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计算机组成原理计算机组成原理第第8章章 习题解答习题解答4. 设设CPU内有下列部件：内有下列部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和和CU。 （1）画出完成间接寻址的取数指令）画出完成间接寻址的取数指令LDAX（将主存某地址单元（将主存某地址单元X的内容取至的内容取至AC中）的数据中）的数据流（从取指令开始）。流（从取指令开始）。 （2）画出中断周期的数据流。）画出中断周期的数据流。v解：为简单起见，本题采用单总线将题中所给部解：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：件连接起来，框图如下：（1）LDAX指令指令周期数据流程图周期数据流程图 （2）中断周期流程图）中断周期流程图8.11 今有四级流水线，分别完成取指今有四级流水线，分别完成取指(IF)、译码并取数、译码并取数(ID)、执行、执行(EX)、写结果、写结果(WR)4个步骤。假设完成各个步骤。假设完成各步操作的时间依次为步操作的时间依次为90ns、90ns、60ns、45ns。1）流水线的时钟周期应取何值？）流水线的时钟周期应取何值？2）若相邻的指令发生数据相关，那么第二条指令安排退出多）若相邻的指令发生数据相关，那么第二条指令安排退出多少时间才能不发生错误？少时间才能不发生错误？3）若相邻两指令发生数据相关，为了不推迟第）若相邻两指令发生数据相关，为了不推迟第2条指令的执行，条指令的执行，可采取什么措施？可采取什么措施？v解：解：1）流水线的每段时间应取各步操作时间最大值）流水线的每段时间应取各步操作时间最大值 90ns；v 2）发生数据相关时，为了不发生错误，第二条指令的译）发生数据相关时，为了不发生错误，第二条指令的译码取数（码取数（ID）操作必须等到第一条指令完成第）操作必须等到第一条指令完成第4个步骤后才能个步骤后才能执行，所以必须推迟执行，所以必须推迟2个操作周期；个操作周期；v 3）可以采取定向技术（又称旁路技术），直接把执行结）可以采取定向技术（又称旁路技术），直接把执行结果送至所需位置；果送至所需位置；8.12 在在5个功能段的指令流水线中，假设每段的执行时个功能段的指令流水线中，假设每段的执行时间分别是间分别是10ns、8ns、10ns、10ns和和7ns。对于完成。对于完成12条指令的流水线而言，其加速比为多少？该流水线的实条指令的流水线而言，其加速比为多少？该流水线的实际吞吐率为多少？际吞吐率为多少？v解：解：v1）流水线的每段时间取最大值，即）流水线的每段时间取最大值，即10ns;v采用流水线完成采用流水线完成12条指令所需时间：条指令所需时间：v104+1210=160nsv不采用流水线完成不采用流水线完成12条指令所需时间：条指令所需时间：v12(10+8+10+10+7)=540nsv加速比：加速比：540/160=3.375v2）流水线实际吞吐率：）流水线实际吞吐率：12/160=75MIPS17. 在中断系统中在中断系统中INTR、INT、EINT三个触三个触发器各有何作用？发器各有何作用？解：解：INTR中断请求触发器，用来登记中断源发出的中断请求触发器，用来登记中断源发出的随机性中断请求信号，以便为随机性中断请求信号，以便为CPU查询中断及中断查询中断及中断排队判优线路提供稳定的中断请求信号。排队判优线路提供稳定的中断请求信号。EINT中断允许触发器，中断允许触发器，CPU中的中断总开关。中的中断总开关。当当EINT=1时，表示允许中断（开中断），当时，表示允许中断（开中断），当EINT=0时，表示禁止中断（关中断）。其状态可由时，表示禁止中断（关中断）。其状态可由开、关中断等指令设置。开、关中断等指令设置。INT中断标记触发器，控制器时序系统中周期中断标记触发器，控制器时序系统中周期状态分配电路的一部分，表示中断周期标记。当状态分配电路的一部分，表示中断周期标记。当INT=1时，进入中断周期，执行中断隐指令的操作。时，进入中断周期，执行中断隐指令的操作。25. 某机有五个中断源某机有五个中断源L0、L1、L2、 L3、L4，按中，按中断响应的优先次序由高向低排序为断响应的优先次序由高向低排序为L0L1L2 L3 L4，根据下示格式，现要求中断处理次序改为，根据下示格式，现要求中断处理次序改为L1L4L2L0L3，根据下面的格式，写出各中，根据下面的格式，写出各中断源的屏蔽字。断源的屏蔽字。 屏蔽位屏蔽位=1，表示屏蔽；屏蔽位，表示屏蔽；屏蔽位=0，表示中断开放，表示中断开放中断源中断源屏蔽字屏蔽字01 12 23 34 4I0I01 1001 10I1I11 11 11 11 11 1I2I21 101 11 10I3I30001 10I4I41 101 11 11 126. 26. 设某机配有设某机配有A A、B B、C C三台设备，其优先顺序按三台设备，其优先顺序按A AB BC C降序排列，为改变中断处理次序，它们的中断降序排列，为改变中断处理次序，它们的中断屏蔽字设置如下：屏蔽字设置如下： 请按下图所示时间轴给出的设备请求请按下图所示时间轴给出的设备请求中断的时刻，画出中断的时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设执行程序的轨迹。设A、B、C中中断服务程序的执行时间均为断服务程序的执行时间均为20 s。设备设备屏蔽字屏蔽字A A111111B B010010C C011011处理优先级处理优先级 ACB 降序排列降序排列