计算机组成原理习题答案(8)

才有可能编制出理想的微程序，一般用户不易掌握。

１７ ．水平型和垂直型微程序设计之间各有什么区别？ 串行微程序设计和并行微程序设计有什么区别？

解：水平型微程序设计是面对微处理器内部逻辑控制的描述，所以把这种微程序设计方法称为硬方法；垂直型微程序设计是面向算法的描述，所以把这种微程序设计方法称为软方法。在串行微程序设计中，取微指令和执行微指令是顺序进行的，在一条微指令取出并执行之后，才能取下一条微指令；在并行微程序设计中，将取微指令和执行微指令的操作重叠起来，从而缩短微周期。

１８ ．图６唱２６ 给出了某微程序控制计算机的部分微指令序列。图中每一框代表一条 微指令。分支点a 由指令寄存器IR 的第５ 、６ 两位决定。分支点b 由条件码C０ 决定。现

采用下址字段实现该序列的顺序控制。已知微指令地址寄存器字长８ 位。 （１） 设计实现该微指令序列的微指令字之顺序控制字段格式。 （２） 给出每条微指令的二进制编码地址。 （３） 画出微程序控制器的简化框图。

解：（１） 该微程序流程有两处有分支的地方，第一处有４ 路分支，由指令操作码 IR５ IR６ 指向４ 条不同的微指令，第二处有２ 路分支，根据运算结果C０ 的值决定后继微地 址。加上顺序控制，转移控制字段取２ 位。图６唱２６ 中共有１５ 条微指令，则下址字段至少 需要４ 位，但因已知微指令地址寄存器字长８ 位（μMAR７ ～ μMAR０ ） ，故下址字段取８ 位。微指令的顺序控制字段格式如图６-２７ 所示。

（２） 转移控制字段２ 位： ００ 顺序控制

０１ 由IR５ IR６ 控制修改μMAR４ ，μMAR３ 。 １０ 由C０ 控制修改μMAR５ 。

微程序流程的微地址安排如图６-２８ 所示。每条微指令的二进制编码地址见表６-３ 。

注：每条微指令前的微地址用十六进制表示。图６-２８

微程序流程的微地址安排

（３） 微程序控制器的简化框图略。

１９ ．已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量５１２ × ４８ 位，微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制转移的条件共４ 个，微指令采用水平型格式，后继指令地址采用断定方式，微指令格式如图６-２９ 所示。

（１） 微指令中的３ 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。

解：（１） 因为控制转移的条件共４ 个，则判别测试字段为２ 位；因为控存容量为５１２个单元，所以下地址字段为９ 位；微命令字段是（４８ － ２ － ９） ＝ ３７ 位。 （２） 对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图如图６-３０ 。

２０ ．某机有８ 条微指令I１ ～ I８ ，每条微指令所含的微命令控制信号如表６-４ 所列。

图６唱３０ 微程序控制器逻辑框图

a ～ j 分别代表１０ 种不同性质的微命令信号，假设一条微指令的操作控制字段为８ 位，请安排微指令的操作控制字段格式，并将全部微指令代码化。

解：因为微指令的操作控制字段只有８ 位，所以不能采用直接控制法。又因为微指令中有多个微命令是兼容性的微命令，如微指令I１ 中的微命令a ～ e ，故也不能采用最短编码法。最终选用字段编码法和直接控制法相结合的方法。将互斥的微命令安排在同一段内，兼容的微命令安排在不同的段内。b 、i 、j 这３ 个微命令是互斥的微命令，把它们安排在一个段内，e 、f 、h 这３ 个微命令也是互斥的，把它们也安排在另一个段内。此微指令的操作控制字段格式如图６-３１ 所示。 其中：字段１ 的译码器输出对应的微命令为 ００ 无 ０１ b １０ i １１ j

字段２ 的译码器输出对应的微命令为 ００ 无 ０１ e １０ f １１ h

将全部８ 条微指令代码化可以得到 I１ ： １１１００１０１ I２ ： １０１１００１０ I３ ： ０００００１１１ I４ ： ０１００００００ I５ ： ０１０１１００１ I６ ： １０００１１１１ I７ ： ０１１０００１１ I８ ： １００００１１１

２１ ．在微程序控制器中，微程序计数器μPC 可以用具有加“１”功能的微地址寄存器 μMAR 来代替，试问程序计数器PC 是否可以用具有加“１”功能的存储器地址寄存器 MAR 代替？

解：在微程序控制器中不可以用MAR 来代替PC 。因为控存中只有微指令，为了降低成本，可以用具有计数功能的微地址寄存器（μMAR）来代替μPC 。而主存中既有指令又有数据，它们都以二进制代码形式出现，取指令和数据时地址的来源是不同的。取指令：（PC） → MAR

取数据：地址形成部件→ MAR 所以不能用MAR 代替PC 。

第七章

１ ．外部设备有哪些主要功能？ 可以分为哪些大类？ 各类中有哪些典型设备？

解：外部设备的主要功能有数据的输入、输出、成批存储以及对信息的加工处理等。

外部设备可以分为五大类：输入输出设备、辅助存储器、终端设备、过程控制设备和脱机设备。其典型设备有键盘、打印机、磁盘、智能终端、数／模转换器和键盘－ 软盘数据站等。 ２ ．说明磁介质存储器的存储原理。

解：磁介质存储器的存储过程是一种电磁转换的过程。在磁介质存储器中，信息是记录在一薄层磁性材料上的，这个薄层称为磁层。磁层与所附着的载体称为记录介质或记录媒体。磁头是磁记录设备的关键部件之一，是一种电磁转换元件，能把电脉冲表示的二进制代码转换成磁记录介质上的磁化状态，即电→ 磁转换；反过来，能把磁记录介质上的磁化状态转换成电脉冲，即磁→ 电转换。

３ ．分别用RZ 、NRZ 、NRZ唱１ 、PE 、FM 、MFM 和M２ FM 制记录方式记录下述数据序列，画出写电流

波形。

（１） １１０１１０１１１０１１０ （２） １０１０１１００１１０００

解：（１） 写电流波形如图７-９（a）所示。 （２） 写电流波形如图７-９（b）所示。

４ ．若对磁介质存储器写入数据序列１００１１ ，请画出不归零唱１ 制、调相制、调频制、改进的调频制等记录方式的写电流波形。

解：写电流波形如图７-１０ 所示。

５ ．主存储器与磁介质存储器在工作速度方面的指标有什么不同？ 为什么磁盘存储器采用两个以上的指标来说明其工作速度？

解：主存储器速度指标主要有存取速度和存取周期，而磁介质存储器速度指标为平均存取时间，这是因为磁介质存储器采用顺序存取或直接存取方式。磁盘存储器的平均存取时间至少应当包括平均寻道时间和平均等待时间两部分，因为磁盘存储器首先需要将磁头移动到指定的磁道上，然后将记录块旋转到磁头下方才能进行读写。

６ ．某磁盘组有六片磁盘，每片可有两个记录面，存储区域内径为２２cm ，外径为３３cm ，道密度４０ 道／cm ，位密度４００ b／cm ，转速２４００ r／min 。试问： （１） 共有多少个存储面可用？ （２） 共有多少个圆柱面？

（３） 整个磁盘组的总存储容量有多少？ （４） 数据传送率是多少？

（５） 如果某文件长度超过一个磁道的容量，应将它记录在同一存储面上还是记录在同一圆柱面上？ 为什么？

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