計(jì)算機(jī)組成原理第七八章答案市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、指 令 系 統(tǒng)第 七 章第1頁1.什么叫機(jī)器指令？什么叫指令系統(tǒng)？為何說指令系統(tǒng)與機(jī)器主要功效以及與硬件結(jié)構(gòu)之間存在著親密關(guān)系？答：機(jī)器指令：把每一條機(jī)器語言語句叫機(jī)器指令。指令系統(tǒng)：將全部機(jī)器指令集合叫做機(jī)器指令系統(tǒng)機(jī)器指令系統(tǒng)集中反應(yīng)了機(jī)器功效。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者主要研究怎樣確定機(jī)器指令系統(tǒng)，怎樣用硬件電路，芯片，設(shè)備來實(shí)現(xiàn)機(jī)器指令系統(tǒng)功效，計(jì)算機(jī)使用者則是依據(jù)機(jī)器提供指令系統(tǒng)，使用匯編語言來編制各種程序。計(jì)算機(jī)使用者依據(jù)機(jī)器指令系統(tǒng)所描述機(jī)器功效，能很清楚地了解計(jì)算機(jī)內(nèi)部存放器-存放器結(jié)構(gòu)。以及計(jì)算機(jī)能直接支持各種數(shù)據(jù)類型。/10/102第2頁3.什么是指令字長、機(jī)器字長和存放字長？ 答：指令

2、字長即指機(jī)器指令中含二進(jìn)制代碼總位數(shù)。指令字長取決于從操作碼長度、操作數(shù)地址長度和操作數(shù)地址個(gè)數(shù)。不一樣指令字長是不一樣。 存放字長指一個(gè)存放單元存放二進(jìn)制代碼位數(shù)。 機(jī)器字長指CPU一次能處理中數(shù)據(jù)位數(shù)你，通常與CPU中存放器位數(shù)相關(guān)。 三者位數(shù)能夠相等，也能夠不等。/10/103第3頁4. 零地址指令操作數(shù)來自哪里？一地址指令另一個(gè)操作數(shù)地址通?？刹扇∈裁磳ぶ贩绞饺〉?？各舉一例說明。答：零地址指令操作數(shù)來自堆棧棧頂和次棧頂。一地址指令另一個(gè)操作數(shù)通?？刹扇‰[含尋址方式取得，即將另一操作數(shù)預(yù)先存放在累加器ACC中。/10/104第4頁 6. 某指令系統(tǒng)字長為16位，地址碼取4位，試提出一個(gè)方

3、案，使該指令系統(tǒng)有8條三地址指令、16條二地址指令、100條一地址指令。 解：三地址指令格式以下： 4 4 4 4 OP A1 A2 A3 解題思緒：以三地址指令格式為該指令系統(tǒng)基本格式。以此格式為基礎(chǔ)，采取擴(kuò)展操作碼技術(shù)，設(shè)計(jì)出題意所要求地址碼結(jié)構(gòu)指令。 指令操作碼分配方案以下：第5頁4位OP0000， A1，A2，A3；8條三地址指令0111，1000，0000， A2，A3；16條二地址指令1000，1111，1001，0000，0000， A3；100條一地址指令1001，0110，0011，1001，0110，0100， 冗余編碼1001，1111，1111， 可用來擴(kuò)充一、零地址指

4、令條數(shù)1010， 冗余編碼1111， 可用來擴(kuò)充三、二、一、零地址指令條數(shù) 指令操作碼分配方案第6頁 7. 設(shè)指令字長為16位，采取擴(kuò)展操作碼技術(shù)，每個(gè)操作數(shù)地址為6位。假如定義了13條二地址指令，試問還可安排多少條一地址指令？ 解：二地址指令格式以下： 4 6 6 OP A1 A2 設(shè)二地址指令格式為該指令系統(tǒng)基本格式，4位操作碼共有16種編碼，其中13種用來定義二地址指令，還剩3種可用作擴(kuò)展標(biāo)志。如不考慮零地址指令，該指令系統(tǒng)最多還能安排： 一地址指令條數(shù) =326 =192條第7頁 8. 某機(jī)指令字長16位，每個(gè)操作數(shù)地址碼為6位，設(shè)操作碼長度固定，指令分為零地址、一地址和二地址三種格式

