计算机组成原理哈工大习题集(7)

8．某计算机的主频为4MHz，各类指令的平均执行时间和使用频度如下表所示，试计算该机的速度（单位

用MIPS表示），若上述CPU芯片升档为6MHz，则该机的速度又为多少？

指令类别 平均指令执行时间 使用频度 存取 0.6?s 35% 加、减、比较、转移 0.8?s 50% 乘除 10?s 5% 其他 1.4?s 10% 9．试比较同步控制、异步控制和联合控制的区别。

10．什么是典型的同步控制？为了提高CPU的效率，在同步控制方式中又有哪些方式？以8085的输出指

令为例，说明它属哪种控制方式？

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为寄存器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控制信号。 （1）ADD B,C （(B) – (C)→B）； （2）SUB A,H （(AC) – (H) →AC）。

12．CPU结构同上题，写出完成下列指令所需的控制信号（包括取指令）。

（1）寄存器间址的无条件转移指令JMP @ B； （2）间接寻址的存数指令STA @ X。

第九章 控制单元的功能习题部分答案

1、答：

(1) 写出取指周期的全部微操作； ① PC→MAR ② 1→R

③ M(MAR)→MDR ④ MDR→IR ⑤ (PC)+1→PC

(2) 写出加法指令ADD X，取数指令LDA X,存数指令STA X在执行阶段所需的全部微操作。 答： ADD X ①Ad(IR) →MAR ②1→R ③M(MAR)→MDR ④(ACC)+(MDR) →ACC LDA X ①Ad(IR) →MAR ②1→R ③M(MAR)→MDR ④MDR →ACC STA X ①Ad(IR) →MAR ②1→W ③ACC→MDR ④MDR →M(MAR) (3) 当上述指令为间接寻址时，写出运行这些指令所需的全部微操作。 答： ADD X ①Ad(IR) →MAR，1→R ②M(MAR)→MDR ③MDR→Ad(IR) ①Ad(IR) →MAR，1→R ②M(MAR)→MDR ③(ACC)+(MDR) →ACC LDA X ①Ad(IR) →MAR，1→R ②M(MAR)→MDR ③MDR→Ad(IR) ①Ad(IR) →MAR，1→R ②M(MAR)→MDR ③MDR →ACC STA X ①Ad(IR) →MAR，1→R ②M(MAR)→MDR ③MDR→Ad(IR) ①Ad(IR) →MAR，1→R ②M(MAR)→MDR ③MDR →M(MAR) (4) 写出无条件转移指令JMP Y和结果为零则转指令BAZ Y在执行阶段所需的全部微操作。 答： JMP Y Ad(IR) →PC BAZ Y 设Z为标记触发器，结果为0时，Z=1 BAZ Y指令执行阶段的微操作为 Z·Ad(IR) →PC 2、答：

控制单元具有发出各种微操作命令（即控制信号）序列的功能。

在执行程序的过程中，控制单元要发出各种微操作命令，而且不同的指令对应不同的命令。其输入必须受时钟控制，即每一个时钟脉冲使控制单元发一个操作命令，或发一组需同时执行的操作命令。

3、答：

指令周期：CPU取出并执行一条指令所需的全部时间，即完成一条指令的时间。

机器周期：所有指令执行过程中的一个基准时间，取决于指令的功能及其间的速度。

时钟周期：用时钟信号来控制产生每一个微操作命令。一个机器周期内包含了若干个时钟周期，又称节拍或状态。在每个节拍内机器可完成一个或几个同时执行的操作。

三者的关系：一个指令周期包含若干个机器周期，一个机器周期又包含若干个时钟周期（节拍），每个指令周期内的机器周期数可以不等，每个机器周期内的节拍数也可以不等。机器周期、节拍组成了多级时序系统。

4、答：