(1) 第一问。程序定时向缓存端口查询数据，由于缓存端口大小有限，必须在传输完端口大小的数据时访问端口，以防止部分数据没有被及时读取而丢失。设备A的数据传输率为2MBps，设备A准备32位数据所用时间为32bit/2MBps=4B/2MBps=2μs，所以最多每隔2μs必须查询一次。

第二问。

方法一：通过时间计算

因为计算机的主频为500MHz，时钟周期为2ns，CPI为4，平均执行一条指令需要2ns×4=8ns，每次输入/输出都至少执行10条指令，所以每次输入/输出需要CPU时间为8ns×10=80ns，又因为根据第一问，设备A最多每隔2μs必须查询一次，所以CPU用于设备A输入输出的时间占CPU总时间的百分比至少是80ns/2μs=4%。

方法二：通过频率计算

因为计算机CPI为4，每次输入/输出都至少执行10条指令，所以每次输入/输出都至少需要4×10=40个时钟周期，又因为根据第一问，设备A最多每隔2μs必须查询一次，即每秒的查询次数至少是1s/2μs=0.5M，所以CPU每秒用于设备A输入/输出的时钟周期数至少为40×0.5M=20M，又因为计算机的主频为500MHz，即每秒有500M个时钟周期，所以CPU用于设备A输入输出的时间占CPU总时间的百分比至少是20M/500M=4%。

(2) 方法一：通过时间计算

因为计算机的主频为500MHz，时钟周期为2ns，在中断I/O方式下，若每次中断响应和中断处理的总时钟周期数至少为400，则每次中断响应和中断处理的时间至少为2ns×400=800ns。这时只需判断设备B准备32位数据要多久，如果准备数据的时间小于中断响应和中断处理的时间，那么数据就会被刷新、造成丢失。设备B的数据传输率为40MBps，设备B准备32位数据所用时间为32bit/40MBps=4B/40MBps=100ns<800ns。因此，设备B不适合采用中断I/O方式。

方法二：通过频率计算

因为计算机的主频为500MHz，即每秒有500M个时钟周期，在中断I/O方式下，若每次中断响应和中断处理的总时钟周期数至少为400，计算机的处理中断的频率至多为500MHz/400=1.25MHz。这时只需计算设备B可以多少次将数据送入32位数据缓冲寄存器的频率。如果设备B可以多少次将数据送入32位数据缓冲寄存器的频率大于计算机的处理中断的频率，那么数据就会被刷新、造成丢失。设备B的数据传输率为40MBps，设备B可以多少次将数据送入32位数据缓冲寄存器的频率为40MBps/32bit=40MBps/4B=10MHz>1.25MHz。因此，设备B不适合采用中断I/O方式。

(3) 在DMA方式中，只有预处理和后处理需要CPU处理，数据的传送过程是由DMA控制。

方法一：通过时间计算

因为计算机的主频为500MHz，时钟周期为2ns，CPU用于DMA预处理和后处理的总时钟周期数为500，所以每次DMA预处理和后处理的时间为2ns×500=1μs。设备B每次DMA传送的数据块大小1000B，设备B的数据传输率为40MBps，设备每次DMA传送的时间（包含DMA预处理和后处理的时间）为1000B/40MBps=25μs，CPU用于设备B输入/输出的时间占CPU总时间的百分比最大是1μs/25μs=4%。

方法二：通过频率计算

设备B每次DMA传送的数据块大小1000B，设备B的数据传输率为40MBps，设备B每秒DMA次数至多为40MB/1000B=0.04M，CPU用于DMA预处理和后处理的总时钟周期数为500，CPU每秒用于设备B输入/输出的时钟周期至多为0.04M×500=20M，因为计算机的主频为500MHz，即每秒有500M个时钟周期，CPU用于设备B输入/输出的时间占CPU总时间的百分比最大是20M/500M=4%。