5、。若零地址指令有M種，一地址指令有N種，則二地址指令最多有幾個(gè)？若操作碼位數(shù)可變，則二地址指令最多允許有幾個(gè)？ 解：1）若采取定長操作碼時(shí)，二地址指令格式以下： 4 6 6 OP A1 A2 此時(shí)，不論指令中有幾個(gè)地址，指令格式都不變。第8頁 設(shè)二地址指令有K種，則： K=24-M-N 當(dāng)M=1（最小值），N=1（最小值）時(shí)，二地址指令最多有： Kmax=16-1-1=14種 2）若采取變長操作碼時(shí)，二地址指令格式仍如1）所表示，但操作碼長度可隨地址碼個(gè)數(shù)而變。此時(shí)， M=(24 -K)*26-N)*26 ，即 K= 24 -(N/26 + M/212 )； （N/26 + M/212 向上取

6、整） 當(dāng)（N/26 + M/212 ） 1時(shí)，K最大，則二地址指令最多有： Kmax=16-1=15種（只留一個(gè)編碼作擴(kuò)展標(biāo)志用。）第9頁 討論：此時(shí) 一地址指令條數(shù)為： N=（24 - K）26 - M/26； （ M/26向上取整）。 零地址指令條數(shù)為： M = 216 - 212K - 26N； 當(dāng)K最大時(shí)（K=15），一地址指令最多有： Nmax=64 - 1=63種； 零地址指令最多有： Mmax=64種 注意：應(yīng)首先依據(jù)題意畫出指令基本格式。第10頁9. 試比較間接尋址和存放器間接尋址。間接尋址和存放器間址都可擴(kuò)大尋址范圍，它們形成有效地址方式類似：間接尋址需經(jīng)過訪存（若是屢次間址

7、還需屢次訪存）得到有效地址；存放器間接尋址有效地址不是存放在存放單元中，而是存放于存放器中，故比間接尋址少訪存一次。/10/1011第11頁 10. 試比較基址尋址和變址尋址。 解：比較以下： 1）都可有效地?cái)U(kuò)大指令尋址范圍。 2）基址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由基址存放器給出，地址改變反應(yīng)在位移量A取值上；變址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由A給出，地址改變反應(yīng)在變址值自動(dòng)修改上，變址值由變址存放器給出。 3）基址存放器內(nèi)容通常由系統(tǒng)程序設(shè)定，變址存放器內(nèi)容通常由用戶設(shè)定。 4）基址尋址適合用于程序動(dòng)態(tài)重定位，變址尋址適合用于數(shù)組或字符串處理，適用場所不一樣。第12頁 11. 畫出先變址再間址及先間址再變址尋址過程

8、示意圖。 解：1）先變址再間址尋址過程簡單示意以下： EA=(IX)+A， (IX)+1IXIXOP M A+1ALUIREA操作數(shù)主存IX：變址存放器，既可是專用存放器，也可是通用存放器之一。設(shè)一重間接第13頁2）先間址再變址尋址過程簡單示意以下： EA=(IX)+(A)， (IX)+1IXIXOP M A+1ALUIREA操作數(shù)主存IX：變址存放器，既可是專用存放器，也可是通用存放器之一。設(shè)一重間接第14頁 注意： 1）英文縮寫EA表示有效地址，不能亂用。 2）示意圖中應(yīng)標(biāo)明EA（有效地址）位置。第15頁 12. 畫出“SUB R1”指令對操作數(shù)尋址及減法過程流程圖。設(shè)被減數(shù)和結(jié)果存于AC

