第章習(xí)題答案

習(xí)題51、中央處理器有哪些基本功能？由哪些基本部件組成？2、什么是指令周期、CPU周期和時(shí)鐘脈沖周期？三者有何關(guān)系？3、參見(jiàn)圖5.1所示的數(shù)據(jù)通路。畫出存數(shù)指令“STOIRs，(Rd)”的指令周期流程圖，其含義是將源寄存器Rs的內(nèi)容傳送至(Rd)為地址的主存單元中。4、參見(jiàn)圖5.13所示的數(shù)據(jù)通路。畫出取數(shù)指令“LDA(Rs)，Rd”的指令周期流程圖，其含義是將(Rs)為地址的主存單元的內(nèi)容傳送至目的寄存器Rd。標(biāo)出相應(yīng)的微操作控制信號(hào)序列。5、參見(jiàn)圖5.15所示的數(shù)據(jù)通路。畫出加法指令“ADDRd，(mem)”的指令周期流程圖，其含義是將Rd中的數(shù)據(jù)與以mem為地址的主存單元的內(nèi)容相加，結(jié)果傳送至目的寄存器Rd。6、假設(shè)CPU結(jié)構(gòu)如圖5.56所示，其中有一個(gè)累加寄存器AC、一個(gè)狀態(tài)條件寄存器和其它4個(gè)寄存器，各部分之間的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向。要求：(1)標(biāo)明圖中a、b、c、d這4個(gè)寄存器的名稱；(2)簡(jiǎn)述指令從主存取出到產(chǎn)生控制信號(hào)的數(shù)據(jù)通路；(3)簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)在運(yùn)算器和主存之間進(jìn)行存/取訪問(wèn)的數(shù)據(jù)通路。圖5.56CPU結(jié)構(gòu)圖7、簡(jiǎn)述程序與微程序、指令與微指令的區(qū)別。8、微命令有哪幾種編碼方法，它們是如何實(shí)現(xiàn)的？9、簡(jiǎn)述機(jī)器指令與微指令的關(guān)系。10、某機(jī)的微指令格式中有10個(gè)獨(dú)立的控制字段C0～C9，每個(gè)控制字段有Ni個(gè)互斥控制信號(hào)，Ni的值如下：請(qǐng)回答：(1)如果這10個(gè)控制字段，采用編碼表示法，需要多少控制位？(2)如果采用完全水平型編碼方式，需要多少控制位？11、假設(shè)微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式如下：μA4=P2·ZF·T4μA3=P1·IR15·T4μA2=P1·IR14·T4μA1=P1·IR13·T4μA0=P1·IR12·T4其中μA4～μA0為微地址寄存器的相應(yīng)位，P1和P2為判別標(biāo)志，ZF為零標(biāo)志，IR15～I(xiàn)R12為指令寄存器IR的相應(yīng)位，T4為時(shí)鐘脈沖信號(hào)。試說(shuō)明上述邏輯表達(dá)式的含義，畫出微地址轉(zhuǎn)移邏輯圖。12、已知某機(jī)采用微程序控制方式，其控制存儲(chǔ)器容量為512×48位。微指令字長(zhǎng)為48位，微程序可在整個(gè)控制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制微程序轉(zhuǎn)移的條件共4個(gè)（直接控制），微指令采用水平型格式，如圖5.57所示。圖5.57微指令格式(1)微指令格式中的三個(gè)字段分別應(yīng)為多少位？(2)畫出圍繞這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。13、從供選擇的答案中，選出正確答案填入題中的橫線上。微指令分成水平型微指令和A兩類。B可同時(shí)執(zhí)行若干個(gè)微操作，所以執(zhí)行指令的速度比C快。在串行方式的微程序控制器中，取下一條微指令和執(zhí)行本條微指令在時(shí)間上是D進(jìn)行的，而微指令之間是E執(zhí)行的。實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令功能的微程序一般是存放在F中的，而用戶可寫的存儲(chǔ)器則由G組成。供選擇的答案如下：A～C：①微指令；②微操作；③水平型微指令；④垂直型微指令。D，E：①順序；②重疊。F，G：①隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）；②只讀存儲(chǔ)器（ROM）。14、水平型微指令和垂直型微指令的含義是什么？它們各有什么特點(diǎn)？15、簡(jiǎn)述微程序控制器與硬連線控制器的相同點(diǎn)與差別，并分別說(shuō)明兩種操作控制器的一般組成。16、什么叫并行性？粗粒度并行與細(xì)粒度并行有何區(qū)別？17、并行性有哪兩重含義？實(shí)現(xiàn)并行處理技術(shù)主要有哪幾種形式？18、造成流水線斷流的因素主要有哪些？分別給出它們的解決方法。19、從供選擇的答案中，選出正確答案填入題中的橫線上。某機(jī)采用兩級(jí)流水線組織，第一級(jí)為取指和譯碼，需要200ns完成操作；第二級(jí)為執(zhí)行和寫回，大部分指令能在180ns內(nèi)完成，但有兩條指令需要360ns才能完成，在程序運(yùn)行時(shí)，這類指令所占比例為5%～10%。根據(jù)上述情況，機(jī)器周期（即一級(jí)流水線時(shí)間）應(yīng)選為A。兩條執(zhí)行周期長(zhǎng)的指令采用B的方法解決。供選擇的答案如下：A：①180ns；②190ns；③200ns；④360ns。B：①機(jī)器周期選為360ns；②用兩個(gè)機(jī)器周期完成。20、今有4級(jí)流水線，分別完成取指、指令譯碼并取數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果四步操作，今假設(shè)完成各步操作的時(shí)間依次為100ns，100ns，80ns，50ns。請(qǐng)問(wèn)：(1)流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為多少？(2)若相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，而且在硬件上不采取措施，那么第2條指令要推遲多少時(shí)間進(jìn)行？(3)如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，至少需推遲多少時(shí)間？21、判斷以下三組指令中各存在哪種類型的數(shù)據(jù)相關(guān)。(1)I1LDAR1，A；M(A)→R1，M(A)是存儲(chǔ)單元I2ADDR2，R1；(R2)+(R1)→R2(2)I3STAR3，B；R3→M(B)，M(B)是存儲(chǔ)單元I4SUBR3，R4；(R3)-(R4)→R3(3)I5MULR5，R6；(R5)×(R6)→R5I6ADDR5，R7；(