发布时间 : 星期三 文章计算机组成原理答案(第二版)更新完毕开始阅读99ad80b70e22590102020740be1e650e53eacf70
C 011 请按下图所示时间轴给出得设备请求中断得时刻,画出CPU执行程序得轨迹。设Ａ、Ｂ、C中断服务程序得执行时间均为2０? s。
解：A、Ｂ、C设备得响应优先级为A最高、B次之、C最低，处理优先级为A最高、Ｃ次之、B最低.CPU执行程序得轨迹图如下：
?第九章
２、 控制单元得功能就是什么？其输入受什么控制?
答:控制单元得主要功能就是发出各种不同得控制信号。其输入受时钟信号、指令寄存器得操作码字段、标志与来自系统总线得控制信号得控制。
３、 什么就是指令周期、机器周期与时钟周期？三者有何关系？ 答：ＣPＵ每取出并执行一条指令所需得全部时间叫指令周期;
机器周期就是在同步控制得机器中，执行指令周期中一步相对完整得操作（指令步)所需时间,通常安排机器周期长度等于主存周期;
时钟周期就是指计算机主时钟得周期时间,它就是计算机运行时最基本得时序单位，对应完成一个微操作所需时间,通常时钟周期等于计算机主频得倒数。 4、 能不能说机器得主频越快,机器得速度就越快，为什么？
解：不能说机器得主频越快,机器得速度就越快。因为机器得速度不仅与主频有关，还与数据通路结构、时序分配方案、AＬU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关，要瞧综合效果。
5、 设机器A得主频为8MＨz，机器周期含4个时钟周期，且该机得平均指令执行速度就是0、4MIPS,试求该机得平均指令周期与机器周期,每个指令周期中含几个机器周期？如果机器B得主频为12ＭＨz,且机器周期也含4个时钟周期,试问B机得平均指令执行速度为多少ＭIＰS？
解:先通过A机得平均指令执行速度求出其平均指令周期,再通过主频求出时钟周期，然后进一步求出机器周期。Ｂ机参数得算法与A机类似.计算如下：
A机平均指令周期=1/０、4MIPS＝2、５μs A机时钟周期=１/８ＭHz＝125ｎs
Ａ机机器周期=１２5ｎｓ×４=500ns=0、5μｓ
A机每个指令周期中含机器周期个数=2、5μｓ÷0、5μs＝5个 B机时钟周期 =1／1２MHz?83ns B机机器周期 =83ｎｓ×4=３3２ns
设Ｂ机每个指令周期也含5个机器周期,则: B机平均指令周期=３32ns×５=1、66μs
B机平均指令执行速度=1/1、66μｓ=0、６MIPＳ 结论：主频得提高有利于机器执行速度得提高。
6、 设某机主频为8MＨz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有4个机器周期，试问该机得平均指令执行速度为多少MIPＳ?若机器主频不变,但每个机器周期平均含4个时钟周期,每条指令平均有4个机器周期，则该机得平均指令执行速度又就是多少MIPＳ?由此可得出什么结论?
解:先通过主频求出时钟周期，再求出机器周期与平均指令周期，最后通过平均指令周期得倒数求出平均指令执行速度。计算如下：
时钟周期=1/8MHz=０、125×１0ｓ
—6-６
机器周期=0、125×1０s×2=0、25×10ｓ
—６—６
平均指令周期=０、25×10s×4＝10ｓ
—6
平均指令执行速度=1/10s=1MIPS
-６—６
当参数改变后：机器周期= 0、125×10ｓ×4=０、5×1０s
—６-6
平均指令周期＝0、5×１0s×4＝2×1０ｓ
-6
平均指令执行速度＝1／（２×10ｓ） ＝0、5MIＰS 结论:两个主频相同得机器,执行速度不一定一样。
７、 某CPU得主频为1０MHz,若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期，该机得平均指令执行速度为1MIPS,试求该机得平均指令周期及每个指令周期含几个机器周期？若改用时钟周期为0、４μs得CPU芯片，则计算机得平均指令执行速度为多少ＭＩPＳ?若要得到平均每秒8０万次得指令执行速度，则应采用主频为多少得ＣPU芯片？
解:先通过主频求出时钟周期时间,再进一步求出机器周期与平均指令周期。
—6
时钟周期＝1/1０MHz＝0、1×10s
-6－6
机器周期=0、1×10ｓ×4＝0、４×1０s
—6
平均指令周期=１/1MＩＰS=10s
-6-6
每个指令周期所含机器周期个数=10s /０、4×10s =２、５个 当芯片改变后:机器周期=0、4μs×4＝1、6μs 平均指令周期=1、6μs×２、5=4μs