9、C中，表示間接尋址，R1存放器內(nèi)容為2074H。 解： SUB R1指令尋址及減法過程流程圖：取指令（可?。ぶ凡僮鳎捍娣牌鏖g址EA=(R1) =2074HEA MAR，讀 M(EA) MDR(ACC)-(MDR) ACCAA（公操作） 注：在沒有指定數(shù)據(jù)通路情況下，此流程只是一個(gè)粗略示意。第16頁 13. 畫出執(zhí)行“ADD *-5”指令（*為相對尋址特征）信息流程圖。設(shè)另一個(gè)操作數(shù)和結(jié)果存于ACC中，并假設(shè)（PC）=4000H。 解：因?yàn)楸绢}未指定數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，所以只能大約地排一下信息流程圖，而且流程圖中突出尋址過程實(shí)現(xiàn)。 ADD *-5指令信息流程圖以下：取指令（可省）尋址計(jì)算：EA=(P

10、C)-5=4000H+FFFBH=3FFBHEA MAR，讀 M(EA) MDR(ACC)+(MDR) ACCAA（公操作）第17頁 14. 設(shè)相對尋址轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是相對位移量，用補(bǔ)碼表示。假設(shè)當(dāng)前轉(zhuǎn)移指令第一字節(jié)所在地址為H，且CPU每取出一個(gè)字節(jié)便自動(dòng)完成（PC）+1PC操作。試問當(dāng)執(zhí)行“JMP *+8”和“JMP *-9”指令時(shí)，轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)內(nèi)容各為多少？ 解：據(jù)題意，相對尋址轉(zhuǎn)移指令格式以下：OPAHHH第18頁 當(dāng)執(zhí)行JMP指令時(shí)，指令第二字節(jié)內(nèi)容不變，PC內(nèi)容變?yōu)镠。此時(shí)轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)內(nèi)容各為： A1= +8 = 0000 1000 =

11、08H A2= -9 = 1111 0111 = F7H 其有效地址各為： EA1= (PC) +8 = H+0008H = 200AH EA2= (PC) 9 =H+FFF7H = 1FF9H第19頁 16. 某機(jī)主存容量為4M16位，且存放字長等于指令字長，若該機(jī)指令系統(tǒng)可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且含有直接、間接、變址、基址、相對、馬上等六種尋址方式，試回答以下問題。 （1）畫出一地址指令格式并指出各字段作用。 （2）該指令直接尋址最大范圍。 （3）一次間接尋址和屢次間接尋址尋址范圍。 （4）馬上數(shù)范圍（十進(jìn)制表示）。第20頁 （5）相對尋址位移量（十進(jìn)制表示）。 （6）上述六種

12、尋址方式指令中哪一個(gè)執(zhí)行時(shí)間最短，哪一個(gè)最長，為何？哪一個(gè)便于程序浮動(dòng)，哪一個(gè)最適合處理數(shù)組問題？ （7）怎樣修改指令格式，使指令尋址范圍可擴(kuò)大到4M？ （8）為使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存任一位置，可采取什么辦法？簡明說明之。第21頁解：（1）單字長一地址指令格式： 7 3 6 OP M A 各字段作用： OP操作碼字段，提供最少108種指令操作碼； M尋址方式碼字段，指出6種尋址方式； A形式地址字段，給出尋址所需形式地址。第22頁 （2）A為6位，該指令直接尋址最大范圍為26=64字； （3）一次間址尋址范圍為216=64K字； 屢次間址尋址范圍為215=32K字； （4）馬上數(shù)范圍：若采

