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学而不知道,与不学同;知而不能行,与不知同。——黄睎
第六章
1.控制器有哪几种控制方式?各有何特点?
解:控制器的控制方式可以分为3种:同步控制方式、异步控
制方式和联合控制方式。
同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制,在每个机器周期
中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单,容
易实现;但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间,造成较大
数量的时间浪费,从而影响了指令的执行速度。异步控制方式的各项
操作不采用统一的时序信号控制,而根据指令或部件的具体情况决
定,需要多少时间,就占用多少时间。异步控制方式没有时间上的浪
费,因而提高了机器的效率,但是控制比较复杂。联合控制方式是同
步控制和异步控制相结合的方式。
2.什么是三级时序系统?
解:三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。计算机中每
个指令周期划分为若干个机器周期,每个机器周期划分为若干个节
拍,每个节拍中设置一个或几个工作脉冲。
3.控制器有哪些基本功能?它可分为哪几类?分类的依据是什
么?
解:控制器的基本功能有:
(1)从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置。
(2)对指令进行译码或测试,产生相应的操作控制信号,以便启
动规定的动作。
学而不知道,与不学同;知而不能行,与不知同。——黄睎
(3)指挥并控制CPU、主存和输入输出设备之间的数据流动。控
制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型3
类,分类的依据在于控制器的核心———微操作信号发生器(控制
单元CU)的实现方法不同。
4.中央处理器有哪些功能?它由哪些基本部件所组成?
解:从程序运行的角度来看,CPU的基本功能就是对指令流和
数据流在时间与空间上实施正确的控制。对于冯·诺依曼结构的计
算机而言,数据流是根据指令流的操作而形成的,也就是说数据流是
由指令流来驱动的。中央处理器由运算器和控制器组成。
5.中央处理器中有哪几个主要寄存器?试说明它们的结构和功
能。
解:CPU中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结
果、最终结果及控制、状态信息的,它可分为通用寄存器和专用寄存
器两大类。通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果,有的还可以
作为变址寄存器、计数器、地址指针等。专用寄存器是专门用来完成
某一种特殊功能的寄存器,如程序计数器PC、
指令寄存器IR、存储器地址寄存器MAR、存储器数据寄存器MDR、
状态标志寄存器PSWR等。
6.某机CPU芯片的主振频率为8MHz,其时钟周期是多少μs?
若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期,该机的平均指令执行
速度为0.8MIPS,试问:
(1)平均指令周期是多少μs?
学而不知道,与不学同;知而不能行,与不知同。——黄睎
(2)平均每个指令周期含有多少个机器周期?
(3)若改用时钟周期为0.4μs的CPU芯片,则计算机的平均
指令执行速度又是多少MIPS?
(4)若要得到40万次/s的指令执行速度,则应采用主振频率
为多少MHz的CPU芯片?
解:时钟周期=1÷8MHz=0.125
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