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第6章 習題答案 1．控制器有哪幾種控制方式?各有何特點? 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操作都由統(tǒng)一的時序信號控制，在每個機器周期中產(chǎn)生統(tǒng)一目的節(jié)拍電位和工作脈沖。這種控制方式設計簡單，容易實現(xiàn)；但是對于許多簡單指令說會有較多的空閑時間，造成較大數(shù)量的時間浪費，從而影響了指令的執(zhí)行速度。 異步控制方式的各項操作不采用統(tǒng)一的時序信號控制，而根據(jù)指令或部件的具體況決定，需要多少時間，就占用多少時間。異步控制方式?jīng)]有時間上的浪費，因而提高機器的效率，但是控制比較復雜。 聯(lián)合控制方式是同步控制和異步控制相結合的方式。 2．什么是三級時序系統(tǒng)? 解：三級時序系統(tǒng)是指機器周期、節(jié)拍和工作脈沖。計算機中每個指令周期劃分若干個機器周期，每個機器周期劃分為若干個節(jié)拍，每個節(jié)拍中設置一個或幾個工脈沖。 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)對指令進行譯碼或測試，產(chǎn)生相應的操作控制信號，以便啟動規(guī)定的動作。 (3)指揮并控制CPU、主存和輸入輸出設備之間的數(shù)據(jù)流動。 控制器可分為組合邏輯型、存儲邏輯型、組合邏輯與存儲邏輯結合型3類，分類的依據(jù)在于控制器的核心——微操作信號發(fā)生器(控制單元CU)的實現(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)流在時間與空間上實施正確的控制。對于馮諾依曼結構的計算機而言，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)動的。 中央處理器由運算器和控制器組成。 5．中央處理器中有哪幾個主要寄存器?試說明它們的結構和功能。 解：CPU中的寄存器是用來暫時保存運算和控制過程中的中間結果、最終結果及控制、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)和運算結果，有的還可以作為變址寄存器、計數(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，如程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、存儲器地址寄存器MAR、存儲器數(shù)據(jù)寄存器MDR、狀態(tài)標志寄存器PSWR等。 15、什么是微命令和微操作?什么是微指令?微程序和機器指令有何關系?微程序和程序之間有何關系? 解：微命令是控制計算機各部件完成某個基本微操作的命令。微操作是指計算機中最基本的、不可再分解的操作。微命令和微操作是一一對應的，微命令是微操作的控制信號，微操作是微命令的操作過程。 微指令是若干個微命令的集合。 微程序是機器指令的實時解釋器，每一條機器指令都對應一個微程序。 微程序和程序是兩個不同的概念。微程序是由微指令組成的，用于描述機器指令，實際上是機器指令的實時解釋器，微程序是由計算機的設計者事先編制好并存放在控制儲器中的，一般不提供給用戶；程序是由機器指令組成的，由程序員事先編制好并存放在主存儲器中。 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? 解：垂直型微指令是指一次只能執(zhí)行一個微命令的微指令；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，一般只能實現(xiàn)一個微操作，控制1～2個信息傳送通路，效率低，執(zhí)行一條機器指令所需的微指令數(shù)目多，執(zhí)行時間長；但是微指令與機器指令很相似，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)通路的細節(jié)，且微指令字較短。水平型微指令的并行操作能力強，效率高，靈活性強，執(zhí)行一條機器指令所需微指令的數(shù)目少，執(zhí)行時間短；但微指令字較長，增加了控存的橫向容量，同時微指令和機器指令的差別很大，設計者只有熟悉了數(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。