13、取補(bǔ)碼表示為1FH20H；十進(jìn)制表示為31 -32；無符號(hào)數(shù)為063； （5）相對尋址位移量范圍在采取補(bǔ)碼表示時(shí)同馬上數(shù)范圍，為31 -32；第23頁 （6）六種尋址方式中，馬上尋址指令執(zhí)行時(shí)間最短，因?yàn)榇藭r(shí)不需尋址； 間接尋址指令執(zhí)行時(shí)間最長，因?yàn)閷ぶ凡僮餍柙L存一次到屢次； 相對尋址便于程序浮動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)操作數(shù)位置可隨程序存放區(qū)變動(dòng)而改變，總是相對于程序一段距離； 變址尋址最適合處理數(shù)組問題，因?yàn)榇藭r(shí)變址值可自動(dòng)修改而不需要修改程序。第24頁 （7）為使指令尋址范圍可擴(kuò)大到4M，需要有效地址22位，此時(shí)可將單字長一地址指令格式改為雙字長，以下列圖示： 7 3 6 OP M AA 16 圖中，

14、指令第一字保持原來格式不變，形式地址A擴(kuò)展到第2個(gè)字。這么，直接尋址時(shí)，EA=A=16+6=22位，恰好可訪問4M地址空間。因?yàn)锳擴(kuò)展，變址、基址、相對、馬上數(shù)等尋址方式也擴(kuò)展到22位。第25頁 （8）如使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存任一位置，可采取上述雙字長一地址指令，經(jīng)過選取適當(dāng)尋址方式完成。（如選取直接尋址就可轉(zhuǎn)移到主存任一位置，但選取相對尋址則只能在2M范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移。） 除此之外，（7）、（8）兩題也可經(jīng)過段尋址方式到達(dá)擴(kuò)大尋址空間目標(biāo)（此時(shí)不需修改指令格式）?？傊?，不論采取何種方式，最終得到實(shí)際地址應(yīng)是22位。第26頁方案二： （7）假如仍采取單字長指令（16位）格式，為使指令尋址范圍擴(kuò)大

15、到4M，可經(jīng)過段尋址方案實(shí)現(xiàn)。安排以下： 硬件設(shè)段存放器DS（16位），用來存放段地址。在完成指令尋址方式所要求尋址操作后，得有效地址EA（16位），再由硬件自動(dòng)完成段尋址，最終得22位物理地址。 物理地址=（DS） 26 + EA 注：段尋址方式由硬件隱含實(shí)現(xiàn)。在編程指定尋址過程完成、EA產(chǎn)生之后由硬件自動(dòng)完成，對用戶是透明。第27頁方案三： （7）在采取單字長指令（16位）格式時(shí)，還可經(jīng)過頁面尋址方案使指令尋址范圍擴(kuò)大到4M。安排以下： 硬件設(shè)頁面存放器PR（16位），用來存放頁面地址。指令尋址方式中增設(shè)頁面尋址。當(dāng)需要使指令尋址范圍擴(kuò)大到4M時(shí)，編程選擇頁面尋址方式，則： EA =（PR

16、）A（有效地址=頁面地址“拼接”6位形式地址） 這么得到22位有效地址。 第28頁 經(jīng)過基址尋址與段尋址取得實(shí)際地址區(qū)分： 1）基址尋址基地址普通比較長（存放器地址位數(shù)），位移量比較短（=形式地址位數(shù)），相加后得到有效地址長度=基地址長度。此時(shí)主存不分段。 實(shí)際地址=有效地址=基地址+位移量 段尋址是基址尋址一個(gè)變種，當(dāng)基地址短于存放地址時(shí)，基址尋址就變成了段尋址，基地址就叫做段地址，此時(shí)主存分段。 實(shí)際地址=段地址偏移量+段內(nèi)位移量（有效地址）第29頁 2）基址尋址普通在機(jī)器字長存放地址長度機(jī)器中，可直接經(jīng)過尋址計(jì)算取得實(shí)際地址。 在機(jī)器字長存放地址長度機(jī)器中，因?yàn)镃PU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路限制，編

