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计算机组成原理(蒋本珊)第六章讲解

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2024年3月10日发(作者:求夏雪)

第六章

1 .控制器有哪几种控制方式? 各有何特点?

解:控制器的控制方式可以分为3 种:同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。

同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制,在每个机器周期中产生统一数目

的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单,容易实现;但是对于许多简单指令来说

会有较多的空闲时间,造成较大数量的时间浪费,从而影响了指令的执行速度。异步控制

方式的各项操作不采用统一的时序信号控制,而根据指令或部件的具体情况决定,需要多

少时间,就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费,因而提高了机器的效率,但

是控制比较复杂。联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。

2 .什么是三级时序系统?

解:三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。计算机中每个指令周期划分为若

干个机器周期,每个机器周期划分为若干个节拍,每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。

3 .控制器有哪些基本功能? 它可分为哪几类? 分类的依据是什么?

解:控制器的基本功能有:

(1) 从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置。

(2) 对指令进行译码或测试,产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。

(3) 指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。控制器可分为组合

逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3 类,分类的依据在于控制器的核心—

—— 微操作信号发生器(控制单元CU)的实现方法不同。

4 .中央处理器有哪些功能? 它由哪些基本部件所组成?

解:从程序运行的角度来看,CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上

实施正确的控制。对于冯· 诺依曼结构的计算机而言,数据流是根据指令流的操作而形成

的,也就是说数据流是由指令流来驱动的。中央处理器由运算器和控制器组成。

5 .中央处理器中有哪几个主要寄存器? 试说明它们的结构和功能。

解:CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、

状态信息的,它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。通用寄存器可用来存放原始数据

和运算结果,有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。专用寄存器是专门用来

完成某一种特殊功能的寄存器,如程序计数器PC 、

指令寄存器IR 、存储器地址寄存器MAR 、存储器数据寄存器MDR 、状态标志寄存

器PSWR 等。

6 .某机CPU 芯片的主振频率为8MHz ,其时钟周期是多少μs ? 若已知每个机

器周期平均包含4 个时钟周期,该机的平均指令执行速度为0 .8MIPS ,试问:

(1) 平均指令周期是多少μs ?

(2) 平均每个指令周期含有多少个机器周期?

2024年3月10日发(作者:求夏雪)

第六章

1 .控制器有哪几种控制方式? 各有何特点?

解:控制器的控制方式可以分为3 种:同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。

同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制,在每个机器周期中产生统一数目

的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单,容易实现;但是对于许多简单指令来说

会有较多的空闲时间,造成较大数量的时间浪费,从而影响了指令的执行速度。异步控制

方式的各项操作不采用统一的时序信号控制,而根据指令或部件的具体情况决定,需要多

少时间,就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪费,因而提高了机器的效率,但

是控制比较复杂。联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。

2 .什么是三级时序系统?

解:三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。计算机中每个指令周期划分为若

干个机器周期,每个机器周期划分为若干个节拍,每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。

3 .控制器有哪些基本功能? 它可分为哪几类? 分类的依据是什么?

解:控制器的基本功能有:

(1) 从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置。

(2) 对指令进行译码或测试,产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。

(3) 指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。控制器可分为组合

逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3 类,分类的依据在于控制器的核心—

—— 微操作信号发生器(控制单元CU)的实现方法不同。

4 .中央处理器有哪些功能? 它由哪些基本部件所组成?

解:从程序运行的角度来看,CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上

实施正确的控制。对于冯· 诺依曼结构的计算机而言,数据流是根据指令流的操作而形成

的,也就是说数据流是由指令流来驱动的。中央处理器由运算器和控制器组成。

5 .中央处理器中有哪几个主要寄存器? 试说明它们的结构和功能。

解:CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、

状态信息的,它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。通用寄存器可用来存放原始数据

和运算结果,有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。专用寄存器是专门用来

完成某一种特殊功能的寄存器,如程序计数器PC 、

指令寄存器IR 、存储器地址寄存器MAR 、存储器数据寄存器MDR 、状态标志寄存

器PSWR 等。

6 .某机CPU 芯片的主振频率为8MHz ,其时钟周期是多少μs ? 若已知每个机

器周期平均包含4 个时钟周期,该机的平均指令执行速度为0 .8MIPS ,试问:

(1) 平均指令周期是多少μs ?

(2) 平均每个指令周期含有多少个机器周期?

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