【计组答案】第六章_中央处理器

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6-01 控制器有哪几种控制方式?各有何特点?

解:控制器的控制方式可以分为3种:

  • ① 同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制。以最复杂指令的操作时间作为统一的时间间隔标准。
    • 这种控制方式设计简单,容易实现。
    • 对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间,造成时间浪费,从而影响了指令的执行速度。
  • ② 异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制指令或部件的具体情况决定,需要多少时间,就占用多少时间。
    • 异步控制方式没有时间上的浪费,提高了机器的效率,但是控制比较复杂。
  • ③ 联合控制方式是同步控制和异步控制相结合的方式。

记忆方法:p177,记住其中一种的关键字(如:统一的时序信号控制),其他两种非此。

6-02 什么是三级时序系统

  • 三级时序系统是指机器周期、节拍、工作脉冲
    • 计算机中每个指令周期划分为若千个机器局期 每个机器周期划分为若干个节拍,每个节拍中设置一个或几个工作脉冲

6-03 控制器有哪些基本功能?可分为哪几类?分类的依据是什么?

1)

  • 取指令:从主存中取出一条指令,并指出下一条指令在主存中的位置
  • 分析指令:对指令进行译码或测试,产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作
  • 执行指令:指挥并控制cpu、主存、输入输出设备之间的数据流动。

参考juejin.cn/post/684490…

2)答:控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻结合型3类

3)答:分类的依据在于控制器的核心【微操作信号发生器(控制单元CU)】 的实现方法不同。

参考juejin.cn/post/684490…

6-04 中央处理器有哪些功能?有哪些基本不见组成

  • (1)取指令、分析指令、执行指令、中断处理、逻辑运算。
  • (2)中央处理器由运算器和控制器组成

6-05 中央处理器中有哪几个主要寄存器?试说明它们的结构和功能?

(1)主要分为通用寄存器和专用寄存器。

(2)功能:

  • 通用寄存器:存放原始数据和运算结果。
  • 专用寄存器:
    • 程序计数器:存放接着要执行的指令或接着要执行的指令的地址
    • 指令寄存器:存放从存储器取出的指令。
    • 存储器地址寄存器MAR:存放cpu当前访问的主存单元的地址。
    • 存储器数据寄存器MDR:存放由主存读出/写入的一条指令或一个数据字。
    • 状态标志寄存器PSR:存放程序状态字。

6-08 什么是指令周期?什么是CPU周期?他们之间的关系?

(1)

  • 指令周期:cpu从取指令到分析指令,最后执行指令所用时间总和。
  • cpu周期:也叫机器周期,是指令周期中的每一个基本操作(如取址周期、取数周期、执行周期、中断周期)

(2)关系:一个指令周期由多个cpu周期组成。

6-09 如何识别存放在主存的指令和数据?

  • 取指令和数据时所处的的机器周期不同:取指令在取址周期,取数据在取数/执行周期。
  • 取指令和取数据的地址来源不同:取指令的地址来源于程序计数器,数据地址来源于存储器地址寄存器。

6-15 什么是微命令、微操作、微指令?微程序和机器指令有何关系?微程序和程序有何关系?

  • 微命令:控制部件向执行部件发出的各种控制命令。
  • 微操作:是微命令的具体执行。
  • 微指令:指控存储器中的一个单元的内容。

  • 微程序和机器指令的关系:一条机器指令对应一个微程序。

  • 微程序和程序的关系:没有直接关系。
    • 微程序是有若干有序微指令组成,微程序一般由计算机的设计者预先设计好存放在控制存储器中,不提供给用户。
    • 而程序是用于完成特定功能的机器指令组成,由程序员事先编制好并存放在存储器中。

6-16 什么是垂直型微指令和水平型微指令?各自特点是?区别是?

  • 垂直型微指令:一次只能完成一个微操作的微指令。
  • 水平型微指令:一条指令可并行完成多个微操作的微指令。

  • 垂直型微指令:
    • 并行操作能力差,效率低,执行一条机器指令所需的微指令数量多,执行时间长。
    • 与机器指令差别小,用户容易掌握利用,编程简单。
  • 水平型微指令:
    • 对上面特点的取反,灵活性高。
    • 取反。

  • 区别:指令字长度不同,垂直的段,水平的长。