11. 假设某计算机带有20个终端同时工作，在运行用户程序的同时，能接受来自任意一个
终端输入的字符信息，并将字符回送显示（或打印）。每一个终端的键盘输入部分有一个数码缓冲寄存器RDBRi(i=1~20)，当在键盘上按下某一个键时，相应的字符代码即进入RDBRi，并使它的“完成”状态标志Donei (i=1~20)置1，要等处理器把该字符代码取
走后， Donei标志才置0。每个终端显示（或打印）输出部分也有一个数码缓冲寄存器TDBRi(i=1~20)，并有一个Readyi (i=1~20)状态标志，该状态标志为1时，表示相应的TDBRi是空着的，准备接收新的输出字符代码，当TDBRi接收了一个字符代码后， Readyi标志才置0，并送到终端显示（或打印），为了接收终端的输入信息，处理器为每个终端设计了一个指针PTRi (i=1~20)指向为该终端保留的主存输入缓冲区。处理器采用下列两种方案输入键盘代码，同时回送显示（或打印）。
（1）每隔一固定时间T转入一个状态检查程序DEVCHC，顺序地检查全部终端是否有任何键盘信息要输入，如果有，则顺序完成之。 （2）允许任何有键盘信息输入的终端向处理器发出中断请求。全部终端采用共同的向量
地址，利用它使处理器在响应中断后，转入一个中断服务程序DEVINT，由后者询
问各终端状态标志，并为最先遇到的请求中断的终端服务，然后转向用户程序。 要求画出DEVCHC和DEVINT两个程序的流程图。
显示 TDBRi Readyi 主机 PTRi 键盘 RDBRi Donei
12. 假定某计算机的CPU主频为500MHz，所连接的某个外设的最大数据传输率为20KBps，
该外设接口中有一个16位的数据缓存器，相应的中断服务程序的执行时间为500个时钟周期，则是否可以用中断方式进行该外设的输入输出？假定该外设的最大数据传输率
改为2MBps，则是否可以用中断方式进行该外设的输入输出？ 参考答案：
（1）外设最大传输率为20KBps
每传输完16位进行一次中断处理，因此一秒钟内的中断次数为：20K/2=10K次 中断响应过程就是执行一条隐指令的过程，所用时间相对于中断处理时间（即执行中断服务程序的时间）而言，几乎可以忽略不计，因而整个中断响应并处理的时间大约：(1s / 500MHz)x500=1μs
一秒钟内的中断服务程序执行要用去10K x 1μs = 10ms << 1s 所以可以用中断方式进行该外设的输入输出。
（2）外设最大传输率为2MBps
每传输完16位进行一次中断处理，因此一秒钟内的中断次数为：2M/2=1M次 一秒钟内的中断服务程序执行要用去1M x 1μs = 1s ! 所以不可以用中断方式进行该外设的输入输出。
（另外一种算法：若外设的最大传输率为2MBps，则中断请求的时间间隔为2B/2MBps=1μs。而整个中断响应并处理的时间也是1μs，中断请求的间隔时间小于中断响应和处理时间，也即中断处理还未结束就会有该外设新的中断到来，所以不可以。）
13. 若某计算机有5级中断，中断响应优先级为1>2>3>4>5，而中断处理优先级为
1>4>5>2>3。要求：
（1）设计各级中断处理程序的中断屏蔽位(假设1为屏蔽，0为开放)；
（2）若在运行主程序时，同时出现第2、4级中断请求，而在处理第2级中断过程中，
又同时出现1、3、5级中断请求，试画出此程序运行过程示意图。
参考答案：
（1）1级中断的处理优先级最高，说明1级中断对其他所有中断都屏蔽，其屏蔽字为全1；3级中断的处理优先级最低，所以除了3级中断本身之外，对其他中断全都开放，其屏蔽字为00100。以此类推，得到所有中断屏蔽字：
中断程序级别 中断屏蔽字 1级 2级 3级 4级 5级 第1级 1 1 1 1 1 第2级 0 1 1 0 0 第3级 0 0 1 0 0 第4级 0 1 1 1 1 第5级 0 1 1 0 1
（2）程序运行过程示意图
