計算機(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。其輸入受時鐘信號、指令寄存器的操作碼字段、標(biāo)志和來自系統(tǒng)總線的控制信號的控制。 9.3什么是指令周期、機(jī)器周期和時鐘周期？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完整的操作（指令步）所需時間，通常安排機(jī)器周期長度等于主存周期； 時鐘周期是指計算機(jī)主時鐘的周期時間，它是計算機(jī)運(yùn)行時最基本的時序單位，對應(yīng)完成一個微操作所需時間，通常時鐘周期等于計算機(jī)主頻的倒數(shù)。 9.4能不能說機(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，每個機(jī)器周期平均含2個時鐘周期，每條指令平均有4個機(jī)器周期，試問該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度為多少M(fèi)IPS？若機(jī)器主頻不變，但每個機(jī)器周期平均含4個時鐘周期，每條指令平均有4個機(jī)器周期，則該機(jī)的平均指令執(zhí)行速度又是多少M(fèi)IPS？由此可得出什么結(jié)論？ 解：先通過主頻求出時鐘周期，再求出機(jī)器周期和平均指令周期，最后通過平均指令周期的倒數(shù)求出平均指令執(zhí)行速度。計算如下： 時鐘周期=1/8MHz=0.125

3、5;10-6s.機(jī)器周期=0.125×10-6s×2=0.25×10-6s 平均指令周期=0.25×10-6s×4=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= 0.125×10-6s×4=0.5×10-6s 平均指令周期=0.5×10-6s×4=2×10-6s 平均指令執(zhí)行速度=1/（2×10-6s） =0.5MIPS 結(jié)論：兩個主頻相同的機(jī)器，執(zhí)行速度不一定一樣。 9.8某計算機(jī)的主頻為6MHz，各類指令的平均執(zhí)行時間和使用頻度如下表

4、所示，試計算該機(jī)的速度（單位用MIPS表示），若上述CPU芯片升級為10MHz，則該機(jī)的速度又為多少？ 解: (1)指令平均運(yùn)行時間 =（0.6×0.35+0.8×0.45+10×0.05+1.4×0.15）s = 1.28s 機(jī)器平均運(yùn)行速度 = 1/1.28s0.78MIPS (2)時鐘周期 = 1/6MHz0.167s 指令平均運(yùn)行周期數(shù) = 1.28s ÷0.167s7.66CPI若CPU芯片升級為10MHz，時鐘周期 = 1/10MHz=0.1s 指令平均運(yùn)行時間 = 0.1s×7.66=0.766s 機(jī)器平均運(yùn)行速度 =

5、1/0.766s1.3MIPS 9.14設(shè)單總線計算機(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，畫出“LDA *D”和“SUB X,D”指令周期信息流程圖，并列出相應(yīng)的控制信號序列。 說明： （1）“LDA *D”指令字中*表示相對尋址，D為相對位移量。 （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控制，例如，PCi表示PC的輸入控制信號，MDRo表示MDR的輸出控制信號。 （4）凡是需要經(jīng)過總線實(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