计算机组成原理汤子瀛课后习题答案8.pptxVIP

CPU的结构和功能第 八 章 2. 什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？ 解：指令周期是指一条指令从开始取指令直到指令执行完这段时间。 由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大，因此为了提高CPU运行效率，即使在同步控制的机器中，不同指令的指令周期长度都是不一致的，也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个固定值。 讨论：指令周期长度不一致的根本原因在于设计者，为了提高CPU运行效率而这样安排的，与指令功能不同及指令实际执行时间不同没有什么必然关系。13 4. 设CPU内有下列部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和CU，要求： （1）画出完成间接寻址的取数指令LDA@X（将主存某地址单元X的内容取至AC中）的数据流（从取指令开始）。 （2）画出中断周期的数据流。 解：CPU中的数据流向与所采用的数据通路结构直接相关，不同的数据通路中的数据流是不一样的。常用的数据通路结构方式有直接连线、单总线、双总线、三总线等形式，目前大多采用总线结构，直接连线方式仅适用于结构特别简单的机器中。 为简单起见，本题采用单总线将题意所给部件连接起来，框图如下：单总线（BUS）R/-WZ中断系统CUIRPCMARMMDRSPACALU 微命令序列 （1）假设为一重间址，在上述数据通路中，完成间接寻址的取数指令LDA@X的数据流如下页：PC?BUS ?MAR?存储器读（CU(R) ? M）?PC+1 ?PC?MDR ?BUS ?IR?OP=？?LDALDA@X指令周期流程图： 说 明 ? ? 送指令地址CU向存储器发读令（读出指令）指向下一指令地址取出指令指令译码 说 明形式地址X送MAR间接标志判断，本题为@=1CU发读令(读EA)有效地址送MAR CU发读令(读数据)数据放入AC指令末的公操作 LDA ?IR（X）?MAR?N@=1??Y（间址）直接寻址存储器读（CU(R) ?M）?MDR ?BUS ?MAR?存储器读（CU(R) ?M）?MDR ?BUS ?AC?（2）中断周期流程图如下： 说 明 ?关中断（0?EINT）?堆栈栈顶地址送MAR修改堆栈指针断点送内存进栈SP?BUS?MAR?SP+1?SP?PC?BUS?MDR?存储器写（CU(-W)?M）?A A ?说 明栈顶地址送MAR修改栈指针程序状态字送内存进栈转中断服务程序入口中断周期结束SP?BUS?MAR?SP+1?SP?PSW?MDR?存储器写（CU(-W)?M）?向量地址?BUS?PC?END 讨论：解这道题有两个要素，首先要根据所给部件设计好数据通路，既确定信息流动的载体。其次选择好描述数据流的方法，无论采用什么样的表达方式，其关键都要能清楚地反映数据在通路上流动的顺序，既强调一个“流”字。较好的表达方式是流程图的形式。 5、中断周期前是什么阶段？中断周期后又是什么阶段？在中断周期CPU应完成什么操作？ 答：从CPU机器周期的时序层次来看，中断周期前是指令的执行阶段。中断周期后是取指令阶段。在中断周期CPU应完成关中断、保存断点和转中断服务程序入口三个操作。 16. 计算机为了管理中断，在硬件上通常有哪些设置？各有何作用？对指令系统有何考虑？ 解：计算机为了管理中断，在硬件上设有专门处理中断的机构——中断系统。它通常包括：中断请求寄存器、中断优先级排队器、向量编码器、中断允许触发器（EINT）、中断标记触发器（INT）、中断屏蔽触发器（寄存器）等。功能如下： 中断请求寄存器——对中断源发来的一过性中断请求信号进行登记； 中断优先级排队器——对同时提出的多个中断请求信号进行裁决，选出一个最紧迫的进行响应； 向量编码器——向量中断时，用来产生向量地址； 中断允许触发器（EINT）——CPU中的中断总开关，完成开、关中断状态的设置； 中断标记触发器（INT）——用来建立中断周期状态。INT=1，表示进入中断周期，即开始执行中断隐指令； 中断屏蔽触发器——对于可屏蔽的中断源进行开、关中断操作，可视为各中断源的中断分开关； 采用程序中断技术时，指令系统中往往有相关指令支持。常见的指令有：开中断、关中断、中断返回等。 17. 在中断系统中，INTR、INT、EINT这三个触发器各有何作用？ 解：INTR——中断请求触发器，用来登记中断源发出的随机性中断请求信号，以便为CPU查询中断及中断排队判优线路提供稳定的中断请求信号； EINT——中断允许触发器，CPU中的中断总开关。当EINT=1时，表示允许中断（开中断），当EINT=0时，表示禁止中断（关中断）。其状态可由开、关中断等指令设置； INT——中断标记触发器，控制器时序系统中周期状态分配电路的一部分，表示中断周期标记。当INT=1时，进入