在运行用户程序时，同时出现2、4级，因为用户程序对所有中断都开放，所以，（1）关中断，在中断响应优先级排队电路中，有2、4两级中断进行排队判优，根据中断响应优先级2>4，因此先响应2级中断。在CPU执行2级中断服务程序过程中，首先保护现场、保护旧屏蔽字、设置新的屏蔽字01100，（2）在中断处理前先开中断。一旦开中断，则马上响应4级中断，因为2级中断处理优先级低于4级中断。则响应并处理4级中断，结束后才回到2级中断服务程序执行；（3）在处理2级中断过程中（此时开中断状态），同时发生了1、3、5级中断，因为2级中断对1、5级中断开放，对3级中断屏蔽，所以只有1和5两级中断进行排队判优，根据中断响应优先级1>5，所以先响应1级中断。因为1级中断处理优先级最高，所以在其处理过程中不会响应任何新的中断请求，直到1级中断处理结束，然后返回2级中断；（4）因为2级中断对5级中断开放，所以在2级中服务程序中执行一条指令后，又转去执行5级中断服务程序，执行完后回到2级中断，（5）在2级中断服务程序执行过程中，虽然3级中断有请求，但是，因为2级中断对3级中断不开放，所以，3级中断一直得不到响应。直到2级中断处理完回到用户程序，才能响应并处理3级中断。
14. 假定某计算机字长16位，没有cache，运算器一次定点加法时间等于100毫微秒，配置
的磁盘旋转速度为每分钟3000转，每个磁道上记录两个数据块，每一块有8000个字节，两个数据块之间间隙的越过时间为2毫秒，主存周期为500毫微秒，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MBps。
（1）磁盘读写数据时的最大数据传输率是多少？
（2）当磁盘按最大数据传输率与主机交换数据时，主存频带空闲百分比是多少？ （3）直接寻址的“存储器-存储器”SS型加法指令在无磁盘I/O操作打扰时的执行时间为
多少？当磁盘I/O操作与一连串这种SS型加法指令执行同时进行时，则这种SS
型加法指令的最快和最慢执行时间各是多少？（假定采用多周期处理器方式，CPU时钟周期等于主存周期）参考答案：
（1） 磁头旋转一周所需要的时间为：60s / 3000 = 20ms
所以读完单个数据块所需时间为：（20 – 2x2）/ 2 = 8ms 所以最大数据传输率为：8000B / 8ms =1×10Bps
（2） 因为总线宽度为16位，而最大数据传输率为1×106Bps，故每隔2B/1MBps =
CPU 主存 DMA 磁盘 6
2000ns需要产生一个DMA请求（准备好16位数据），而主存周期为500ns（在总线上与主存交换16位数据），即每4个存储周期中有一次被DMA挪用，故主存频带空闲比是75%
主存周期 75%
（3） 无I/O打扰时，执行一条直接寻址的SS型加法指令的时间为： 取指500ns+取源500ns+取目500ns+执行500ns+存结果500ns = 2.5 μs
当磁盘I/O操作与一连串这种SS型加法指令同时进行时，则CPU和DMA可能同时要求访问主存，此时DMA优先级高，CPU的访存请求被延迟，从而导致指令执行时间延长。
由此可见，最好的情况是在SS型加法指令执行过程中没有访存冲突，此时最快，需5个存储周期的时间：500nsx5=2.5μs;最坏的情况是有一次访存冲突，此时最慢，需6个存储周期的时间：500nsx6=3μs。
15. 假定某计算机所有指令都可用两个总线周期完成，一个总线周期用来取指令，另一个总
线周期用来存取数据。总线周期为250ns，因而，每条指令的执行时间为500ns。若该计
算机中配置的磁盘上每个磁道有16个512字节的扇区，磁盘旋转一圈的时间是8.192ms，则采用周期挪用法进行DMA传送时，总线宽度为8位和16位的情况下该计算机指令执行速度分别降低了百分之几？ 参考答案：
磁盘存取1个字节数据需要的时间：8.192ms / 16x512B = 1000ns / B = 4个总线周期 总线为8位： 每4个总线周期中要挪用1个进行8位传送，每次挪用都导致指令执行延后
1个周期，即原来要2N个周期完成的指令现在需要2.5N个周期完成，因此降低了0.5/2=25%
磁盘存取2个字节数据需要的时间：8个总线周期
总线为16位：每8个总线周期挪用1次。降低了1/8 = 12.5%。