平均指令执行速度＝1／4μs=０、25MＩPS
若要得到平均每秒80万次得指令执行速度，则：
－6
平均指令周期=1／０、8MIPＳ＝１、２5×10=1、25μs 机器周期=1、25μs÷2、5=0、5μs 时钟周期= 0、5μｓ÷4＝０、1２5μs CPU主频=1/0、125μs＝８MHｚ
8、 某计算机得主频为6ＭHｚ，各类指令得平均执行时间与使用频度如下表所示,试计算该机得速度(单位用MIPS表示）,若上述CPU芯片升级为1０ＭHz,则该机得速度又为多少？
指令类别 平均指令执行时间 存取 0、6μｓ 35% 加、减、比较、转移 乘除 0、8μs 其它 －6
１1、４μｓ 0μｓ ５% 15％ 使用频度 45％ 解: （１)指令平均运行时间 ＝（0、6×0、35+０、8×０、45＋1０×０、05+1、4×0、15）μｓ= 1、28μs
机器平均运行速度 = 1/1、28μs≈０、78MIＰS
（2）时钟周期 = 1/6MHz≈0、167μs
指令平均运行周期数 = 1、28μs ÷0、167μｓ≈7、6６CPI 若ＣPU芯片升级为1０MHz,时钟周期 = 1/1０MHz=0、1μs 指令平均运行时间 = 0、1μs×7、６6＝0、7６6μs 机器平均运行速度 = １/０、7６6μs≈１、3MＩPS
１0、 试比较同步控制、异步控制与联合控制得区别。
答：同步控制就是指任何一条指令或指令中任何一个微操作得执行都就是事先确定得,并且都受同一基准时标得时序信号所控制得方式。异步控制无基准时标信号，微操作得时序就是
由专门得应答线路控制,即控制单元发出执行某一微操作得控制信号后，等待执行部件完成了该操作后发回“回答”或“结束\信号，再开始新得微操作。联合控制就是同步控制与异步控制相结合得方式，即大多数操作(如CPU内部各操作）在同步时序信号得控制下进行,少数时间难以确定得微操作（如涉及Ｉ/O操作）采用异步控制。
１1、 设CPＵ内部结构如图9、4所示，此外还设有B、C、D、Ｅ、H、L六个寄存器，它们各自得输入与输出端都与内部总线相通,并分别受控制信号控制(如Bi为寄存器Ｂ得输入控制;Bｏ为Ｂ得输出控制)。要求从取指令开始，写出完成下列指令所需得全部微操作与控制信号.
(1）ADD B,Ｃ ((B）＋(C） ?B) (2)SUＢ A，Ｈ (（AC）-(H） ?AC)
解:先画出相应指令得流程图,然后将图中每一步数据通路操作分解成相应得微操作,再写出同名得微命令即可。
?（1) AＤＤ B，Ｃ指令流程及微命令序列如下：
PC→BUS→MAR取指周期PCo,MARiMARo,MDRiMDRo,IRi+1Bo,YiCo,ALUiYo, + ,ZiZo,Bi
M(MAR)→MDRMDR→BUS→IRPC+1→PCB→BUS→YC→BUS→ALUY-BUS→ZZ→BUS→AC执行周期 (2) SUB A，Ｈ指令流程及微命令序列如下：
PC→BUS→MAR取指周期PCo,MARiMARo,MDRiMDRo,IRi+1ACo,YiHo,ALUiACo, - ,ZiZo,ACi
M(MAR)→MDRMDR→BUS→IRPC+1→PCAC→BUS→YH→BUS→ALUAC-BUS→ZZ→BUS→AC执行周期13、 设CPU内部结构如图9、４所示，此外还设有R１~R4四个寄存器,它们各自得输入与输出端都与内部总线相通,并分别受控制信号控制（如R２ｉ为寄存器Ｒ2得输入控制;Ｒ２o为Ｒ2得输出控制）。要求从取指令开始，写出完成下列指令所需得全部微操作与控制信号。 (1)ＡＤD Ｒ2，R4 ; ((R2）＋（（R4）) ?R2,寄存器间接寻址） (2）SＵＢ R1，mｅm ; (（R1)-(（mem）） ?R１,存储器间接寻址） 解:（1）ＡDＤ R２，R４得指令周期信息流程图及微操作控制信号如下：
PC→BUS→MAR取指周期PCo,MARiMARo,1→R,MDRiMDRo,IRi+1R4o,IRiIRo,MARiMARo,1→R,MDRiMDRo,YiR2o,ALUiYo, + ,ZiZo,R2i
M(MAR)→MDRMDR→BUS→IRPC+1→PC间址周期R4→BUS→Ad（IR）Ad（IR）→MARM(MAR)→MDR执行周期MDR→BUS→YR2→BUS→ALUBUS+Y→ZZ→BUS→R2 (２）SＵＢ R1，mem指令周期信息流程图及微操作控制信号如下：