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100ns，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8000B，两个数据块之间间隙的越过时间为2ms，主存周期为500ns，存储器总线宽度为16位，总线带宽为

admin2014-04-17 66

问题假定某计算机字长16位，没有Cache，运算器一次定点加法时间等于100ns，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8000B，两个数据块之间间隙的越过时间为2ms，主存周期为500ns，存储器总线宽度为16位，总线带宽为4MB／s。
直接寻址的“存储器一存储器”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，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)?

选项

答案无I／O打扰时，执行一条直接寻址的SS型加法指令的过程如图4—15所示，包括取指令、取源操作数1、取目的操作数(源操作数2)、执行、写结果，因此执行时间为5×500ns=2．5μs。此时，每个指令周期所包含的5个主存周期中，只有执行阶段不访问主存，所以主存频带空闲百分比是20％(图中箭头处即一条指令的第一个主存周期开始)。 [*] 当磁盘I／O操作与一连串这种SS型加法指令同时进行时，可能因为CPU和DMA同时访存而使指令的执行时间被延长。每次DMA请求要求挪用一个主存周期来访问主存，同时CPU执行指令时也要求访问主存，当两者发生冲突时，DMA优先级高，CPU的访存请求被延迟。因为每隔2000ns产生一个DMA请求，所以每4个主存周期必定有一个被DMA所挪用。此时，主存周期的占用情况如图4-16所示。 [*] 由图4-16可知，最好的情况是在SS型加法指令执行过程中没有访存冲突(如图4—16中最开始的一个指令周期)，此时最快，指令执行时间为2．5μs；最坏的情况是有一次访存冲突(如图4—16中第二个指令周期)，此时最慢，指令执行时间为2．5μs+500ns=3μs。

解析

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