计算机组成原理(复习) (10)

(6)上述六种寻址方式中,因立即数由指令直接给出,故立即寻址的指令执行时间最短。间接寻址在指令的执行阶段要多次访存(一次间接寻址要两次访存,多次间接寻址要多次访存),故执行时间最长。变址寻址由于变址寄存器的内容由用户给定,而且在程序的执行过程中允许用户修改,而其形式地址始终不变,故变址寻址的指令便于用户编制处理数组问题的程序。相对寻址操作数的有效地址只与当前指令地址相差一定的位移量,与直接寻址相比,更有利于程序浮动。

(7)方案一:为使指令寻址范围可扩大到4M,需要有效地址22位,此时可将单字长一地址指令的格式改为双字长,如下图示:

OP(7位) MOD(3位) A(高6位)
A(低16位)      

方案二:如果仍采用单字长指令(16位)格式,为使指令寻址范围扩大到4M,可通过段寻址方案实现。安排如下:

硬件设段寄存器DS(16位),用来存放段地址。在完成指令寻址方式所规定的寻址操作后,得有效地址EA(6位),再由硬件自动完成段寻址,最后得22位物理地址。 即:物理地址=(DS)´26 + EA

注:段寻址方式由硬件隐含实现。在编程指定的寻址过程完成、EA产生之后由硬件自动完成,对用户是透明的。

方案三:在采用单字长指令(16位)格式时,还可通过页面寻址方案使指令寻址范围扩大到4M。安排如下:

硬件设页面寄存器PR(16位),用来存放页面地址。指令寻址方式中增设页面寻址。当需要使指令寻址范围扩大到4M时,编程选择页面寻址方式,则:EA =(PR)‖A (有效地址=页面地址“拼接”6位形式地址),这样得到22位有效地址。

(8)为使一条转移指令能转移到主存的任一位置,寻址范围须达到4M,除了采用(7) 方案一中的双字长一地址指令的格式外,还可配置22位的基址寄存器或22位的变址寄存器,使EA = (BR) + A (BR为22位的基址寄存器)或EA =(IX)+ A(IX为22位的变址寄存器),便可访问4M存储空间。还可以通过16位的基址寄存器左移6位再和形式地址A相加,也可达到同样的效果。

总之,不论采取何种方式,最终得到的实际地址应是22位。

第8章 CPU的结构和功能

\1. CPU有哪些功能?画出其结构框图并简要说明各个部件的作用。

答:参考P328和图8.2。

\2. 什么是指令周期?指令周期是否有一个固定值?为什么?

解:指令周期是指取出并执行完一条指令所需的时间。

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。

\3. 画出指令周期的流程图,分析说明图中每个子周期的作用。

答:参看P343及图8.8。

\5. 中断周期前是什么阶段?中断周期后又是什么阶段?在中断周期CPU应完成什么操作?

答:中断周期前是执行周期,中断周期后是取指周期。在中断周期,CPU应完成保存断点、将中断向量送PC和关中断等工作。

\17. 在中断系统中INTR、INT、EINT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。

\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:A、B、C、D的响优先级即处理优先级。CPU执行程序的轨迹图如下:

img

\25. 某机有五个中断源L0、L1、L2、 L3、L4,按中断响应的优先次序由高向低排序为L0® L1®L2®L3®L4,根据下示格式,现要求中断处理次序改为L1®L4®L2®L0®L3,根据下面的格式,写出各中断源的屏蔽字。

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