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1、文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 第六章 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 种：同步控制方式、异步控制方式和联合控制方式。同步控制方式的各项操作都由统一的时序信号控制，在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。这种控制方式设计简单，容易实现；但是对于许多简单指令来说会有较多的空闲时间，造成较大数量的时间浪费，从而影响了指令的执行速度。异步控制方式的各项操作不采用统一的时序信号控制，而根据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，因而提高了机器的效率，但是控制比较复杂。联合控制方式是同步控制和异步
2、控制相结合的方式。 什么是三级时序系统？解：三级时序系统是指机器周期、节拍和工作脉冲。计算机中每个指令周期划分为若干个机器周期，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。 控制器有哪些基本功能？ 它可分为哪几类？ 分类的依据是什么？解：控制器的基本功能有：（） 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。（） 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。（） 指挥并控制CPU 、主存和输入输出设备之间的数据流动。控制器可分为组合逻辑型、存储逻辑型、组合逻辑与存储逻辑结合型 类，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
3、现方法不同。 中央处理器有哪些功能？ 它由哪些基本部件所组成？解：从程序运行的角度来看，CPU 的基本功能就是对指令流和数据流在时间与空间上实施正确的控制。对于冯 诺依曼结构的计算机而言，数据流是根据指令流的操作而形成的，也就是说数据流是由指令流来驱动的。中央处理器由运算器和控制器组成。 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。解：CPU 中的寄存器是用来暂时保存运算和控制过程中的中间结果、最终结果及控制、状态信息的，它可分为通用寄存器和专用寄存器两大类。通用寄存器可用来存放原始数据和运算结果，有的还可以作为变址寄存器、计数器、地址指针等。专用寄存器是专门用来完成某一种特殊功
4、能的寄存器，如程序计数器PC 、指令寄存器IR 、存储器地址寄存器MAR 、存储器数据寄存器MDR 、状态标志寄存器PSWR 等。 某机CPU 芯片的主振频率为MHz ，其时钟周期是多少s ？ 若已知每个机器周期平均包含 个时钟周期，该机的平均指令执行速度为 MIPS ，试问：（） 平均指令周期是多少s ？（） 平均每个指令周期含有多少个机器周期？（） 若改用时钟周期为 s 的CPU 芯片，则计算机的平均指令执行速度又是多少MIPS ？（） 若要得到 万次s 的指令执行速度，则应采用主振频率为多少MHz 的CPU芯片？解：时钟周期 MHz s（） 平均指令周期 MIPS s（） 机器周期 s
5、s平均每个指令周期的机器周期数 s s （） 主振频率 MHz 以一条典型的单地址指令为例，简要说明下列部件在计算机的取指周期和执行周期中的作用。（） 程序计数器PC ；（） 指令寄存器IR ；（） 算术逻辑运算部件ALU ；（） 存储器数据寄存器MDR ；（） 存储器地址寄存器MAR 。解：（） 程序计数器PC ：存放指令地址；（） 指令寄存器IR ：存放当前指令；（） 算术逻辑运算部件ALU ：进行算逻运算；（） 存储器数据寄存器MDR ：存放写入或读出的数据指令；（） 存储器地址寄存器MAR ：存放写入或读出的数据指令的地址。以单地址指令“加（INC A）”为例，该指令分为 个周期：取指
6、周期、分析取数周期、执行周期。 个周期完成的操作如表- 所示。 什么是指令周期？ 什么是CPU 周期？ 它们之间有什么关系？解：指令周期是指取指令、分析取数到执行指令所需的全部时间。CPU 周期（机器周期）是完成一个基本操作的时间。一个指令周期划分为若干个CPU 周期。 指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指令还是数据？解：指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区分的方法为：（） 取指令或数据时所处的机器周期不同：取指周期取出的是指令；分析取数或执行周期取出的是数据。（） 取指令或数据时地址的来源不同：指令地址来源于程序计数器；数据地址来源于地址形成部件。 CPU
