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第6章 習(xí)題答案 1．控制器有哪幾種控制方式?各有何特點(diǎn)? 解：控制器的控制方式可以分為3種：同步控制方式、異步控制方式和聯(lián)合控方式。 同步控制方式的各項(xiàng)操作都由統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)控制，在每個(gè)機(jī)器周期中產(chǎn)生統(tǒng)一目的節(jié)拍電位和工作脈沖。這種控制方式設(shè)計(jì)簡單，容易實(shí)現(xiàn)；但是對于許多簡單指令說會(huì)有較多的空閑時(shí)間，造成較大數(shù)量的時(shí)間浪費(fèi)，從而影響了指令的執(zhí)行速度。 異步控制方式的各項(xiàng)操作不采用統(tǒng)一的時(shí)序信號(hào)控制，而根據(jù)指令或部件的具體況決定，需要多少時(shí)間，就占用多少時(shí)間。異步控制方式?jīng)]有時(shí)間上的浪費(fèi)，因而提高機(jī)器的效率，但是控制比較復(fù)雜。 聯(lián)合控制方式是同步控制和異步控制相結(jié)合的方式。 2．什么是三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)? 解：三級(jí)時(shí)序系統(tǒng)是指機(jī)器周期、節(jié)拍和工作脈沖。計(jì)算機(jī)中每個(gè)指令周期劃分若干個(gè)機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期劃分為若干個(gè)節(jié)拍，每個(gè)節(jié)拍中設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)工脈沖。 3．控制器有哪些基本功能?它可分為哪幾類?分類的依據(jù)是什么? 解：控制器的基本功能有： (1)從主存中取出一條指令，并指出下一條指令在主存中的位置。 (2)對指令進(jìn)行譯碼或測試，產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。 (3)指揮并控制CPU、主存和輸入輸出設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。 控制器可分為組合邏輯型、存儲(chǔ)邏輯型、組合邏輯與存儲(chǔ)邏輯結(jié)合型3類，分類的依據(jù)在于控制器的核心——微操作信號(hào)發(fā)生器(控制單元CU)的實(shí)現(xiàn)方法不同。 4．中央處理器有哪些功能?它由哪些基本部件所組成? 解：從程序運(yùn)行的角度來看，CPU的基本功能就是對指令流和數(shù)據(jù)流在時(shí)間與空間上實(shí)施正確的控制。對于馮諾依曼結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)而言，數(shù)據(jù)流是根據(jù)指令流的操作而形成的，也就是說數(shù)據(jù)流是由指令流來驅(qū)動(dòng)的。 中央處理器由運(yùn)算器和控制器組成。 5．中央處理器中有哪幾個(gè)主要寄存器?試說明它們的結(jié)構(gòu)和功能。 解：CPU中的寄存器是用來暫時(shí)保存運(yùn)算和控制過程中的中間結(jié)果、最終結(jié)果及控制、狀態(tài)信息的，它可分為通用寄存器和專用寄存器兩大類。 通用寄存器可用來存放原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果，有的還可以作為變址寄存器、計(jì)數(shù)器、地址指針等。專用寄存器是專門用來完成某一種特殊功能的寄存器，如程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、存儲(chǔ)器地址寄存器MAR、存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器MDR、狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSWR等。 15、什么是微命令和微操作?什么是微指令?微程序和機(jī)器指令有何關(guān)系?微程序和程序之間有何關(guān)系? 解：微命令是控制計(jì)算機(jī)各部件完成某個(gè)基本微操作的命令。微操作是指計(jì)算機(jī)中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一對應(yīng)的，微命令是微操作的控制信號(hào)，微操作是微命令的操作過程。 微指令是若干個(gè)微命令的集合。 微程序是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器，每一條機(jī)器指令都對應(yīng)一個(gè)微程序。 微程序和程序是兩個(gè)不同的概念。微程序是由微指令組成的，用于描述機(jī)器指令，實(shí)際上是機(jī)器指令的實(shí)時(shí)解釋器，微程序是由計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)者事先編制好并存放在控制儲(chǔ)器中的，一般不提供給用戶；程序是由機(jī)器指令組成的，由程序員事先編制好并存放在主存儲(chǔ)器中。 16．什么是垂直型微指令?什么是水平型微指令?它們各有什么特點(diǎn)? 解：垂直型微指令是指一次只能執(zhí)行一個(gè)微命令的微指令；水平型微指令是指一次能定義并能并行執(zhí)行多個(gè)微命令的微指令。 垂直型微指令的并行操作能力差，一般只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)微操作，控制1～2個(gè)信息傳送通路，效率低，執(zhí)行一條機(jī)器指令所需的微指令數(shù)目多，執(zhí)行時(shí)間長；但是微指令與機(jī)器指令很相似，所以容易掌握和利用，編程比較簡單，不必過多地了解數(shù)據(jù)通路的細(xì)節(jié)，且微指令字較短。水平型微指令的并行操作能力強(qiáng)，效率高，靈活性強(qiáng)，執(zhí)行一條機(jī)器指令所需微指令的數(shù)目少，執(zhí)行時(shí)間短；但微指令字較長，增加了控存的橫向容量，同時(shí)微指令和機(jī)器指令的差別很大，設(shè)計(jì)者只有熟悉了數(shù)據(jù)通路，才有可能編制出理想的微程序，一般用戶不易掌握。