内需产生的DMA次数∶5MB/5 000 B=1 000. CPU 用于DMA 处理的总开销∶1000×500=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∶0.5M/500M=0.1%。
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（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。 1秒钟内用于中断的开销∶100×125000=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∶ 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5000B，1秒钟内需产生的DMA次数∶5MB/5 000 B=1 000. CPU 用于DMA 处理的总开销∶1000×500=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∶0.5M/500M=0.1%。
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