计组唐书第八章CPU部分课后习题

news2024/11/15 14:02:59

参考文章

计算机组成原理(第三版)唐朔飞-第八章CPU的结构和功能-课后习题_计算机组成原理唐朔飞课后题答案_蓝净云的博客-CSDN博客

本文是对计算机组成原理的课后题再解析。 

8.1CPU有哪些功能?画出其结构框图并简要说明每个部件的作用。

容易忘掉中断程序

8.2什么是指令周期?指令周期是否有一个固定值?为什么? 

指令周期是计算机从取指到指令执行完毕的时间。指令是存储在内存的,实际上,通过PC寄存器和指令寄存器取出指令的过程是由CU来完成的。指令的解码过程也是CU来完成的。由于各种指令操作功能不同,因此各种指令的指令周期是不同的,指令周期的长短主要和指令在执行阶段的访存次数和执行阶段所需要完成的操作有关。

对于一个指令周期来说,我们取出一条指令,然后执行它,至少需要两个 CPU 周期。取出指令至少需要一个 CPU 周期,执行至少也需要一个 CPU 周期,复杂的指令则需要更多的 CPU 周期。而一个CPU周期是若干时钟周期之和。

8.3画出指令周期的流程图,分别说明图中每个子周期的作用。

 8.4设CPU内有这些部件:PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和CU。(结构如下图所示)

(1)画出完成间接寻址的取数指令“LDA@X”(将主存某地址单元的内容取至AC中)的数据流(从取指令开始)。
(2)画出中断周期的数据流。

(1) 

 (2)

 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?

中断周期前是执行周期,中断周期后为取值周期。一个完整的指令周期包括取值间址执行中断四个周期。中断周期 CPU 完成下列操作:CPU访存取指令操作,硬件关中断操作,将中断地址送给PC操作,保护程序断点操作。

8.6 存储器中有若干数据类型:指令代码、运算数据、堆栈数据、字符代码和BCD码,计算机如何识别这些代码?

一般是根据时钟周期:CPU从取指阶段取出的代码是指令代码,CPU在执行指令阶段取出的是数据等,凡是根据堆栈指示器SP所指示的地址访存时所获得的数据即为堆栈数据。

8.7什么叫系统的并行性?粗粒度并行和细粒度并行有何区别?

 粗粒度并行性是在多个处理机上分别运行多个进程,由多台处理机合作完成一个程序,一般用算法(软件)实现。
细粒度并行性是指在处理机的操作级和指令级的并行性,一般用硬件实现,其中指令流水就是一项重要技术。

8.17在中断系统中,INTR、INT、EINT这3个触发器各有何作用?

INTR是中断请求触发器,每个中断源都对应一个 INTR,当其为“1”状态时,表示该中断源有请求。
EINT 是允许中断触发器,当其为“1”时,表示 CPU 允许响应中断源的请求;当其为“0”时,意味着 CPU 禁止响应中断。
INT是中断标记触发器,当其为“1”时,表示 CPU 进入中断周期。

8.24现有A、B、C、D4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同为20μs,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。 【计算机组成原理】中断屏蔽 CPU执行程序轨迹(第8章)_哔哩哔哩_bilibili

8.25某机有五个中断源 

 8.26设某机配有A、B、C3台设备,其优先级按A→B→C降序排列,为改变中断处理次序,它们的中断屏蔽字设置如下: 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、C中断服务程序的执行时间均为20 μ s 
 

 

8.28设某机有4个中断源1、2、3、4,其优先级按 1→2→3→4降序排列,现要求中断处理次序改为 4→1→3→2。根据下图给出的4个中断源的请求时刻,画出 CPU 执行程序的轨迹。假设中断源的中断服务程序时间均为20 μs 。

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