計(jì)算機(jī)組成原理題答案,計(jì)算機(jī)組成原理,習(xí)題答案

１ ．控制器有哪幾種控制方式？ 各有何特點(diǎn)？

解：控制器的控制方式可以分為３ 種：同步控制方式、異步控制方式和聯(lián)合控制方式。同步控制方式的各項(xiàng)操作都由統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)控制，在每個(gè)機(jī)器周期中產(chǎn)生統(tǒng)一數(shù)目的節(jié)拍電位和工作脈沖。這種控制方式設(shè)計(jì)簡單，容易實(shí)現(xiàn)；但是對(duì)于許多簡單指令來說會(huì)有較多的空閑時(shí)間，造成較大數(shù)量的時(shí)間浪費(fèi)，從而影響了指令的執(zhí)行速度。異步控制方式的各項(xiàng)操作不采用統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)控制，而根據(jù)指令或部件的具體情況決定，需要多少時(shí)間，就占用多少時(shí)間。異步控制方式?jīng)]有時(shí)間上的浪費(fèi)，因而提高了機(jī)器的效率，但是控制比較復(fù)雜。 聯(lián)合控制方式是同步控制和異步控制相結(jié)合的方式。

２ ．什么是三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)？

解：三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)是指機(jī)器周期、節(jié)拍和工作脈沖。計(jì)算機(jī)中每個(gè)指令周期劃分為若干個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期劃分為若干個(gè)節(jié)拍，每個(gè)節(jié)拍中設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)工作脈沖。

３ ．控制器有哪些基本功能？ 它可分為哪幾類？ 分類的依據(jù)是什么？

解：控制器的基本功能有：

(１) 從主存中取出一條指令，并指出下一條指令在主存中的位置。

(２) 對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測試，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。

(３) 指揮并控制CPU 、主存和輸入輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。

控制器可分為組合邏輯型、存儲(chǔ)邏輯型、組合邏輯與存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型３ 類，分類的依據(jù)在于控制器的核心——— 微操作信號(hào)發(fā)生器(控制單元CU)的實(shí)現(xiàn)方法不同。

４ ．中央處理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所組成？

解：從程序運(yùn)行的角度來看，CPU 的基本功能就是對(duì)指令流和數(shù)據(jù)流在時(shí)間與空間上實(shí)施正確的控制。對(duì)于馮? 諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)而言，數(shù)據(jù)流是根據(jù)指令流的操作而形成的，也就是說數(shù)據(jù)流是由指令流來驅(qū)動(dòng)的。

５ ．中央處理器中有哪幾個(gè)主要寄存器？ 試說明它們的結(jié)構(gòu)和功能。

解：CPU 中的寄存器是用來暫時(shí)保存運(yùn)算和控制過程中的中間結(jié)果、最終結(jié)果及控制、狀態(tài)信息的，它可分為通用寄存器和專用寄存器兩大類。通用寄存器可用來存放原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果，有的還可以作為變址寄存器、計(jì)數(shù)器、地址指針等。專用寄存器是專門用來完成某一種特殊功能的寄存器，如程序計(jì)數(shù)器PC 、指令寄存器IR 、存儲(chǔ)器地址寄存器MAR 、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器MDR 、狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSWR 等。

６ ．某機(jī)CPU 芯片的主振頻率為８MHz ，其時(shí)鐘周期是多少μs ？ 若已知每個(gè)機(jī)器周 期平均包含４ 個(gè)時(shí)鐘周期，該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度為０ ．８MIPS ，試問：

(１) 平均指令周期是多少μs ？

(２) 平均每個(gè)指令周期含有多少個(gè)機(jī)器周期？

(３) 若改用時(shí)鐘周期為０ ．４μs 的CPU 芯片，則計(jì)算機(jī)的平均指令執(zhí)行速度又是多少M(fèi)IPS ？

(４) 若要得到４０ 萬次／s 的指令執(zhí)行速度，則應(yīng)采用主振頻率為多少M(fèi)Hz 的CPU芯片？

解：時(shí)鐘周期＝ １ ÷ ８MHz ＝ ０ ．１２５μs

(１) 平均指令周期＝ １ ÷ ０ ．８MIPS ＝ １ ．２５μs

(２) 機(jī)器周期＝ ０ ．１２５μs × ４ ＝ ０ ．５μs

平均每個(gè)指令周期的機(jī)器周期數(shù)＝ １ ．２５μs ÷ ０ ．５μs ÷ ４ ＝ ２ ．５

(３) 平均指令執(zhí)行速度＝ １

０ ．４ × ４ × ２ ．５ ＝ ０ ．２５MIPS

(４) 主振頻率＝ ４MHz

７ ．以一條典型的單地址指令為例，簡要說明下列部件在計(jì)算機(jī)的取指周期和執(zhí)行周

總結(jié)

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