计算机组成原理第8章作业答案讲述.ppt

CPU的结构和功能 第 八 章 作业题： 2，7，8，11，12，17，18，23，24，25，26，27 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。 7. 答案见课本第346页 系统的并行性。 粗粒度并行和细粒度并行的区别。 8.答案见课本第346-347页 指令流水，二级流水示意图见课本图8.14。 11.解： (1) 流水线的时钟周期应取完成各步操作的时间中最大的即90ns (2) 若相邻的指令发生数据相关，则第2条指令的ID应在第1条指令的WR之后，即应该推迟两个时钟周期:90ns*2=180ns (3) 可采取定向技术，又称为旁路技术。(P351) 12.解：由题意可知，时钟周期应取10ns，即?t=10ns, 指令条数n=12，指令流水段数m=5，于是得，采用流水线需时间 T=m*?t+(n-1) ?t=(m+n-1) ?t =(5+12-1) *10ns=160ns 等效的非流水线需时间 T =12*(10+8+10+10+7)ns=540ns 故加速比为 SP = T /T=540ns/160ns=3.375 实际吞吐率为 TP =n/T=12/160ns=7.5*107 条指令/秒 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表示自愿中断，完成系统调用；（尽管INT触发器的英文缩写与INT指令助记符完全相同，但它们一个是硬件设置，一个是软中断指令，其作用完全不同） ? INT标记目前是否正在运行中断程序；（INT标记在运行中断程序时已不存在）  ? INT表示处于中断状态中；（INT并不是在整个中断过程中都存在） ? INT判断中断过程中是否接受其它中断请求，INT=0时，开中断，允许中断嵌套；（INT标记与中断嵌套技术没有任何关系。它不能表示出中断过程中是否接受其它中断请求，INT=0也不表示开中断） ? EINT判断CPU是否响应中断请求；（CPU根据EINT状态决定是否响应中断请求） ? 当CPU响应中断时，EINT置1；（当EINT=1时，允许CPU响应中断） ? EINT确保CPU响应中断后，不受新的中断干扰；（CPU响应中断在先，进入中断周期后才使EINT=0，仅在单重中断时，整个中断过程保持EINT=0，不接受新的中断请求） ? EINT表示中断隐指令，INT起关中断作用；（把EINT和INT的作用搞反了） ? INTR=1，判断哪个中断源有请求；（INTR对中断源的请求进行登记，当INTR=1时，表示有请求） 18.答案见于课本第363页 中断隐指令及其功能 23. 答案见于课本第364页 保护现场的任务及其实现 24. 现有A、B、C、D四个中断源，其优先级由高向低按A→B→C→D顺序排列。若中断服务程序的执行时间为20μs，请根据下图所示时间轴给出的中断源请求中断的时刻，画出CPU执行程序的轨迹。 解： CPU执行程序的轨迹图如下： A服务 B服务 C服务