解:各中断源屏蔽状态见下表:
中断源 屏蔽字0 1 2 3 4
I0 1 0 0 1 0
I1 1 1 1 1 1
I2 1 0 1 1 0
I3 0 0 0 1 0
I4 1 0 1 1 1
表中:设屏蔽位=1,表示屏蔽;屏蔽位=0,表示中断开放。
第9章 控制单元的功能\3. 什么是指令周期、机器周期和时钟周期?三者有何关系?
答:CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周期;
机器周期是在同步控制的机器中,执行指令周期中一步相对完整的操作(指令步)所需时间,通常安排机器周期长度等于主存周期;
时钟周期是指计算机主时钟的周期时间,它是计算机运行时最基本的时序单位,对应完成一个微操作所需时间,通常时钟周期等于计算机主频的倒数。
\4. 能不能说机器的主频越快,机器的速度就越快,为什么?
解:不能说机器的主频越快,机器的速度就越快。因为机器的速度不仅与主频有关,还与数据通路结构、时序分配方案、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关,要看综合效果。
\5. 设机器A的主频为8MHz,机器周期含4个时钟周期,且该机的平均指令执行速度是0.4MIPS,试求该机的平均指令周期和机器周期,每个指令周期中含几个机器周期?如果机器B的主频为12MHz,且机器周期也含4个时钟周期,试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS?
解:先通过A机的平均指令执行速度求出其平均指令周期,再通过主频求出时钟周期,然后进一步求出机器周期。B机参数的算法与A机类似。计算如下:
A机平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5µs
A机时钟周期=1/8MHz=125ns
A机机器周期=125ns×4=500ns=0.5µs
A机每个指令周期中含机器周期个数=2.5µs÷0.5µs=5个
B机时钟周期 =1/12MHz»83ns
B机机器周期 =83ns×4=332ns
设B机每个指令周期也含5个机器周期,则:
B机平均指令周期=332ns×5=1.66µs
B机平均指令执行速度=1/1.66µs=0.6MIPS
结论:主频的提高有利于机器执行速度的提高。
\6. 设某机主频为8MHz,每个机器周期平均含2个时钟周期,每条指令平均有4个机器周期,试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS?若机器主频不变,但每个机器周期平均含4个时钟周期,每条指令平均有4个机器周期,则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS?由此可得出什么结论?
解:先通过主频求出时钟周期,再求出机器周期和平均指令周期,最后通过平均指令周期的倒数求出平均指令执行速度。计算如下:
时钟周期=1/8MHz=0.125×10-6s
机器周期=0.125×10-6s×2=0.25×10-6s
平均指令周期=0.25×10-6s×4=10-6s
平均指令执行速度=1/10-6s=1MIPS
当参数改变后:机器周期= 0.125×10-6s×4=0.5×10-6s
平均指令周期=0.5×10-6s×4=2×10-6s
平均指令执行速度=1/(2×10-6s) =0.5MIPS
结论:两个主频相同的机器,执行速度不一定一样。
\11. 设CPU内部结构如图9.4所示,此外还设有B、C、D、E、H、L六个寄存器,它们各自的输入和输出端都与内部总线相通,并分别受控制信号控制(如Bi为寄存器B的输入控制;Bo为B的输出控制)。要求从取指令开始,写出完成下列指令所需的全部微操作和控制信号。
(1)ADD B,C ((B)+(C) ®B)
(2)SUB A,H ((AC)-(H) ®AC)
解:先画出相应指令的流程图,然后将图中每一步数据通路操作分解成相应的微操作,再写出同名的微命令即可。
(1) ADD B,C指令流程及微命令序列如下:
![img](file:///C:/Users/浅/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.gif)
(2) SUB A,H指令流程及微命令序列如下:
第10章 控制单元的设计\2. 写出完成下列指令的微操作及节拍安排(包括取指操作)。
(1)指令ADD R1,X完成将R1寄存器的内容和主存X单元的内容相加,结果存于R1的操作。
(2)指令ISZ X完成将主存X单元的内容增1,并根据其结果若为0,则跳过下一条指令执行。
解:设采用单总线结构的CPU数据通路如下图所示,且ALU输入端设两个暂存器C、D(见17题图)。并设采用同步控制,每周期3节拍:
(1)指令ADD R1,X的微操作及节拍安排如下:
取指周期:T0 PC®MAR,1® R
T1 M(MAR) ®MDR,PC+1®PC
T2 MDR®IR,OP(IR) ®ID
执行周期1:T0 Ad(IR)®MAR,1®R
T1 M(MAR) ®MDR
T2 MDR®D
执行周期2:T0 R1®C
T1 +
T2 ALU®R1
(2)指令ISZ X的微操作及节拍安排:
取指周期同(1):略
执行周期1: T0 Ad(IR)-MAR,1-R
T1 M(MAR)-MDR
T2 MDR-C,+1-ALU
执行周期2:T0 ALU-MDR,1-W
T1 (PC+1)·Z+ PC-PC
\15. 设控制存储器的容量为512×48位,微程序可在整个控存空间实现转移,而控制微程序转移的条件共有4个(采用直接控制),微指令格式如下:
解:因为控制存储器共有51248=2948
所以,下址字段应有9位,微指令字长48位
又因为控制微程序转移的条件有4个,4+1<=23
所以判断测试字段占3位
因此控制字段位数为:48-9-3=36
微指令格式为:
48 13 12 10 9 1
控制字段 测试字段 下址字段