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14、时钟周期是CPU处理操作的最大时间单位。错
15、微程序控制器属于存储逻辑型，以微程序解释执行机器指令，采用存储逻辑技术实对 16、地址寄存器用于存放当前执行的指令码，供进行指令译码。错 17、程序计数器用于存放CPU正在执行的指令的地址。错 18、指令寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元的地址。错 填空题
19、 请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是；（指令寄存器IR） (2) 保存当前正要执行的指令地址的寄存器是（程序计数器PC）； (3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。
20、 硬布线器的设计方法是：先画出（指令）流程图，再利用写出（布尔（逻辑）代数）综合逻辑表达式，然后用（门电路和触发器）等器件实现。
21、 微程序控制器由（控制存储器）、（微指令寄存器 ）、（地址转移逻辑）三大部分组成，其中（控制存储器）是ROM存储器，用来存放（微程序）。
22、 流水CPU中的主要问题是：（资源）相关、（数据）相关和（控制）相关。
23、 并行处理技术主要有三种形式：（时间）并行、（空间）并行和（时间及空间）并行。
24、 微程序设计技术是利用（软件）方法设计（控制器）的一门技术，具有规整性、（灵活性）、可维护性等一系列优点。
25、 微指令格式中，微指令的编码通常采用以下三种方式：（直接表示法）、（编码表示法）和（混合表示法）。
26、 由于数据通路之间的结构关系，微操作可分为（相容性）和（相斥性）两种。
27、 在程序执行过程中，控制器控制计算机的运行总是处于（取指令）、分析指令和（执行指令）的循环当中。
28、 CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它常用若干个（机器周期）来表示，而后者又包含若干个（时钟周期）。
29、 CPU的四个主要功能是（指令控制）、（操作控制）、（ 时间控制）和（数据加工）。 30、 目前的CPU包括（控制器）、（运算器）和CACHE。 计算题
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31、在流水线浮点加法器中，假设有取指、译码、执行和回写四个过程段，每个过程段所需要的时间分别为：T1=60ns，T2=50ns，T3=90ns，T4=80ns，试计算该加法器的加速比是多少。
正确答案：该流水线时钟周期至少为T=90ns，若采用非流水方式进行，则其所需要的时间为T1+T2+T3+T4=60+50+90+80=280ns，因此加速比=280/90≈3.1。 简答题
32、简述CPU基本功能 正确答案：解：
(1)指令控制：程序的顺序控制，称为指令控制。
(2)操作控制：管理并产生每条指令的操作控制信号，并把操作控制信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。
(3)时间控制：对各种操作实施时间上的定时，称为时间控制。 (4)数据加工：对数据进行算术运算和逻辑运算处理。 33、简述什么是微指令？
每个微周期的操作所需的控制命令构成一条微指令。微指令包含了若干微命令信息。 34、简述什么是微命令？
微命令指控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令，是构成控制信号序列的最小单位。 35、简述什么是指令周期？
指令周期是指取出并执行一条指令的时间。它由若干个CPU周期组成。 36、简述什么是微程序控制器？
微程序控制器是采用微程序方式构成的控制器，以若干有序微指令组成的微程序解释执行一条机器指令。它由控制存储器、微指令寄存器、地址转移逻辑等构成。 37、解释机器指令和微指令的关系。
机器指令是控制计算机完成一个基本操作的命令；微指令则是控制部件中一组实现一定操作功能的微命令的组合。在微程序控制器中，一条机器指令需要由一组微指令组成的微程序来完成，即微程序完成对机器指令的解释执行。因此，一条机器指令对应多条微指令。 38、计算机内有哪两股信息在流动？如何区分它们？
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一股是控制信息，即操作命令，其发源地是控制器，流向各个部件，形成指令流；一股是数据信息，它受控制信息的控制，从一个部件流向另一个部件，形成数据流。一般地，取指周期从内存读出的信息流是指令流，流向控制器；而执行周期从内存读出或向内存写入的信息流是数据流，在内存和运算器之间交互。 应用题
39、流水线中有三类数据相关冲突：写后读（RAW）相关；读后写（WAR）相关；写后写（WAW）相关。判断以下三组指令各存在哪种类型的数据相关。
(1) I1 LAD R1，A ； M（A）→R1，M（A）是存储器单元 I2 ADD R2，R1 ；（R2）+（R1）→R2 (2) I3 ADD R3，R4 ；（R3）+（R4）→R3 I4 MUL R4，R5 ；（R4）×（R5）→ R4
(3) I5 LAD R6，B ； M（B）→R6，M（B）是存储器单元 I6 MUL R6，R7 ；（R6）×（R7）→ R6 正确答案：解：
（1）写后读（RAW）相关；
（2）读后写（WAR）相关，但不会引起相关冲突； （3）写后读（RAW）相关、写后写（WAW）相关
40、今有4级流水线分别完成取值、指令译码并取数、运算、送结果四步操作，今假设完成各步操作的时间依次为100ns,100ns,80ns,50ns。 请问：
（1）流水线的操作周期应设计为多少？
（2）若相邻两条??令发生数据相关，而且在硬件上不采取措施，那么第二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？ 查看答案 正确答案：解：
(1)流水线的操作时钟周期t应按四步操作中最长时间来考虑,所以t=100ns； (2)两条指令发生数据相关冲突情况：:
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ADDR1,R2,R3;R2+R3→R1 SUBR4,R1,R5;R1-R5→R4
两条指令在流水线中执行情况如下表所示:
ADD指令在时钟4时才将结果写入寄存器R1中,但SUB指令在时钟3时就需读寄存器R1了，显然发生数据相关，不能读到所需数据，只能等待。 如果硬件上不采取措施,第2条指令SUB至少应推迟2个操作时钟周期，即t=2×100ns=200ns；
(3)如果硬件上加以改进(采取旁路技术),这样只需推迟1个操作时钟周期就能得到所需数据，即t=100ns。 41、已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为：512×48(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）微指令中的三个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逻辑框图。
正确答案：解：（l）假设判别测试字段中每一位作为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位；又因为控存容量为512单元，所以下地址字段为9位。 微命令字段则是： （48－4－9）=35位。
（2）对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如下图所示。
其中微地址寄存器对应下地址字，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令字段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器的OP码、各种状态条件以及判别测试字段所给的判别标志（某一位为1），其输出用于控制修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移（此例微指令的后继地址采用断定方式）。
42、某机有8条微指令I1-I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。
正确答案：a-j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段为8位，请安排微指 令的控制字段格式。解：经分析，（e,f,h）和（b,i,j）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a,c,d,g四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下： 43、假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。
解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条 取控存容量为：256×32位=1KB
44、参见下图的数据通路，画出取数指令\（R3），RO\的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。
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