中断、DMA与CPU占用

考点目标

本课深挖“中断、DMA与CPU占用”。要求你能从真实参数建模、完成逐步计算，并用边界或反例检查答案；只背结论、不写过程不算掌握。

一、严格定义与机制

程序查询由CPU反复检查设备；中断在事件到来时转入服务程序；DMA由控制器在内存与设备间成块传输，CPU负责初始化和完成处理。DMA仍会竞争总线，并非完全无开销。

做题先标对象、单位、位宽和状态。组成原理中同一比特串在有符号、无符号和浮点解释下数值不同；操作系统中同一事件在用户态、内核态和硬件层承担的责任也不同。

二、计算或推演规则

按数据率和每次服务开销估算CPU占用；DMA周期窃取则把被占总线周期从总周期扣除。区分CPU时间、总线时间和设备并行时间。

草稿必须保留中间量。地址题写位段，性能题写路径概率，调度题画时间线或状态表，存储题区分数据块和管理开销。若题目改变前提，应从公式来源重新判断，而不是机械替换数字。

三、带参数例题

某总线无DMA时可达800MB/s，DMA平均每8个周期窃取1个等长周期，则留给CPU相关传输的比例7/8，有效带宽700MB/s。

计算后至少做一种复核：数量级、范围、单位、极端输入或反向代入。若结果违反位宽、地址边界、资源守恒或时间下界，应回到建模步骤查错。

四、高频陷阱

认为DMA期间CPU与总线都完全不受影响，或把中断每字节一次与成块DMA混同。

纠错时写出最小反例，并指出错误发生在定义、条件、运算还是结论。这样面对变式题，才能保持同一推理链。

五、在线验收

本课下方有单选、多选以及数值计算或应用问答。单选检验概念边界，多选检验完整步骤，定量题使用题面真实参数并由后端判分；应用题要求明确同步对象或机制，不接受只写名词。