计算机图形学第六章问题答案

第六章
中央处理器CPU
微程序设计技术是利用软件方法设计操作控制器 的一门技术，具有规整性、灵活性、可维护性等一系 列优点，因而在计算机设计中得到了广泛应用，并取 代了早期采用的硬布线控制器设计技术。但是随着 VLSI技术的发展和对机器速度的要求，硬布线逻辑设 计思想又得到了重视。硬布线控制器的基本思想是： 某一微操作控制信号是指令操作码译码输出、时序信 号和状态条件信号的逻辑函数，即用布尔代数写出逻 辑表达式，然后用门电路和触发器等器件实现。
D. 算术、逻辑运算及测试指令的结果状态
14． 在计算机中，存放微指令的控制存储器隶属于（D）。 A. 外存 B. 高速缓存 C. 内存储器 D. CPU
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1． 什么是硬布线控制器？它的主要特点？ 2． 什么是微程序控制器？它的主要特点？ 3． 微指令控制码段分段编码的原则？ 4． 原理性地说明ADD R0，R1指令的执行步骤。 5． 微指令控制码段编码方法有哪几种？
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CPU从存储器取出一条指令并执行这条指令的时 间和称为指令周期。由于各种指令的操作功能不同， 各种指令的指令周期是不尽相同的。划分指令周期， 是设计操作控制器的重要依据 。 时序信号产生器提供CPU周期(也称机器周期)所 需的时序信号。操作控制器利用这些时序信号进行定 时，有条不紊地取出一条指令并执行这条指令。
11. 下表中给出了8条微指令I1-I8所包含的微命令控 制信号。试设计微指令控制字段格式，要求所用的控 制位最少，而且保持微指令本身内在的并行性。
微指令 I1 I2 I3 I4 所包含微命令 ABCDE ADFG BH C 微指令 I5 I6 I7 I8 所包含微命令 CEGI AHJ CDH ABH
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第六章 小结
CPU是计算机的中央处理部件，具有指令控制、 操作控制、时间控制、数据加工等基本功能。 早期的CPU由运算器和控制器两大部分组成。随 着高密度集成电路技术的发展，当今的CPU芯片变成 运算器、cache和控制器三大部分，其中还包括浮点运 算器、存储管理部件等。CPU至少要有如下六类寄存 器：指令寄存器、程序计数器、地址寄存器、缓冲寄 存器、通用寄存器、状态条件寄存器。
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1． 中央处理器的四个主要功能是（指令控制、操作控制、时间控制、 数据加工）。 2． CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为（指令寄存器IR）， 保存下一条指令地址的寄存器为（程序计数器PC），保存CPU访存地址的寄 存器为（地址寄存器AR）。 3． CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做（指令周期）， 它常用若干个（CPU周期）来表示，而后者又包含若干个（T周期）。 4． 一条机器指令的执行可以与一段微指令构成的（微程序）相对应， 微指令可由一系列（微命令）组成。 5． 一般而言，CPU至少有（指令寄存器、程序计数器、地址寄存器、 缓冲寄存器、通用寄存器、状态条件寄存器六个寄存器。 6． 指令执行过程中，DBUS→MDR →IR所完成的功能是将从存储器中读 取的指令经存储器数据线送入（数据缓冲器），在通过总线送入（指令寄 存器）。
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微指令 a
b
c
√
d
e
f
g
h
I1
√
I2
I3 I4 I5 I6 I7 I8 √ √ √
√
√ √
√
√
√
√ √ √ √ √
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××× 0 0 0
× 0
× 0
× 0 不操作
a
b e g h
0 0 1
0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1
1
c
1
d
1
f
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RISC CPU是继承CISC的成功技术，并在克服 CISC机器缺点的基础上发展起来的。RISC机器的三 个基本要素是：(1)一个有限的简单指令集，(2)CPU配 备大量的通用寄存器，(3)强调指令流水线的优化。注 意，RISC机器一定是流水CPU，但流水CPU不一定 是RISC机器。如奔腾CPU是流水CPU，但奔腾机是 CISC机器。
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11． 将微程序存储在ROM中不加修改的控制器属于（）。 A. 组合逻辑控制器 C. PLA控制器 B. 动态微程序控制器 D. 静态微程序控制器
12．某寄存器中的值有时是地址，这只有计算机的（C）才 能识别它。
A. 译码器 B. 判断程序 C. 指令 D. 时序信号
13．状态寄存器用来存放（D）。 A. 算术运算结果 B. 逻辑运算结果 C. 运算类型
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不论微型机还是巨型机，并行处理技术已成为计 算机技术发展的主流。并行处理技术可贯穿于信息加 工的各个步骤和阶段。概括起来，主要有三种形式： (1)时间并行，(2)空间并行， (3)时间并行+空间并行。 流水CPU是以时间并行性为原理构造的处理器， 是一种非常经济而实用的并行技术。目前的高性能微 处理器几乎无一例外地使用了流水技术。流水技术中 的主要问题是资源相关、数据相关和控制相关，为此 需要采取相应的技术对策，才能保证流水线畅通而不 断流。
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7． CPU组成中不包括（D）。 A.指令寄存器 B.指令译码器 C.地址寄存器 D.地址译码器 8．直接转移指令的功能是将指令中的地址代码送入（C）。 A.累加器 B.地址寄存器 C.PC D.存储器 9．一个节拍脉冲持续的时间长短是（C）。 A.指令周期 B.机器周期 C.时钟周期 D.以上都不对 10．指令周期是指（C）。 A. CPU从主存取出一条指令的时间 B. CPU执行一条指令的时间 C. CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 D. 时钟周期时间
0 0
B:0 1 I:1 0 J:1 1
0
1 A
0
1 C
0
1 D
Baidu Nhomakorabea
0
1 G
不操作
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10. 计算机电源环境改进的措施有哪些？
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微指 令
a
√ √
b
√
c
√
d
√ √
e
√
f
g
h
I
j
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8
√
√ √
√ √ √ √ √ √ √ √ √ √
√ √ √ √ √
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Efh分别互斥，bij分别互斥,所以微指令格式设计如下 ×× ×× × × × ×
0 0
E: F: H: 0 1 1 0 1 1
6． 画出指令流水操作的流水时空图(取指令部件、分析指令 部件、执行指令部件)?
7． 微程序的后继微地址有哪些形成方法？
8． 解释下列符号的含义：
CISC，RISC，IR，ID，CPU 9. 造成流水线阻塞的因素有哪些？
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10、某机器有8条指令I1～I8，每条指令所包含的微 命令控制信号如上表所示，a～j分别对应不同性质的 微命令信号，假设一条微指令的控制字段为6位，请 用字段直接编译法安排微指令的控制字段格式，并写 出每条微指令的控制码，保持微指令本身内在的并行 性。