计算机组成原理-第二版-唐朔飞著-课后习题详解 下载本文

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A为地址码字段,共16-7-3=6位。

(2)直接寻址的最大范围为26=64。

(3)由于存储字长为16位,故一次间址的寻址范围为216;若多次间址,需用存储字的最高位来区别是否继续间接寻址,故寻址范围为215。

(4)立即数的范围为-32——31(有符号数),或0——63(无符号数)。 (5)相对寻址的位移量为-32——31。

(6)上述六种寻址方式中,因立即数由指令直接给出,故立即寻址的指令执行时间最短。间接寻址在指令的执行阶段要多次访存(一次间接寻址要两次访存,多次间接寻址要多次访存),故执行时间最长。变址寻址由于变址寄存器的内容由用户给定,而且在程序的执行过程中允许用户修改,而其形式地址始终不变,故变址寻址的指令便于用户编制处理数组问题的程序。相对寻址操作数的有效地址只与当前指令地址相差一定的位移量,与直接寻址相比,更有利于程序浮动。

(7)方案一:为使指令寻址范围可扩大到4M,需要有效地址22位,此时可将单字长一地址指令的格式改为双字长,如下图示:

OP(7位) MOD(3位) A(低16位) 方案二:如果仍采用单字长指令(16位)格式,为使指令寻址范围扩大到4M,可通过段寻址方案实现。安排如下:

硬件设段寄存器DS(16位),用来存放段地址。在完成指令寻址方式所规定的寻址操作后,得有效地址EA(6位),再由硬件自动完成段寻址,最后得22位物理地址。 即:物理地址=(DS)?26 + EA

A(高6位) 34

注:段寻址方式由硬件隐含实现。在编程指定的寻址过程完成、EA产生之后由硬件自动完成,对用户是透明的。

方案三:在采用单字长指令(16位)格式时,还可通过页面寻址方案使指令寻址范围扩大到4M。安排如下:

硬件设页面寄存器PR(16位),用来存放页面地址。指令寻址方式中增设页面寻址。当需要使指令寻址范围扩大到4M时,编程选择页面寻址方式,则:EA =(PR)‖A (有效地址=页面地址“拼接”6位形式地址),这样得到22位有效地址。

(8)为使一条转移指令能转移到主存的任一位置,寻址范围须达到4M,除了采用(7) 方案一中的双字长一地址指令的格式外,还可配置22位的基址寄存器或22位的变址寄存器,使EA = (BR) + A (BR为22位的基址寄存器)或EA =(IX)+ A(IX为22位的变址寄存器),便可访问4M存储空间。还可以通过16位的基址寄存器左移6位再和形式地址A相加,也可达到同样的效果。

总之,不论采取何种方式,最终得到的实际地址应是22位。

4. 设CPU内有下列部件:PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和CU。

(1)画出完成间接寻址的取数指令LDA@X(将主存某地址单元X的内容取至AC中)的数据流(从取指令开始)。

(2)画出中断周期的数据流。

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

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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:

busPCMARSPMDRCUIRAC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→SPSP→MARPC→MDRMDR→M(MAR)向量地址→PC0→EINT

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注:解这道题有两个要素,首先要根据所给部件设计好数据通路,即确定信息流动的载体。其次选择好描述数据流的方法,无论采用什么样的表达方式,其关键都要能清楚地反映数据在通路上流动的顺序,即强调一个“流”字。较好的表达方式是流程图的形式。

5. 中断周期前是什么阶段?中断周期后又是什么阶段?在中断周期CPU应完成什么操作?

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。

24. 现有A、B、C、D四个中断源,其优先级由高向低按A、B、C、D顺序排列。若中断服务程序的执行时间为20μs,请根据下图所示时间轴给出的中断源请求中断的时刻,画出CPU执行程序的轨迹。

解:A、B、C、D的响优先级即处理优先级。CPU执行程序的轨迹图如下:

程序D服务A服务B服务C服务B服务C服务0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 t/usB与C请求D请求B服务D服务A服务B服务B请求A请求

25. 某机有五个中断源L0、L1、L2、 L3、L4,按中断响应的优先次序由高向低排序为L0? L1?L2?L3?L4,根据下示格式,现要求中断处理次序改为L1?L4?L2?L0?L3,根据下面的格式,写出各中断源的屏蔽字。 解:各中断源屏蔽状态见下表: