計(jì)算機(jī)組成原理第九章課后部分答案

1、.9.2控制單元的功能是什么？其輸入受什么控制？ 答：控制單元的主要功能是發(fā)出各種不同的控制信號(hào)。其輸入受時(shí)鐘信號(hào)、指令寄存器的操作碼字段、標(biāo)志和來(lái)自系統(tǒng)總線的控制信號(hào)的控制。 9.3什么是指令周期、機(jī)器周期和時(shí)鐘周期？三者有何關(guān)系？ 答：cpu每取出并執(zhí)行一條指令所需的全部時(shí)間叫指令周期； 機(jī)器周期是在同步控制的機(jī)器中，執(zhí)行指令周期中一步相對(duì)完整的操作（指令步）所需時(shí)間，通常安排機(jī)器周期長(zhǎng)度等于主存周期； 時(shí)鐘周期是指計(jì)算機(jī)主時(shí)鐘的周期時(shí)間，它是計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)最基本的時(shí)序單位，對(duì)應(yīng)完成一個(gè)微操作所需時(shí)間，通常時(shí)鐘周期等于計(jì)算機(jī)主頻的倒數(shù)。 9.4能不能說(shuō)機(jī)器的主頻越快，機(jī)器的速度就越快，為什么

2、？ 解：不能說(shuō)機(jī)器的主頻越快，機(jī)器的速度就越快。因?yàn)闄C(jī)器的速度不僅與主頻有關(guān)，還與數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)、時(shí)序分配方案、alu運(yùn)算能力、指令功能強(qiáng)弱等多種因素有關(guān)，要看綜合效果。 9.6設(shè)某機(jī)主頻為8mhz，每個(gè)機(jī)器周期平均含2個(gè)時(shí)鐘周期，每條指令平均有4個(gè)機(jī)器周期，試問(wèn)該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度為多少mips？若機(jī)器主頻不變，但每個(gè)機(jī)器周期平均含4個(gè)時(shí)鐘周期，每條指令平均有4個(gè)機(jī)器周期，則該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度又是多少mips？由此可得出什么結(jié)論？ 解：先通過(guò)主頻求出時(shí)鐘周期，再求出機(jī)器周期和平均指令周期，最后通過(guò)平均指令周期的倒數(shù)求出平均指令執(zhí)行速度。計(jì)算如下： 精品.時(shí)鐘周期=1/8mhz=0.125

3、10-6s.機(jī)器周期=0.12510-6s2=0.2510-6s 平均指令周期=0.2510-6s4=10-6s 平均指令執(zhí)行速度=1/10-6s=1mips 當(dāng)參數(shù)改變后：機(jī)器周期= 0.12510-6s4=0.510-6s 平均指令周期=0.510-6s4=210-6s 平均指令執(zhí)行速度=1/（210-6s） =0.5mips 結(jié)論：兩個(gè)主頻相同的機(jī)器，執(zhí)行速度不一定一樣。 9.8某計(jì)算機(jī)的主頻為6mhz，各類指令的平均執(zhí)行時(shí)間和使用頻度如下表所示，試計(jì)算該機(jī)的速度（單位用mips表示），若上述cpu芯片升級(jí)為10mhz，則該機(jī)的速度又為多少？ 解: (1)指令平均運(yùn)行時(shí)間 =（0.60.

4、35+0.80.45+100.05+1.40.15）s = 1.28s 機(jī)器平均運(yùn)行速度 = 1/1.28s0.78mips (2)時(shí)鐘周期 = 1/6mhz0.167s 指令平均運(yùn)行周期數(shù) = 1.28s 0.167s7.66cpi若cpu芯片升級(jí)為10mhz，時(shí)鐘周期 = 1/10mhz=0.1s 指令平均運(yùn)行時(shí)間 = 0.1s7.66=0.766s 精品.機(jī)器平均運(yùn)行速度 = 1/0.766s1.3mips 9.14設(shè)單總線計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)如圖9.5所示，其中m為主存，xr為變址寄存器，ear為有效地址寄存器，latch為鎖存器。假設(shè)指令地址已存于pc中，畫(huà)出“l(fā)da *d”和“sub x,d”指令周期信息流程圖，并列出相應(yīng)的控制信號(hào)序列。 說(shuō)明： （1）“l(fā)da *d”指令字中*表示相對(duì)尋址，d為相對(duì)位移量。 （2）“sub x,d”指令字中x為變址寄存器xr，d為形式地址。 （3）寄存器的輸入和輸出均受控制信號(hào)控制，例如，pci表示pc的輸入控制信號(hào)，mdro表示mdr的輸出控制信號(hào)。 （4）凡是需要經(jīng)過(guò)總線實(shí)現(xiàn)寄存器之間的傳送，需要在流程圖中注明，如pc.bus.mar，相應(yīng)控制信號(hào)為pco和mari。 解：（1）“l(fā)da *d”指令周期信