17、程指定任何一個(gè)尋址計(jì)算得到有效地址長度都等于機(jī)器字長，為取得更長地址字，硬件自動(dòng)經(jīng)過段尋址計(jì)算出存放器實(shí)際地址。此時(shí)除ALU之外，硬件還要增設(shè)專用地址加法器。 相關(guān)問題： * 普通：機(jī)器字長=存放字長； * CPU中全部存放器（包含基址存放器）位數(shù)=機(jī)器字長；第30頁 * 通常：指令字長不一定等于機(jī)器字長。早期小型機(jī)因?yàn)樽珠L較短，指令常以機(jī)器字長為單位改變（幾字長指令，如PDP-11機(jī)），當(dāng)前以字節(jié)長為單位改變（幾字節(jié)指令）較多。習(xí)題中指令字長=機(jī)器字長假設(shè)只是為簡單起見； * 當(dāng)設(shè)指令字長=存放字長（=機(jī)器字長）時(shí)，如用馬上尋址，因?yàn)轳R上數(shù)由形式地址直接給出，而形式地址位數(shù)必定不足一個(gè)字長，

18、所以馬上尋址非常適合用于編程給出短常數(shù)場所。 提醒：尋址方式正確選擇與編程技巧相關(guān)。第31頁 19. CPU內(nèi)有32個(gè)32位通用存放器，設(shè)計(jì)一個(gè)能容納64種操作指令系統(tǒng)。假設(shè)指令字長等于機(jī)器字長，試回答以下問題。 （1）假如主存可直接或間接尋址，采取“存放器存放器”型指令，能直接尋址最大存放空間是多少？畫出指令格式并說明各字段含義。 （2）在滿足（1）前提下，假如采取通用存放器作基址存放器，則上述“存放器存放器”型指令指令格式有何特點(diǎn)？畫出指令格式并指出這類指令可訪問多大存放空間？第32頁 解： （1）如采取RS型指令，則此指令一定是二地址以上地址格式，指令格式以下： 6 5 1 20 OP

19、Ri I A 操作碼 存放器號(hào) 間接 形式地址 標(biāo)志 直接尋址最大空間=220=1M字 此指令格式設(shè)計(jì)有較大發(fā)揮余地，為簡化設(shè)計(jì)，在此采取緊貼題意答題方式，即只按題意要求原因設(shè)計(jì)，不考慮擴(kuò)展原因。第33頁 （2）如采取基址尋址，則指令格式中應(yīng)給出基址存放器號(hào)，以指定哪一個(gè)通用存放器用作基址存放器。指令格式變?yōu)椋?6 5 1 1 5 14 OP Ri I B BRi A 其中：I、B可?。˙為基址尋址標(biāo)志），BRi為基址存放器號(hào)?；穼ぶ窌r(shí)： 尋址最大空間=232=4G字 其尋址范圍僅與基址位數(shù)相關(guān)，與形式地址位數(shù)無關(guān)。第34頁20.什么是RISC？簡述它主要特點(diǎn)。即精簡指令集計(jì)算機(jī)特點(diǎn)：選取使

20、用頻度高簡單指令；指令長度固定，格式少，尋址方式少；只有存數(shù)/取數(shù)指令訪存，其它指令不訪存；CPU內(nèi)有多個(gè)通用存放器；采取流水線技術(shù)，大部分指令一個(gè)時(shí)鐘完成；控制器采取組合邏輯實(shí)現(xiàn)；采取優(yōu)化編譯程序。 /10/1035第35頁21.試比較RISC和CISC。1. RISC更能 充分利用 VLSI 芯片面積2. RISC 更能 提升計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度指令數(shù)、指令格式、尋址方式少，通用 存放器多，采取 組合邏輯 ，便于實(shí)現(xiàn) 指令流水3. RISC 便于設(shè)計(jì)，可 降低成本，提升 可靠性4. RISC 有效支持高級(jí)語言程序 5. RISC 不易 實(shí)現(xiàn) 指令系統(tǒng)兼容 /10/1036第36頁某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)指令

