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一、分析题

1． 已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为

用断定方式，如下图所示。

（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。

【答案】（1）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。下地址字段为9位，因为控存容量为512单元。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。就是说，此处微指令的后继地址采用断定方式。

（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

图

2． 单机系统中采用的总线结构有三种基本类型。请分析这三种总线结构的特点。

【答案】根据连接方式的不同，单机系统中采用的总线结构有以下三种基本类型：

①单总线结构。它是用一组总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有的信息传送都通过这组总线。其结构如图（a ）所示。单总线的优点是允许1/ （设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU 分配总线使用权，不需要CPU 干预信息的交换。所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，

所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。

②三总线结构。即在计算机系统各部件之间采用三条各自独立的总线来构成信息通路。这三条总线是：主存总线，输入/输出（I/O）总线和直接内存访问（DMA ）总线，如图（b ）所示。主

I/O总线供CPU 和各类外设之间通讯用；存总线用于CTU 和主存之间传送地址、数据和控制信息；

DMA 总线使主存和高速外设之间直接传送数据。一般来说，在三总线系统中，任一时刻只使用一种总线。

③双总线结构。它有两条总线，一条是系统总线，用于CPU 、主存和通道之间进行数据传送；另一条是I/0总线，用于多个外围设备与通道之间进行数据传送。其结构如图（c ）所示。双总线结构中，通道是计算机系统中的一个独立部件，使CPU 的效率大为提高，并可以实现形式多样而更为复杂的数据传送。双总线的优 点是以増加通道这一设备为代价的，通道实际上是一台具有特殊功能的处理器，所以双总线通常在大型计算机

图 或服务器中采用。

3． 某32位机共有微操作控制信号52个，构成5个相斥类的微命令组，各组分别包含4个、5个、8个、15 个和20个微命令。己知可判定的外部条件有CY 和ZF 两个，微指令字长29位。

（1）给出采用断定方式的水平型微指令格式。

（2）控制存储器的容量应为多少位？

【答案】（1）微指令的格式如下所示（注意各控制字段中应包含一种不发出命令的情况，条件测试字段包含一种 不转移的情况）。

（2）控存容量为

4． 假设一条指令的指令周期分为取指令、指令译码、执行指令三个子过程段，且这三个子过程延迟时间相等，即每个子过程延迟时间都为T 。假设某程序共同n=10000条指令，请写出如下两种情况下CPU 执行该程序所需的时间，画出时空图。

（1）指令顺序执行方式；

（2）指令流水执行方式。

【答案】（1）指令顺序执行方式如图1所示。

图1指令顺序执行方式

执行n 条指令的总时间为：

线中同时有3 条指令在执行，故 其中2T 是填满流水线的时间。

（2）指令流水执行方式如图2所示。执行n 条指令的总时间为：2T 时间延迟后，CPU 流水

图2指令流水执行方式

5． 某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示，该机有两个20位基值寄存器，四个16位变址寄存器，十六个16位通用寄存器。指令汇编格式中的s （源）、D （目标）都是通用寄存器，M 是主存中的一个单元。

问：（1）处理机完成哪一种操作花的时间最短？

（2）处理机完成哪一种操作花的时间最长？

（3）第②种指令的执行时间有时会等于第③种指令的执行时间吗？