答：CPU所具有的四个方面的功能： （1）指令控制，即程序的顺序控制。

主要是由程序计数器PC（顺序寻址）和控制类指令的执行（跳跃寻址）

实现的。

（2）操作控制

由执行指令的一系列微操作信号进行控制。 （3）时间控制

对各种操作实施时间上的控制。主要是由时序信号发生器等实现。 （4）数据加工

对数据实现算逻运算等的处理。

CPU的前三个功能主要是由控制器实现的，最后一个功能则是在运算器实现的。 四. 计算题

1．若某计算机的主频为200MHz，每个CPU周期平均包含4个主频周期，每个指令周期平均有3个CPU周期，问：

（1）该机平均指令执行速度为多少MIPS（百万条指令每秒）？

（2）若主频提高到500MHz，每个CPU周期平均包含4个主频周期，采用流水方式，每个指令周期平均为1.2个CPU周期，则平均指令执行速度又是多少MIPS？

解：（1）该机平均指令执行速度为：

V=200÷(4×3)=16.7 ( MIPS) (T=1/F) （2）平均指令执行速度:

V=500÷(4×1.2)=104 (MIPS)

五. 分析题

1. 今有4级指令流水线，分别完成取指、指令译码并且取数、运算、送结果四步操作。假设完成各步操作的时间依次为10ns，12ns，10ns，8ns。请问：

(1) 流水线操作的时钟周期应设计为多少ns？

(2) 若相邻两条指令I和I+1分别是：ADD R1，R3和SUB R3，R5。前者完成 (R1)+(R3) → R3的操作；后者完成 (R3) - (R5) → R5的操作，问是否发生数据相关？假设在硬件上不采取措施，那么第I+1条指令要推迟多少时间进行？

(3) 如果在硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？ 解：（1）流水线操作的时钟周期应设计为12ns

（2）发生数据相关。假设在硬件上不采取措施，那么第I+1条指令要推迟两个时钟周期即24ns进行。

（3）如果在硬件设计上加以改进，例如采用内部向前技术，则可不需推迟。

2.已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器的容量为1024×40（位）。微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式。请问：

(1).微指令中的微命令字段、判别测试字段和下地址字段分别应为多少位？ (2).画出围绕这种微指令格式的微程序控制器的逻辑框图。 解：(1).控制存储器的容量为1024×40（位），所以下址字段为10位（210

＝1024），可控制微程序转移的条件共4个，故P字段为4位，操作控制字段为40－（10＋4）＝26位。

(2).微程序控制器的逻辑框图如下：（课本P234，图5.22）

第6章 总线及其互联机构

一. 填空题

1．总线是构成计算机系统的 互联机构 ，是多个 系统功能 部件之间进行数据传送的公共通路。

2. 根据总线传送信息的性质不同，总线可分为地址总线、 数据 总线和控制 总线等三种。

3．衡量总线传输性能的指标是 总线带宽 ，它定义为总线本身所能达到的最高传输速率，其单位是B/s或MB/s。

4．衡量总线传输性能的指标是 总线带宽 ，它定义为总线本身所能达到的最高 传输速率 ，其单位通常是B/s或MB/s。

5. 在计算机总线中，数据的传送有二种基本方式： 串行 传送和 并行 传送。

6.为了解决多个主设备同时竞争总线的_使用权_,机器必须具有总线_仲裁_ __部件。 二. 选择题

1. 在计数器定时查询方式下，若计数从中止点开始，则（C ）。

A. 设备号小的优先级高 B. 设备号大的优先级高 C. 每个设备使用总线的机会相等 D. 以上都不对

三. 问答题

1．什么叫总线？总线按其所传送的信息不同，可分为哪三种？计算机系统采用总线结构的优缺点是什么？

答: 总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能 部件之间进行数据传送的公共通路。

根据总线传送信息的不同，总线可分为地址总线、 数据总线和控制总线等三种。

计算机系统采用总线结构的优点主要是减少传输线的数量,提高系统的可靠性。缺点主要是挂在总线上的主设备（主方），必须分时使用总线。

2．PCI总线的特点是什么？它采用自身的总线频率33MHz，如果处理器字长为32位，则其数据传输速率是多少MB/s？

答：PCI总线的特点：高带宽（132MB/s，264MB/s）且与处理器无关的高速外围总线。它采用同步时序协议和集中式仲裁，并且有自动配置能力。

数据传输速率是：(32/8)×33＝132 (MB/s)

第7章 输入/输出系统

一. 填空题

1．当前微型机常用的显示设备有 CRT显示器 和 液晶显示器 两种。 2．光盘是近年来发展起来的一种辅助存储器，是多媒体计算机不可缺少的

设备，按读写性质分，光盘可分为 只读 型、 一次写入 型和 可重写 型三类。

3．CPU响应中断时，完成关中断操作、保护两个关键性的硬件状态是断点 和 程序状态字(PSW) ，通常把它们存放在 堆栈 中，以便于存取。

4.分辨率为1280×1024的显示器，若灰度为256级，则所需刷新存储器的最小容量为 _1280K_ 字节，若采用32位真彩色方式，则所需刷新存储器的最小容量为 _5120K __字节。

二. 选择题

1．计算机的外围设备是指（ D ）。

A．输入/输出设备 B．外存设备

C．远程通信设备 D．除了CPU和内存以外的其他设备 2．若CRT的分辨率为1024×768像素，像素的颜色数为256色，则下列规格的存储器，最合适作刷新存储器的容量是( D )。 A. 256KB B. 2MB

C. 512KB D. 1MB

三. 问答题

1. 什么叫中断？对程序中断请求信号为什么要排队判优？

答：当某种事件发生时，计算机暂停当前程序的执行，转向为该事件服务，服务完毕，返回原程序继续执行，这种功能称为中断。

通常，CPU在任一时刻只能响应一个中断源的中断请求信号，而可能有多个中断源同时发出中断请求信号，为解决“一－多”的矛盾，必须对程序中断请求信号进行排队判优。