软件工程（含应用技术）第五章习题答案.pdfVIP

习题 1．给出以下概念的解释说明。 指令周期 机器周期 控制信号 控制部件 执行部件 操作元件 状态元件 多路选择器 程序计数器PC 指令寄存器IR 指令译码器ID 硬连线控制器 微程序控制器 控制存储器（CS ） 微指令 微程序 内部异常 外部中断 指令流水线 指令吞吐率 流水段寄存器 流水线冒险 结构冒险 数据冒险 控制冒险 流水线阻塞 空操作 转发（旁路） 延迟时间损失片 静态多发射 动态多发射 超流水线 超长指令字VLIW 超标量流水线 动态流水线调度 乱序执行 2 ．简单回答下列问题。 （1）CPU的基本组成和基本功能各是什么？ （2 ）如何控制一条指令执行结束后能够接着另一条指令执行？ （3 ）通常一条指令的执行要经过哪些步骤？每条指令的执行步骤都一样吗？ （4 ）取指令部件的功能是什么？控制器的功能是什么？ （5 ）为什么按异步方式访问存储器时需要WMFC信号，而按同步方式访存时无需WMFC信息？ （6 ）硬连线控制器和微程序控制器的特点各是什么？ （7 ）为什么CISC大多用微程序控制器实现，RISC大多用硬连线控制器实现？ （8 ）流水线方式下，一条指令的执行时间缩短了还是加长了？程序的执行时间缩短了还是加长了？ （9 ）具有什么特征的指令集易于实现指令流水线？ 3 ．假定图5.8 中总线传输延迟和ALU 运算时间分别是20ps 和200ps ，寄存器建立时间为10ps，寄存器保 持时间很小，可忽略不计，寄存器的锁存延迟（Clk-to-Q time ）为 4ps ，控制信号生成的延迟时间 （Clk-to-signal time ）为7ps ，三态门接通时间为3ps ，则从当前时钟到达开始算起，完成以下操作的最 短时间是多少？ （1）将数据从一个寄存器传送到另一个寄存器 （2 ）将程序计数器PC加1 参考答案： （1）寄存器的锁存延迟与控制信号的生成延迟的时间重叠，且Clk-to-signal time Clk-to-Q time，所以 完成寄存器传送的时间延迟为：7+3+20+10=40ps 。因为在这个过程中，只要最后保存一次信息到 寄存器，所以只需要一个时钟周期。 （2 ）分两个阶段： PC+1→Z ：7+3+20+200+10=240ps ； Z→PC ：7+3+20+10==40ps 。 寄存器保持时间用来作为时间约束。因为在这个过程中，需要经过两次总线传输，每次都将传输 信息保存在某个寄存器中，所以需要两个时钟周期。 4 ．图5. 17给出了某CPU内部结构的一部分，MAR和MDR直接连到存储器总线（图中省略）。在总线A和B 之间的所有数据传送都需经过算术逻辑部件ALU。ALU的部分控制信号及其功能如下： • 67 • MOVa ：F=A； MOVb ：F=B； INCa ：F=A+1 ；INCb ：F=B+1 ； DECa ：F=A– 1；DECb ：F=B– 1。 总线A 总线B 其中，A和B是ALU的输入，F是ALU的输出。假定该CPU的指 令系统中调用指令 （CALL）占两个字，第一个字是操作码，第二个 IR 字给出子程序的起始地址，返回地址保存在主存的栈中，用SP （栈 指示器）指向栈顶，存储器按字编址，每次按同步方式从主存读取