计算机组成原理第四版课后题答案五六章Word下载.docx
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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。
5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲T1=200ns,T2=400ns,T3=200ns,试画出
时序产生器逻辑图。
节拍脉冲T1，T2，T3的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1=T3=200ns，
T2=400ns，所以主脉冲源的频率应为f=1/T1=5MHZ。
为了消除节拍脉冲上的毛刺，环
型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。
下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。
根据关
系，节拍脉冲T1，T2，T3的逻辑表达式如下：
T1=C1·
，T2=
，T3=
6．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。
微指令条数为：
（4-1）×
80+1=241条
取控存容量为：
256×
32位=1KB
7.某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。
下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y为二进制变量，F为0或1任选。
试以指令码（A，B，H，D，E，F，G）为输入变量，写出控制参数M，S3，S2，S1，C的逻
辑表达式。
M=G
S3=H+D+F
S2=1
C=H+D+（E+F）y
8．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。
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。
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：
11.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。
（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）。
12．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）若相邻两条指令发生数据相关，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？
（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：
:
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。
15．用定量描述法证明流水计算机比非流水计算机具有更高的吞吐率。
衡量并行处理器性能的一个有效参数是数据带宽（最大吞吐量），它定义为单位时间内可以产生
的最大运算结果个数。
设P1是有总延时T1的非流水处理器，故其带宽为1/T1。
又设Pm是相当于P1m段流水处理器延迟时 间Tr，故Pm的带宽为1/（Tc+Tr）。
如果Pm是将P1划分成相同延迟的若干段形成的，则T1≈mTc因
此P1的带宽接近于1/mTc，由此可见，当mTc>
Tc+Tr满足时，Pm比P1具有更大的带宽。
16.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）I1LADR1，A；
M（A）→R1，M（A）是存储器单元
I2ADDR2，R1；
（R2）+（R1）→R2
（2）I3ADDR3，R4；
（R3）+（R4）→R3
I4MULR4，R5；
（R4）×
（R5）→R4
（3）I5LADR6，B；
M（B）→R6，M（B）是存储器单元
I6MULR6，R7；
（R6）×
（R7）→R6
（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
17．参考教科书图5.42所示的超标量流水线结构模型，现有如下6条指令序列：
I1LADR1,B;
M（B）→R1,M（B）是存储器单元
I2SUBR2,R1;
（R2）－（R1）→R2
I3MULR3,R4;
（R3）×
（R4）→R3
I4ADDR4,R5;
（R4）＋（R5）→R4
I5LADR6,A;
M（A）→R6,M（A）是存储器单元
I6ADDR6,R7;
（R6）＋（R7）→R6
请画出：
（1）按序发射按序完成各段推进情况图。
（2）按序发射按序完成的流水线时空图。
（1）
（2）
第六章
1．比较单总线、双总线、三总线结构的性能特点。
3.用异步通信方式传送字符"
A"
和"
8"
，数据有7位，偶校验1位。
起始位1位,
停止位l位，请分别画出波形图。
字符A的ASCII码为41H=1000001B；
字符8的ASCII码为38H=0111000B；
串行传送波形图为：
注：
B：
起始位
C：
校验位
S：
停止位
8．同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率,是因为同步通信____。
A.不需要应答信号；
B.总线长度较短；
C.用一个公共时钟信号进行同步；
D.各部件存取时间比较接近。
C
9.在集中式总线仲裁中，____方式响应时间最快，____方式对____最敏感。
A.菊花链方式B.独立请求方式C.电路故障D.计数器定时查询方式
BAC
10.采月串行接口进行7位ASCII码传送，带有1位奇校验位，l位起始位和1位停止位,当传输率为9600波特时，字符传送速率为____。
A.960B.873.C.1372D.480
A
11．系统总线中地址线的功能是______。
A．选择主存单元地址
B．选择进行信息传输的设备
C．选择外存地址
D．指定主存和I/O设备接口电路的地址
D
12．系统总线中控制器的功能是______。
A．提供主存、I/O接口设备的控制信号和响应信号
B．提供数据信息
C．提供时序信号
D．提供主存、I/O接口设备的响应信号
14.PCI是一个与处理器无关的_____，它采用____时序协议和____式仲裁策略，并具有____能力。
A.集中B.自动配置C.同步D.高速外围总线
DCAB
15.PCI总线的基本传输机制是____传送。
利用____可以实现总线间的____传送，使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。
PCI允许____总线____工作。
A.桥B.猝发式C.并行D.多条E.猝发式
BACDE
17．PCI总线中三种桥的名称是什么？
桥的功能是什么？
PCI总线有三种桥，即HOST/PCI桥（简称HOST桥），PCI/PCI桥和PCI/LAGACY桥。
在PCI总线体系结构中，桥起着重要作用：
（1）接两条总线，使总线间相互通信；
（2）是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，
从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。
（3）利用桥可以实现总线间的卒发式传送。
19．总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段？
若采用同步定时协议，请画出
读数据的同步时序图。
分五个阶段：
请求总线、总线仲裁、寻址（目的地址）、信息传送、状
态返回（错误报告）。
读数据的同步时序图为：
20．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHZ，求总线带宽是多少？
设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，
根据定义可得：
Dr＝T/D=D×
1/ｆ＝8B×
70×
106/s=560MB/
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