1、上机操作题-试卷 53 及答案解析(总分：10.00，做题时间：90 分钟)一、基本操作题(总题数：1，分数：4.00)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。（分数：4.00）(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?（分数：2.00）_(2).当该外设的数据传输率达到
2、5MB/s 时，改用 DMA 方式传送数据。假定每次 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)。（分数：2.00）_二、简单应用题(总题数：1，分数：2.00)1.在测温系统中要完成采样、转换和显示等任务。采样过程把从传感器上得到的整型微电压值存入一个缓冲区，转换过程把微电压值从缓冲区中取出，计算转换成温度值再存入该缓冲区，显示过程把缓冲区中的温度值取出并显示。试用 PV 操作实现三个过程共享缓冲区的同步问题。（分数：2.00）
3、_三、综合应用题(总题数：1，分数：4.00)多个进程共享一个文件，其中只读文件的称为读者，其中只写文件的称为写者。读者可以同时读，但是写者只能独立地写。（分数：4.00）(1).说明进程间的相互制约关系，应设立哪些信号量?（分数：2.00）_(2).用 P、V 操作写出其同步算法。（分数：2.00）_上机操作题-试卷 53 答案解析(总分：10.00，做题时间：90 分钟)一、基本操作题(总题数：1，分数：4.00)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 3
4、2 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。（分数：4.00）(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?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在中断方式下，每 32 位(4B)被中断一次，故每秒中断为： 0.5M，B/4B=0.510 6 /4=12.510 4 次 因为中断服务程序包含 18 条指令，一辛断服务的其他开销相当于 2 条指令的执行时间，且执行每条指令平均需 5 个时钟周期 所以，1 秒之内用于中断的时钟周期数为： (18+2)512
5、.510 4 =12.510 6 因为计算机的 CPU 主频为 500MHz，故 CPU 用于中断的时间占整个 CPU 时间的百分比是： (12.510 6 )/(50010 6 )100%=2.5%)解析：(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)。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在 DMA 方式下，每秒进行 DMA 操作为： 5M
6、B/5000B=510 6 /5000=110 3 次 因为 DMA 预处理和后处理的总开销为 500 个时钟周期，所以 1 秒之内用于 DMA 操作的时钟周期数为： 500110 3 =510 5 故 DMA 方式下，占整个 CPU 时间的百分比是： (510 5 )/(50010 6 )100%=0.1%)解析：二、简单应用题(总题数：1，分数：2.00)1.在测温系统中要完成采样、转换和显示等任务。采样过程把从传感器上得到的整型微电压值存入一个缓冲区，转换过程把微电压值从缓冲区中取出，计算转换成温度值再存入该缓冲区，显示过程把缓冲区中的温度值取出并显示。试用 PV 操作实现三个过程共享缓
7、冲区的同步问题。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：本题类似于两个生产者消费者问题。采样过程相当于生产者，转换过程相当于消费者，显示过程为消费者，而转换过程还充当生产者。为此设立三个信号量：SS 表示采集的微电压值能否存入缓冲区，初值为 1；SC 表示缓冲区中是否有微电压值要转换成温度值，初值为 0；sD 表示缓冲区是否有温度值要显示，初值为 0。解决此同步问题的程序段为： Begin Ss,sc,sd:semaphore; Buffer:integer; ss:=1; sc:=0; sd:=0; Cobegin Process sample; Begin L1:get a sample
8、; P(ss); buffer:=sample; V(sc); goto L1; End Proeess convert; Begin L2:P(sc); take a sample from buffer; convert the sample to temperature; buffer:=temperature; v(sd)； goto L2; End process display; Begin L3:p(sd); take a temperature from buffer; display the temperature; goto L3; End Coend End)解析：三、综
9、合应用题(总题数：1，分数：4.00)多个进程共享一个文件，其中只读文件的称为读者，其中只写文件的称为写者。读者可以同时读，但是写者只能独立地写。（分数：4.00）(1).说明进程间的相互制约关系，应设立哪些信号量?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：进程间的制约关系有三类：一是读者进程之间运行读；二是读者进程与写者进程之间必须互斥；三是写者进程之间必须互斥。)解析：(2).用 P、V 操作写出其同步算法。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：用 P、V 操作的同步算法如下： Begin Integer mutex1，mutex2，rc; mutex1:=1; mutex2:=1; rc:=0; Cobegin Reader; Begin P(mutex1); rc:=rc+1; if rc_1 then p(mutex2); V(mutex1); Reading the file; rc:=rc-1; if rc=0 then V(mutex2); V(mutex1); End Writer: Begin p(mutex2); Writing the file; V(mutex2); End Coend End)解析：
