計算機組成原理題答案,計算機組成原理,習題答案

１ ．控制器有哪幾種控制方式？ 各有何特點？

解：控制器的控制方式可以分為３ 種：同步控制方式、異步控制方式和聯合控制方式。同步控制方式的各項操作都由統一的時序信號控制，在每個機器周期中產生統一數目的節拍電位和工作脈沖。這種控制方式設計簡單，容易實現；但是對于許多簡單指令來說會有較多的空閑時間，造成較大數量的時間浪費，從而影響了指令的執行速度。異步控制方式的各項操作不采用統一的時序信號控制，而根據指令或部件的具體情況決定，需要多少時間，就占用多少時間。異步控制方式沒有時間上的浪費，因而提高了機器的效率，但是控制比較復雜。 聯合控制方式是同步控制和異步控制相結合的方式。

２ ．什么是三級時序系統？

解：三級時序系統是指機器周期、節拍和工作脈沖。計算機中每個指令周期劃分為若干個機器周期，每個機器周期劃分為若干個節拍，每個節拍中設置一個或幾個工作脈沖。

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) 對指令進行譯碼或測試，產生相應的操作控制信號，以便啟動規定的動作。

(３) 指揮并控制CPU 、主存和輸入輸出設備之間的數據流動。

控制器可分為組合邏輯型、存儲邏輯型、組合邏輯與存儲邏輯結合型３ 類，分類的依據在于控制器的核心——— 微操作信號發生器(控制單元CU)的實現方法不同。

４ ．中央處理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所組成？

解：從程序運行的角度來看，CPU 的基本功能就是對指令流和數據流在時間與空間上實施正確的控制。對于馮? 諾依曼結構的計算機而言，數據流是根據指令流的操作而形成的，也就是說數據流是由指令流來驅動的。

５ ．中央處理器中有哪幾個主要寄存器？ 試說明它們的結構和功能。

解：CPU 中的寄存器是用來暫時保存運算和控制過程中的中間結果、最終結果及控制、狀態信息的，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據和運算結果，有的還可以作為變址寄存器、計數器、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，如程序計數器PC 、指令寄存器IR 、存儲器地址寄存器MAR 、存儲器數據寄存器MDR 、狀態標志寄存器PSWR 等。

６ ．某機CPU 芯片的主振頻率為８MHz ，其時鐘周期是多少μs ？ 若已知每個機器周 期平均包含４ 個時鐘周期，該機的平均指令執行速度為０ ．８MIPS ，試問：

(１) 平均指令周期是多少μs ？

(２) 平均每個指令周期含有多少個機器周期？

(３) 若改用時鐘周期為０ ．４μs 的CPU 芯片，則計算機的平均指令執行速度又是多少MIPS ？

(４) 若要得到４０ 萬次／s 的指令執行速度，則應采用主振頻率為多少MHz 的CPU芯片？

解：時鐘周期＝ １ ÷ ８MHz ＝ ０ ．１２５μs

(１) 平均指令周期＝ １ ÷ ０ ．８MIPS ＝ １ ．２５μs

(２) 機器周期＝ ０ ．１２５μs × ４ ＝ ０ ．５μs

平均每個指令周期的機器周期數＝ １ ．２５μs ÷ ０ ．５μs ÷ ４ ＝ ２ ．５

(３) 平均指令執行速度＝ 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算機的取指周期和執行周

總結

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