7、 中指令寄存器是否可以不要？ 指令译码器是否能直接对存储器数据寄存器MDR 中的信息译码？ 为什么？ 请以无条件转移指令JMP A 为例说明。解：指令寄存器不可以不要。指令译码器不能直接对MDR 中的信息译码，因为在取指周期MDR 的内容是指令，而在取数周期MDR 的内容是操作数。以JMP A 指令为例，假设指令占两个字，第一个字为操作码，第二个字为转移地址，它们从主存中取出时都需要经过MDR ，其中只有第一个字需要送至指令寄存器，并且进行指令的译码，而第二个字不需要送指令寄存器。 设一地址指令格式如下： OP A现在有 条一地址指令：LOAD（取数） 、ISZ（加“”为零跳） 、DSZ（减“
8、”为零跳） 、STORE（存数） ，在一台单总线单累加器结构的机器上运行，试排出这 条指令的微操作序列。要求：当排ISZ 和DSZ 指令时不要破坏累加寄存器Acc 原来的内容。解：（） LOAD（取数）指令PC MAR ，READ ；取指令MM MDRMDR IR ，PC PCA MAR ，READ ；取数据送AccMM MDRMDR Acc（） ISZ（加“”为零跳）指令取指令微操作略。A MAR ，READ ；取数据送AccMM MDRMDR AccAcc Acc ；加If Z then PC PC ；结果为 ，PC Acc MDR ，WRITE ；保存结果MDR MMAcc Acc ；恢
9、复Acc（） DSZ（减“”为零跳）指令取指令微操作略。A MAR ，READ ；取数据送AccMM MDRMDR AccAcc Acc ；减If Z then PC PC ；结果为 ，PC Acc MDR ，WRITE ；保存结果MDR MMAcc Acc ；恢复Acc（） STORE（存数）指令：取指令微操作略。A MAR ；Acc 中的数据写入主存单元Acc MDR ，WRITEMDR MM 某计算机的CPU 内部结构如图唱 所示。两组总线之间的所有数据传送通过ALU 。ALU 还具有完成以下功能的能力：F A ；F BF A ； F B F A ； F B 写出转子指令（JSR）的取指
10、和执行周期的微操作序列。JSR 指令占两个字，第一个字是操作码，第二个字是子程序的入口地址。返回地址保存在存储器堆栈中，堆栈指示器始终指向栈顶。解： PC B ，F B ，F MAR ，Read ；取指令的第一个字 PC B ，F B ，F PC MDR B ，F B ，F IR PC B ，F B ，F MAR ，Read ；取指令的第二个字 PC B ，F B ，F PC MDR B ，F B ，F Y SP B ，F B ，F SP ，F MAR ；修改栈指针，返回地址压入堆栈 PC B ，F B ，F MDR ，Write Y A ，F A ，F PC ；子程序的首地址 PC End
11、某机主要部件如图- 所示。（） 请补充各部件间的主要连接线，并注明数据流动方向。（） 拟出指令ADD （R ） ，（R ） 的执行流程（含取指过程与确定后继指令地址） 。该指令的含义是进行加法操作，源操作数地址和目的操作数地址分别在寄存器R 和R中，目的操作数寻址方式为自增型寄存器间址。解：（） 将各部件间的主要连接线补充完后如图- 所示。（） 指令ADD （R ） ，（R ） 的含义为（R ） （R ） （R ）（R ） R指令的执行流程如下： （PC） MAR ；取指令 Read M（MAR） MDR IR （PC） PC （R ） MAR ；取被加数 Read M（MAR） MDR C
12、（R ） MAR ；取加数 Read M（MAR） MDR D（R ） R ；修改目的地址（C） （D） MDR ；求和并保存结果WriteMDR MM CPU 结构如图唱 所示，其中有一个累加寄存器AC 、一个状态条件寄存器和其他 个寄存器，各部件之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。（） 标明 个寄存器的名称。（） 简述指令从主存取出送到控制器的数据通路。（） 简述数据在运算器和主存之间进行存取访问的数据通路。解：（） 这 个寄存器中，a 为存储器数据寄存器MDR ，b 为指令寄存器IR ，c 为存储器地址寄存器MAR ，d 为程序计数器PC 。（） 取指令的数据通路：PC MAR
13、 MM MDR IR（） 数据从主存中取出的数据通路（设数据地址为X） ：X MAR MM MDR ALU AC数据存入主存中的数据通路（设数据地址为Y） ：Y MAR ，AC MDR MM 什么是微命令和微操作？ 什么是微指令？ 微程序和机器指令有何关系？ 微程序和程序之间有何关系？解：微命令是控制计算机各部件完成某个基本微操作的命令。微操作是指计算机中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一对应的，微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的操作过程。微令是若干个微命令的集合。微程序是机器指令的实时解释器，每一条机器指令都对应一个微程序。微程序和程序是两个不同的概念。微程序是由微指令组成的，用于描述机器指令，实际上是机器指令的实时解释器，微程序是由计算机的
