计算机组成原理（第二版）课后题答案(14)

程序A服务B服务C服务屏蔽字 1 0 1 0 0 0 2 0 1 1 0 1 3 1 1 1 1 1 4 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 表中：设屏蔽位=1，表示屏蔽；屏蔽位=0，表示中断开放。

屏蔽字 111 010 011 请按下图所示时间轴给出的设备请求中断的时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设A、B、

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 t/usA请求B请求C请求

第9章 控制单元的功能

2. 控制单元的功能是什么？其输入受什么控制？

答：控制单元的主要功能是发出各种不同的控制信号。其输入受时钟信号、指令寄存器的操作码字段、标志和来自系统总线的控制信号的控制。

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=0.125×10s 机器周期=0.125×10s×2=0.25×10s 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

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