第八章 8.2
8.2请分别分析用硬布线和门阵列两种组合逻辑控制单 元设计技术设计控制器的特点。
解：这两种技术采用的设计方法一样，均为组合逻辑 设计技术，但实现方法不一样。硬布线控制单元基于 传统的逻辑门电路组合逻辑设计方法来构建控制单元 ，门阵列控制器则采用集成度更高、性能更好的门阵 列芯片，利用硬件描述语言等工具编程完成逻辑设计 、通过烧制实现门阵列芯片内部的电路制作。
第八章 8.5 ⑴ 解 时序波形图
时序波形图如下：
1
2
34
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14
C 5 C 1 C2
C3
C4
T1
T2 T3 T4
T5 CPU周期
CPU周期

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不能说机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的 速度不仅与主频有关，还与数据通路结构、时序分配方案 、ALU运算能力、指令功能强弱等多种因素有关，要看综 合效果。

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成读/写操作，因此不需要插入等待时间。） （2）假如每两个机器周期中有一个是访存周期，且访
存周期需插入1个时钟周期的等待时间，求机器运算 速度。

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第八章 8.5
8.5 假设主脉冲源频率为10MHz，在此条件下： （1）要求一个CPU周期中产生5个等间隔的节拍脉冲， 试画出时序产生器的逻辑图及时序波形图； （2）如果主脉冲源频率变为5MHz，要求一个CPU周期 中产生3个节拍脉冲，T1=200ns，T2=400ns，T3=200ns ，试画出时序产生器的逻辑图及时序波形图。
⑵ 访存周期 = 62.5ns×3 = 187.5ns 平均指令周期 = 125ns + 187.5ns = 312.5ns 机器运算速度 = 1/312.5ns = 0.0032×109 = 3.2MIPS = 2 + 3 = 5CPI

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计算机组成原理
第八章 控制器 习题解答

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第八章 8.1
8.1什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三者有何关 系？能不能说机器的主频越快，机器的速度就越快？为什 么？
答：CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间叫指令周 期；机器周期是在同步控制的机器中，执行指令周期中一 步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排机器周 期长度=主存周期；时钟周期是指计算机主时钟的周期时 间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个 微操作所需时间，通常时钟周期=计算机主频的倒数。
CPU周期
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第八章 8.6
8.6 设微处理器的主频为16MHz，平均每条指令的执 行时间为两个机器周期，每个机器周期由两个时钟脉 冲组成，问：
（1）存储器为“0等待”，求出机器运算速度； （注：“0等待”表示存储器可在一个机器周期完

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第八章 8.5 ⑴ 解 时序产生器
⑴ 时序产生器逻辑图如下：
节拍译码
逻辑如下：
T1=C1·/C2 T2=C2·/C3 T3=C3·/C4 T4=C4 T5=/C1
第八章 8.5 ⑵ 解 时序产生器
⑵ 时序产生器逻辑图如下：
T3
T1
T2
节拍译码逻辑如下：
T1=C1·/C2 T2=C2 T3=/C1
&
&
&
。 . .。
。 Q
Q
C1 R
D
. . 。 +5V
。 Q
Q
C2 R
D ..
。。
&
&
。
。 Q
Q
C3 R
D
。
。 CLR
Q
Q
S C4
. Dபைடு நூலகம்
. 。1
脉冲 时钟源

T1
T5
&
&
.。
。 Q
Q
C1 R
D
. . 。 +5V
。。
&
&
T2
&
.。
。 Q
Q
C2 R
D ..
T3
&
.
。
。 Q
Q
C3 R
D ..
T4
&
. 。
。 Q
Q
C4 R
D
。
。 CLR
Q
Q
S C5
. D
. 。1
10MH 脉冲源

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第八章 8.6 解
⑴ 存储器为“0等待”时： 时钟周期=1/16MHz=1/(16×106)=0.0625×10-6=62.5ns 机器周期 = 62.5ns×2 = 125ns 平均指令周期 = 125ns×2 = 250ns 机器运算速度=1/250ns=0.004×109=4MIPS = 2×2 = 4CPI
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第八章 8.5 ⑵ 解 时序波形图
时序波形图如下：
1
2
34
56

C4
C1 C2 C3
T1
200ns
T2
400ns
T3
200ns