21、字長為 22 位，含有沒有操作數(shù)、單操作數(shù)、雙操作數(shù)三種指令格式，每個(gè)操作數(shù)地址為 7 位，當(dāng)雙操作數(shù)指令條數(shù)取最大值，而且單操作數(shù)指令條數(shù)也取最大值時(shí)，請問這三種指令最多可能擁有指令條數(shù)總共是多少 ? 255+127+128/10/1037第37頁CPU結(jié)構(gòu)和功效第 八 章第38頁 2. 什么是指令周期？指令周期是否有一個(gè)固定值？為何？ 解：指令周期是指一條指令從開始取指令直到指令執(zhí)行完這段時(shí)間。 因?yàn)橛?jì)算機(jī)中各種指令執(zhí)行所需時(shí)間差異很大，所以為了提升CPU運(yùn)行效率，即使在同時(shí)控制機(jī)器中，不一樣指令指令周期長度都是不一致，也就是說指令周期對于不一樣指令來說不是一個(gè)固定值。 討論：指令周期長度

22、不一致根本原因在于設(shè)計(jì)者，為了提升CPU運(yùn)行效率而這么安排，與指令功效不一樣及指令實(shí)際執(zhí)行時(shí)間不一樣沒有什么必定關(guān)系。第39頁 4. 設(shè)CPU內(nèi)有以下部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和CU，要求： （1）畫出完成間接尋址取數(shù)指令LDAX（將主存某地址單元X內(nèi)容取至AC中）數(shù)據(jù)流（從取指令開始）。 （2）畫出中止周期數(shù)據(jù)流。 解：CPU中數(shù)據(jù)流向與所采取數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，不一樣數(shù)據(jù)通路中數(shù)據(jù)流是不一樣。慣用數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)方式有直接連線、單總線、雙總線、三總線等形式，當(dāng)前大多采取總線結(jié)構(gòu)，直接連線方式僅適合用于結(jié)構(gòu)尤其簡單機(jī)器中。第40頁R/-W 為簡單起見，本題采取單總線將題意所給

23、部件連接起來，框圖以下：中斷系統(tǒng)PCMARMDRSPACZCUIRMALU單總線（BUS） 微命令序列 （1）假設(shè)為一重間址，在上述數(shù)據(jù)通路中，完成間接尋址取數(shù)指令LDAX數(shù)據(jù)流以下頁：第41頁LDAX指令周期流程圖： 說 明 送指令地址CU向存放器發(fā)讀令（讀出指令）指向下一指令地址取出指令指令譯碼OP=？PCBUS MAR存放器讀（CU(R) M）PC+1 PCMDR BUS IRLDA第42頁 LDA IR（X）MAR存放器讀（CU(R) M）MDR BUS ACMDR BUS MAR存放器讀（CU(R) M）=1?Y（間址）N 說 明形式地址X送MAR間接標(biāo)志判斷，本題為=1CU發(fā)讀令(

24、讀EA)有效地址送MAR CU發(fā)讀令(讀數(shù)據(jù))數(shù)據(jù)放入AC指令末公操作直接尋址第43頁（2）中止周期流程圖以下： 說 明 關(guān)中止（0EINT）SPBUSMARSP+1SPPCBUSMDR存放器寫（CU(-W)M）A堆棧棧頂?shù)刂匪蚆AR修改堆棧指針斷點(diǎn)送內(nèi)存進(jìn)棧第44頁 A 說 明SPBUSMARSP+1SP向量地址BUSPCPSWMDR存放器寫（CU(-W)M）END棧頂?shù)刂匪蚆AR修改棧指針程序狀態(tài)字送內(nèi)存進(jìn)棧轉(zhuǎn)中止服務(wù)程序入口中止周期結(jié)束第45頁 討論：解這道題有兩個(gè)要素，首先要依據(jù)所給部件設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)通路，既確定信息流動(dòng)載體。其次選擇好描述數(shù)據(jù)流方法，不論采取什么樣表示方式，其關(guān)鍵都要能清

