计算机组成原理课后(第二版)_唐朔飞_第八章研究.ppt

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。 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： LDA@X指令周期流程图： 说 明 ? ? LDA ? （2）中断周期流程图如下： 说 明  ? A ? 说 明 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，进入中断周期，执行中断隐指令的操作。 讨论： 回答时首先应给出该触发器的中文名称，然后说明其主要作用。 ? 当进入中断周期时，INT=1；（INT=1时，进入中断周期） ? INT与EINT配合使用以实现关中断功能，即INT=1，反相后使EINT=0；（关中断并不是INT的主要功能，进入中断周期后要执行中断隐指令的全部三个功能） ? INT表示自愿