计算机组成原理第6版课后答案,计算机组成原理第6章习题参考答案

计算机组成原理习题参考答案

第6章中央处理器

6-6．某机CPU芯片的主振频率为8MHz，其时钟周期是多少uS？若已知每个机器周期平均包含4个时钟周期，该机的平均指令执行速度为0.8MIPS，试问：

(1)平均指令周期是多少？

(2)平均每个指令周期含有多少个机器周期？

(3)若改用时钟周期为0.4uS的CPU芯片，则计算机的平均指令执行速度又是多少MIPS？

(4)若要得到40万次/S的指令执行速度，则应采用主振频率为多少MHz的CPU芯片？

[解] 时钟周期 = 1÷8MHz = 0.125uS

(1)平均指令周期 = 1÷0.8MIPS = 1.25uS

(2)机器周期 = 0.125uS×4 = 0.5uS

平均每个指令周期的机器周期数 = 1.25uS÷0.5uS = 2.5

(3)平均指令执行速度 = 1÷(0.4×4×2.5)= 0.25 MIPS

(4)主振频率 = 8MHz/(0.8MIPS/0.4MIPS) = 4MHz

6-7．以一条典型的单地址指令为例，简要说明下列部件在计算机的取指周期和执行周期中的作用。

(1)程序计数器PC

(2)指令寄存器IR

(3)算术逻辑运算部件ALU

(4)存储器数据寄存器MDR

(5)存储器地址寄存器MAR

[解]

(1)程序计数器PC：存放指令地址

(2)指令寄存器IR：存放当前指令

(3)算术逻辑运算部件ALU：进行算逻运算

(4)存储器数据寄存器MDR：存放写入到内存或从内存读出的数据或指令

(5)存储器地址寄存器MAR：存放写入到内存或从内存读出的数据或指令的地址以单地址指令“加1(INC A)”为例，该指令分为3个周期：取指周期、分析取数周期、执行周期。3个周期完成的操作如表所示。取指周期分析取数周期执行周期

—

(A)+1

—

(A)+1→MDR PC (PC)→ MAR — IR 指令→MDR→IR — ALU (PC)+1 — MAR 指令地址→MAR A→MAR MDR 指令→MDR (A)→MDR

6-9．指令和数据都存放在主存，如何识别从主存储器中取出的是指令还是数据？

[解] 指令和数据都存放在主存，它们都以二进制代码形式出现，区分方法为：

(1)取指令或数据时所处的机器周期不同：取指令周期取出的是指令；分析取数或执

行周期取出的是数据。

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