习题五解答-read.docVIP

习题五 5.l 名词解释： ①中央处理器；②操作控制器；③微程序控制器；④硬布线控制器；⑤门阵列控制器；⑥指令周期；⑦机器周期；⑧时钟周期；⑨微指令；⑩微程序。 解： ①中央处理器（ CPU）: 由大规模集成电路制作的具有运算器和控制器功能的部件。 ②操作控制器：根据指令操作码和时序信号的要求，产生各种操作控制信号，以便正确地建立数据通路，从而完成取指令和执行指令的控制的部件。 ③微程序控制器：采用存储逻辑技术来实现控制的操作控制器。微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成，其中，微指令寄存器又分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分。 ④硬布线控制器：采用组合逻辑技术来实现控制的操作控制器。 ⑤门阵列控制器：门阵列控制器是吸收前两种设计思想，即逻辑技术与存储逻辑技术相结合的操作控制器。 ⑥指令周期：指令周期是CPU执行一条指令所需要的总的时间。包括：取出一条指令、分析指令并执行这条指令所花费的时间。 ⑦机器周期： 按指令执行的各项不同任务，把一个指令周期划分成几个时间段，这样的时间段称为机器周期，也称为CPU周期。 ⑧时钟周期：时钟周期通常又称为节拍脉冲或T周期，是处理操作的最基本时间单位。若干个时钟周期组成一个CPU周期。 ⑨微指令： 在微程序控制的计算机中，将在CPU周期中使计算机实现一定操作功能的一组微命令的集合称为微指令。微指令是为实现某个操作功能而发出的控制信号的有关信息汇集形成的。一条指令通常分成若干条微指令，按次序执行这些微指令，就可以实现指令的功能。 ⑩微程序：计算机的程序由指令序列构成而计算机每条指令的功能均由微指令序列解释完成，这些微指令序列的集合就称为微程序。 5.2 填空： ①由LSI／VLSI制作的具有运算器和控制器功能，分析、控制并执行指令的部件称作__ 中央处理器(CPU)。 ②保存当前栈顶地址的寄存器称为__（堆栈寄存器）。 ③保存当前正在执行的指令的寄存器称为__（指令寄存器）。 ④指示当前正在执行的指令地址的寄存器称为__（程序计数器或指令计数器）。 ⑤微指令分成__（水平）和_（垂直）型微指令。 ⑥可同时执行若干个微操作的微指令是__（水平型微指令），其执行速度快于__（垂直）型微指令。 ⑦微程序通常是存放在_（控制存储器）中，用户可改写的控制存储器由 __(EPROM)组成。 ⑧在微程序控制器中，时序信号比较简单，一般采用_(节拍电位-节拍脉冲二级体制）。 ⑨在同样的半导体工艺条件下，硬布线控制逻辑比微程序控制逻辑复杂，但硬布线控制速度比微程序控制速度快，因此，现代新型RISC机中多来用_（硬布线控制逻辑）。 ⑩若采用两级流水线，第一级为取指级，第二级为执行级。设第一级完成取指译码操作时间是200ns；第二级执行周期，大部分指令在 180ns内完成， 只有两条复杂指令需要360ns才能完成，问：机器周期应该选定__（200ns) 时间，两条复杂指令应该采用__(延长指令的执行周期的）方法解决。 5.3 下面各操作可以使用那些寄存器？ ①加法和减法运算； 程序计数器，地址寄存器，数据缓冲寄存器，指令寄存器，通用寄存器（存放加数和被加数），累加器。 ②乘法和除法运算； 程序计数器，地址寄存器，数据缓冲寄存器，指令寄存器，通用寄存器（存放乘数和被乘数），累加器，计数器，移位寄存器。 ③表示运算结果是零； 状态标志寄存器 ④表示操作数超出了机器表示的范围； 状态标志寄存器 ⑤循环计数； 通用寄存器，（专用计数器） ⑥当前正在运行的指令地址； 地址寄存器 ⑦向堆栈存放数据的地址； 累加器，通用寄存器 ⑧保存当前正在执行的指令字代码； 指令寄存器 ⑨识别指令操作码的规定; 指令译码器 ⑩暂时存放参加 ALU运算操作数和结果。 累加器 5·4 控制器有哪些主要组成部件？有何作用？运算器又是由哪几部分组成的？主要作用是什么？ 控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器等组成，负责协调和指挥整个计算机系统的操作，控制计算机的各个部件执行程序的指令序列。 控制器的主要作用： ①取指令。 ②指令译码。 ③控制指令执行。 控制器还应该具有以下作用:控制程序和数据的输入与结果输出；处理异常情况和请求。 运算器的主要组成有：算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器（AC）、数据缓冲寄存器（DR）、状态标志寄存器等。 运算器的主要作用是： ①执行所有的算术运算。 ②执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较． 5.5 CPU常用的控制方式有哪几种？如何实现？ CPU常