25、楚地反應(yīng)數(shù)據(jù)在通路上流動(dòng)次序，既強(qiáng)調(diào)一個(gè)“流”字。很好表示方式是流程圖形式。第46頁 5、中止周期前是什么階段？中止周期后又是什么階段？在中止周期CPU應(yīng)完成什么操作？ 答：從CPU機(jī)器周期時(shí)序?qū)哟蝸砜?，中止周期前是指令?zhí)行階段。中止周期后是取指令階段。在中止周期CPU應(yīng)完成關(guān)中止、保留斷點(diǎn)和轉(zhuǎn)中止服務(wù)程序入口三個(gè)操作。第47頁 16. 計(jì)算機(jī)為了管理中止，在硬件上通常有哪些設(shè)置？各有何作用？對指令系統(tǒng)有何考慮？ 解：計(jì)算機(jī)為了管理中止，在硬件上設(shè)有專門處理中止機(jī)構(gòu)中止系統(tǒng)。它通常包含：中止請求存放器、中止優(yōu)先級(jí)排隊(duì)器、向量編碼器、中止允許觸發(fā)器（EINT）、中止標(biāo)識(shí)觸發(fā)器（INT）、中止屏蔽

26、觸發(fā)器（存放器）等。功效以下： 中止請求存放器對中止源發(fā)來一過性中止請求信號(hào)進(jìn)行登記； 中止優(yōu)先級(jí)排隊(duì)器對同時(shí)提出多個(gè)中止請求信號(hào)進(jìn)行裁決，選出一個(gè)最緊迫進(jìn)行響應(yīng)；第48頁 向量編碼器向量中止時(shí)，用來產(chǎn)生向量地址； 中止允許觸發(fā)器（EINT）CPU中中止總開關(guān)，完成開、關(guān)中止?fàn)顟B(tài)設(shè)置； 中止標(biāo)識(shí)觸發(fā)器（INT）用來建立中止周期狀態(tài)。INT=1，表示進(jìn)入中止周期，即開始執(zhí)行中止隱指令； 中止屏蔽觸發(fā)器對于可屏蔽中止源進(jìn)行開、關(guān)中止操作，可視為各中止源中止分開關(guān)； 采取程序中止技術(shù)時(shí)，指令系統(tǒng)中往往有相關(guān)指令支持。常見指令有：開中止、關(guān)中止、中止返回等。第49頁 17. 在中止系統(tǒng)中，INTR、I

27、NT、EINT這三個(gè)觸發(fā)器各有何作用？ 解：INTR中止請求觸發(fā)器，用來登記中止源發(fā)出隨機(jī)性中止請求信號(hào)，方便為CPU查詢中止及中止排隊(duì)判優(yōu)線路提供穩(wěn)定中止請求信號(hào)； EINT中止允許觸發(fā)器，CPU中中止總開關(guān)。當(dāng)EINT=1時(shí)，表示允許中止（開中止），當(dāng)EINT=0時(shí)，表示禁止中止（關(guān)中止）。其狀態(tài)可由開、關(guān)中止等指令設(shè)置； INT中止標(biāo)識(shí)觸發(fā)器，控制器時(shí)序系統(tǒng)中周期狀態(tài)分配電路一部分，表示中止周期標(biāo)識(shí)。當(dāng)INT=1時(shí)，進(jìn)入中止周期，執(zhí)行中止隱指令操作。第50頁討論： 回答時(shí)首先應(yīng)給出該觸發(fā)器漢字名稱，然后說明其主要作用。 當(dāng)進(jìn)入中止周期時(shí)，INT=1；（INT=1時(shí)，進(jìn)入中止周期） INT

