04第9周作业--第八章第九章-11284040

8．2解：指令周期是指取出并执行完一条指令所需的时间。由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大，因此为了提高CPU运行效率，即使在同步控制的机器中，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。8.4解：CPU中的数据流向与所采用的数据通路结构直接相关，不同的数据通路中的数据流是不一样的。常用的数据通路结构方式有直接连线、单总线、双总线、三总线等形式，目前大多采用总线结构，直接连线方式仅适用于结构特别简单的机器中。为简单起见，本题采用单总线将题中所给部件连接起来，框图如下：PCMARACMDRCUSPIRbus地址线数据线控制线（1）LDA@X指令周期数据流程图：PC→MARM(MAR)→MDR(MDR)→IRPC+1→PCAd(IR)→MARM(MAR)→MDRMDR→Ad(IR)Ad(IR)→MARM(MAR)→MDRMDR→AC（2）中断周期流程图如下：SP-1→SPPC→MDRMDR→M(MAR)向量地址→PC0→EINTSP→MAR8.5答：中断周期前是执行周期，中断周期后是取指周期。在中断周期，CPU应完成保存断点、将中断向量送PC和关中断等工作。9.1解：1）写出取指周期的全部微操作。PC-MAR;1-R;M(MAR)-MDR;MDR-IR;OP(IR)-CU;(PC)+1-PC;2）写出减法指令“SUBX”、取数指令“STAX”（X均为主存地址）在执行阶段所需的全部微操作。SUBX:AD(IR)-MAR;1-R;M(MAR)-MDR;(AC)-(MDR)-AC;STAX:AD(IR)-MAR;1-W;AC-MDR;MDR-M(MAR)3）当上述指令为间接寻址时，写出执行这些指令所需的全部微操作。间接寻址时，比直接寻址多一个间址周期：AD(IR)-MAR;1-R;M(MAR)-MDR;MDR-AD(IR);4）写出无条件转移指令“JMPY”和结果溢出则转指令“BAOY”在执行阶段所需的全部微操作。JMPY:AD(IR)-PCBAOY:O•AD(IR)+O•(PC)-PC9.3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。9.5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=2.5µsA机时钟周期=1/8MHz=125nsA机机器周期=125ns×4=500ns=0.5µsA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83nsB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=1.66µsB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。9.6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=0.125×10-6s机器周期=0.125×10-6s×2=0.25×10-6s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平均指令周期=0.5×10-6s×4=2×10-6s平均指令执行速度=1/（2×10-6s）=0.5MIPS结论：两个主频相同的机器，执行速度不一定一样。9.9同步控制：是指任何一条指令或指令中任何一个微操作的执行都是事先确定的，并且都受同一基准时标的时序信号所控制的方式；异步控制：无基准时标信号，微操作的时序是由专门的应答线路控制，即控制单元发出执行某一微操作的控制信号后，等待执行部件完成了该操作后发回“回答”或“结束”信号，再开始新的微操作；联合控制：是同步控制和异步控制相结合的方式，即大多数操作（如CPU内部各操作）在同步时序信号的控制下进行，少数时间难以确定的微操作（如涉及I/O操作）采用异步控制。9.10答：同步控制是指任何一条指令或指令中任何一个微操作的执行都是事先确定的，并且都受同一基准时标的时序信号所控制的方式。异步控制无基准时标信号，微操作的时序是由专门的应答线路控制，即控制单元发出执行某一微操作的控制信号后，等待执行部件完成了该操作后发回“回答”或“结束”信号，再开始新的微操作。联合控制是同步控制和异步控制相结合的方式，即大多数操作（如CPU内部各操作）在同步时序信号的控制下进行，少数时间难以确定的微操作（如涉及I/O操作）采用异步控制。9.11解：先画出相应指令的流程图，然后将图中每一步数据通路操作分解成相应的微操作，再写出同名的微命令即可。（1）ADDB，C指令流程及微命令序列如下：PC→BUS→MARM(MAR)→MDRMDR→BUS→IRB→BUS→YC→BUS→ALUPC+1→PCY-BUS→ZZ→BUS→AC取指周期执行周期PCo,MARiMARo,MDRiMDRo,IRi+1Bo,YiCo,ALUiYo,+,ZiZo,Bi（2）SUBA，H指令流程及微命令序列如下：PC→BUS→MARM(MAR)→MDRMDR→BUS→IRAC→BUS→YH→BUS→ALUPC+1→PCAC-BUS→ZZ→BUS→AC取指周期执行周期PCo,MARiMARo,MDRiMDRo,IRi+1ACo,YiHo,ALUiACo,-,ZiZo,ACi