唐朔飞主编计算机组成原理课后答案

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(5)相对寻址位移量 -32~31

(6)立即寻址执行时间最短。执行阶段不需要访存。 间接选址执行时间最长。执行阶段2次访存。(多次间址更多) 相对寻址便于程序浮动,变址寻址便于处理数组问题 (7)4M单元所需地址位数为22位。可以采用双字长指令。(相对寻址是相对当前位置-2M~2M的空间)

7 3 6 OP M A (8)采用如(7)所示直接寻址的一地址指令。(相对寻址是相对当前位置-2M~2M的空间) (注:(7)、(8)可采用段基址的方式实现 EA=(BR)<<6 +A的形式实现。不要求。)

A 17. 举例说明哪几种寻址方式在指令的执行阶段不访问存储器?哪几种寻址方式在指令的执行阶段只需访问一次存储器?

解:举例如下:

1)一地址指令在执行阶段不访存的寻址方式有:寄存器寻址、立即寻址。

2)一地址指令在执行阶段只访存一次的寻址方式有:寄存器间接寻址、直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址

第8章:

1.CPU有哪些功能? 指令控制、操作控制、时间控制、数据加工、处理中断 相应部件: 寄存器、控制器、运算器、中断系统

2. 什么是指令周期?指令周期是否有一个固定值?为什么?

解:指令周期是指一条指令从开始取指令直到指令执行完这段时间。

由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大,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.画出指令周期的数据流,分别说明图中各个子周期的作用。

取值周期:在内存中取出指令放到指令寄存器中 间址周期:有间址操作时,计算操作数的地址 执行周期:指令的执行

中断周期:断点保护、关中断、寻找中断服务程序入口地址。 7.什么叫系统的并行性?粗粒度并行和细粒度并行有何区别?

系统并行性是在同一时刻或同一时间段内完成两种或两种以上性质相同或不同的功能。 粗粒度并行性一般用算法(软件)实现,细粒度并行性一般用硬件实现。 从计算机体系看,粗粒度并行是在多个处理机上分别运行多个进程,有多台处理机合作完成一个程序。

细粒度并行是在处理机的操作和指令级的并行性。 9。当遇到什么情况时流水线将受阻? 发生结构相关、控制相关和数据相关时。 15.什么是中断?设计中断需考虑哪些主要问题 中断:计算机在执行程序过程中,当出现异常情况或特殊请求时,计算机停止现行程序的运行转向这些异常情况或特殊请求的处理,处理结束后再返回到现行程序的间断处,继续执行原程序。

中断系统需解决的问题

(1) 各中断源如何向 CPU 提出请求? (2) 各中断源同时提出请求怎么办?

(3) CPU 什么条件、什么时间、以什么方式响应中断? (4) 如何保护现场? (5) 如何寻找入口地址?

(6) 如何恢复现场,如何返回?

(7) 处理中断的过程中又出现新的中断怎么办?

*16. 计算机为了管理中断,在硬件上通常有哪些设置?各有何作用?对指令系统有何考虑?

解:计算机为了管理中断,在硬件上设有专门处理中断的机构——中断系统。它通常包括:中断请求寄存器、中断优先级排队器、向量编码器、中断允许触发器(EINT)、中断标记触发器(INT)、中断屏蔽触发器(寄存器)等。功能如下: 中断请求寄存器——用于判断哪个中断源提出中断请求; 中断优先级排队器——对同时提出的多个中断请求进行优先排队

向量编码器——向量中断时,用来产生向量地址,用于寻找中断入口地址; 中断允许触发器(EINT)——CPU中的中断总开关,完成开、关中断状态的设置; 中断标记触发器(INT)——用来建立中断周期状态。INT=1,表示进入中断周期

中断屏蔽触发器——对于可屏蔽的中断源进行开、关中断操作,可视为各中断源的中断分开关;

采用程序中断技术时,指令系统中往往有相关指令支持。常见的指令有:开中断、关中断、中断返回等。

17. 在中断系统中,INTR、INT、EINT这三个触发器各有何作用? 解:INTR——中断请求触发器,用于判断哪个中断源提出中断请求; 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,INT=1,表示

中断周期标记。

18.什么是中断隐指令,有哪些功能?

中断隐指令:机器指令中没有的指令,它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令。 (1) 保护程序断点

(2) 寻找服务程序入口地址 (3) 硬件关中断

19.中断系统采用屏蔽技术有什么作用? 1).多重中断实现高优先级中断源有权中断优先级别低的中断源。 2)可以改变多重中断的优先等级。

3)给程序控制带来更大灵活性避免不必要的软中断。 4)屏蔽故障的中断源。

21.CPU处理中断过程中,有几种找到中断服务程序入口地址的方法? 硬件向量法和软件查询法

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: CPU执行程序的轨迹图如下:

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