28、與EINT配合使用以實(shí)現(xiàn)關(guān)中止功效，即INT=1，反相后使EINT=0；（關(guān)中止并不是INT主要功效，進(jìn)入中止周期后要執(zhí)行中止隱指令全部三個(gè)功效） INT表示自愿中止，完成系統(tǒng)調(diào)用；（盡管INT觸發(fā)器英文縮寫與INT指令助記符完全相同，但它們一個(gè)是硬件設(shè)置，一個(gè)是軟中止指令，其作用完全不一樣）第51頁 INT標(biāo)識(shí)當(dāng)前是否正在運(yùn)行中止程序；（INT標(biāo)識(shí)在運(yùn)行中止程序時(shí)已不存在） INT表示處于中止?fàn)顟B(tài)中；（INT并不是在整個(gè)中止過程中都存在） INT判斷中止過程中是否接收其它中止請求，INT=0時(shí)，開中止，允許中止嵌套；（INT標(biāo)識(shí)與中止嵌套技術(shù)沒有任何關(guān)系。它不能表示出中止過程中是否接收其它中

29、止請求，INT=0也不表示開中止） EINT判斷CPU是否響應(yīng)中止請求；（CPU依據(jù)EINT狀態(tài)決定是否響應(yīng)中止請求）第52頁 當(dāng)CPU響應(yīng)中止時(shí)，EINT置1；（當(dāng)EINT=1時(shí)，允許CPU響應(yīng)中止） EINT確保CPU響應(yīng)中止后，不受新中止干擾；（CPU響應(yīng)中止在先，進(jìn)入中止周期后才使EINT=0，僅在單重中止時(shí)，整個(gè)中止過程保持EINT=0，不接收新中止請求） EINT表示中止隱指令，INT起關(guān)中止作用；（把EINT和INT作用搞反了） INTR=1，判斷哪個(gè)中止源有請求；（INTR對中止源請求進(jìn)行登記，當(dāng)INTR=1時(shí)，表示有請求）第53頁 24. 現(xiàn)有A、B、C、D四個(gè)中止源，其優(yōu)先

30、級(jí)由高向低按ABCD次序排列。若中止服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)間為20s，請依據(jù)下列圖所表示時(shí)間軸給出中止源請求中止時(shí)刻，畫出CPU執(zhí)行程序軌跡。 解： CPU執(zhí)行程序軌跡圖以下： A服務(wù) B服務(wù) C服務(wù) D服務(wù)現(xiàn)行程序 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 t(s) B與C請求 D請求 B請求 A請求 這是一個(gè)多重中止程序運(yùn)行軌跡，圖中忽略了中止響應(yīng)時(shí)間。第54頁 25. 設(shè)某機(jī)有五個(gè)中止源L0、L1、L2、 L3、L4，按中止響應(yīng)優(yōu)先次序由高向低排序?yàn)長0L1 L2 L3 L4，現(xiàn)要求中止處理次序改為L1L4 L2 L0 L3，依據(jù)下

31、面格式，寫出各中止源屏蔽字。 解：各中止源屏蔽狀態(tài)見下表： 中 斷 源 屏 蔽 字 0 1 2 3 4 L0 L1 L2 L3 L4 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1第55頁 表中：設(shè)屏蔽位=1表示屏蔽，屏蔽位=0表示中止開放。 為了使全部中止都能得到及時(shí)響應(yīng)，現(xiàn)行程序中止屏蔽字普通設(shè)為全開放（全0）狀態(tài)。 討論：按照修改過優(yōu)先次序，當(dāng)五個(gè)中止請求信號(hào)同時(shí)到來時(shí)，CPU中止處理過程以下列圖： 圖中括號(hào)內(nèi)為各程序屏蔽碼。 注意：中止屏蔽碼判優(yōu)作用表達(dá)在對低級(jí)中止請求屏蔽上，對于多個(gè)同時(shí)到來高級(jí)中止請求信號(hào)之間則只有開放作用，沒有判優(yōu)作用。此時(shí)還需依賴硬件排隊(duì)線路完成深入判優(yōu)。第5