計算機組成原理習題 第五章

1、第五章一填空題1.控制器由于設(shè)計方法的不同可分為 型、 型和 型控制器。2.控制器在生成各種控制信號時，必須按照一定的 進行，以便對各種操作實施時間上的控制。3.微程序控制的計算機中的控制存儲器CM是用來存放 的。4.在微指令的字段編碼法中，操作控制字段的分段并非是任意的，必須遵循的分段原則中包括：把 性的微命令分在同一段內(nèi)；一般每個小段要留出一個狀態(tài)，表示 。5.微指令分為 和 微指令兩類， 微指令可以同時執(zhí)行若干個微操作，所以執(zhí)行機器指令的速度比 微指令快。6.在CPU中，指令寄存器的作用是 ，其位數(shù)取決于 ；程序計數(shù)器的作用是 ，其位數(shù)取決于 。7.指令周期是 ，最基本的指令周期包括 和

2、 。8.根據(jù)CPU訪存的性質(zhì)不同，可將CPU的工作周期分為 、 、 和 。9.在CPU中保存當前正在執(zhí)行的指令的寄存器是 ，保存下一條指令地址的寄存器是 ，保存CPU訪存地址的寄存器是 。10.中斷判優(yōu)可通過 和 實現(xiàn)，前者速度更快。11.中斷服務(wù)程序的入口地址可通過 和 尋找。12.在硬件向量法中，可通過兩種方式找到服務(wù)程序的入口地址，一種是 ，另一種是 。13.CPU從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫做 ，它常常用若干個 來表示，而后者又包含有若干個 。14.程序順序執(zhí)行時，后繼指令的地址由 形成，遇到轉(zhuǎn)移指令和調(diào)用指令時，后繼指令的地址從 獲得。15.控制器在生成各種控制信號時，必須

3、按照一定的 進行，以便對各種操作實施時間上的控制。16.機器X和Y的主頻分別是8MHz和12MHz，則X機的時鐘周期為 µs。若X機的平均指令執(zhí)行速度為0.4MIPS，則X機得平均指令周期為 µs。若兩個機器的機器周期內(nèi)時鐘周期數(shù)相等，則Y機得平均執(zhí)行速度為 MIPS。17.一個主頻為25MHz的CPU，平均每條指令包含2個機器周期，每個機器周期包含2個時鐘周期，則計算機的平均速度是 。如果每兩個機器周期中有一個用于訪存，而存儲器速度較慢，需再插入2個時鐘周期，此時指令周期為 µs。18.微指令格式可分為 型和 型兩類，其中 型微指令用較長的微程序結(jié)構(gòu)換取較短的微

4、指令結(jié)構(gòu)。19.在用微程序?qū)崿F(xiàn)的控制器中，一條機器指令對應(yīng)若干條 ，它又包含若干 。微指令格式分成 型和 型兩類， 型微指令可同時執(zhí)行若干個微操作，所以執(zhí)行指令的速度比 快。20.實現(xiàn)機器指令的微程序一般存放在 中，而用戶程序存放在 中，前者的速度比后者 。若采用水平型微指令，則微指令長度一般比機器指令 。21.某計算機采用微程序控制，微指令字中操作控制字段共16位，若采用直接控制，則可以定義 種微操作，此時一條微指令最多可同時啟動 個微操作。若采用編碼控制，并要求一條微指令需同時啟動4個微操作，則微指令字中的操作控制字段應(yīng)分 段，若每個字段的微命令數(shù)相同，這樣的微指令格式最多可包含 個微操作

5、命令。22.在微程序控制器中，一次能夠定義并執(zhí)行多個并行操作命令的微指令叫做 型微指令。若采用微操作碼方式，一次只能執(zhí)行一個操作命令的微指令（例如，控制信息從某個源部件到某個目標部件）叫做 型微指令，后者實現(xiàn)一條機器指令的微程序要比前者編寫的微程序 。23.在串行微程序控制器中，執(zhí)行現(xiàn)行微指令的操作與取下一條微指令的操作在時間上是 進行的，所以微指令周期等于 。在并行為程序控制器中，執(zhí)行現(xiàn)行微指令的操作與取下一條微指令的操作是 進行的，所以微指令周期等于 。二選擇題1.在CPU中跟蹤指令后繼地址的寄存器是 。A. 主存地址寄存器 B程序計數(shù)器C指令寄存器 D狀態(tài)標志寄存器2.指令寄存器的位數(shù)取

6、決于 。A. 存儲器的容量 B指令字長C機器字長 D存儲字長3.在計算機系統(tǒng)中，表征系統(tǒng)運行狀態(tài)的部件是 。A. 程序計數(shù)器 B累加寄存器C中斷寄存器 D程序狀態(tài)字4.通用寄存器是 。A. 可存放指令的寄存器 B可存放程序狀態(tài)字的寄存器C本身具有計數(shù)邏輯與移位邏輯的寄存器 D可編程制定多種功能的寄存器5.指令譯碼器是對 進行譯碼。A. 整條指令 B指令的操作碼字段C指令的地址 D指令的操作數(shù)字段6.微操作信號發(fā)生器的作用是 。A. 從主存中取出指令 B完成指令操作碼的分析功能C產(chǎn)生控制時序 D產(chǎn)生各種微操作控制信號7.下列說法中 是正確的。A. 指令周期等于機器周期 B指令周期小于機器周期C指

7、令周期大于機器周期 D指令周期是機器周期的兩倍8.三級時序系統(tǒng)提供的三級時序信號是 。A. 指令周期、機器周期。節(jié)拍 B指令周期、機器周期、時鐘周期C機器周期、節(jié)拍、脈沖 D指令周期、微指令周期、時鐘周期9.采用同步控制的目的是 。A. 提高執(zhí)行速度 B簡化控制時序C滿足不同操作對時間安排的需要 D滿足不同設(shè)備對時間安排的需要10.異步控制常用于 。A. CPU訪問外圍設(shè)備中 B微程序控制器中CCPU的內(nèi)部控制中 D主存的內(nèi)部控制中11.下列敘述正確的是 。A. 同一CPU周期中，可以并行執(zhí)行的操作稱為兼容性微操作 B同一CPU周期中，不可以并行執(zhí)行的操作稱為兼容性微操作C同一CPU周期中，可

8、以并行執(zhí)行的操作稱為互斥性微操作 D同一CPU周期中，不可以并行執(zhí)行的操作稱為互斥性微操作12.下列說法中正確的是 。A. 微程序控制方式與硬布線控制方式相比較，前者可以使指令的執(zhí)行速度更快 B若采用微程序控制方式，則可用PC取代PCC控制存儲器可以用掩膜ROM、EPROM或閃速存儲器實現(xiàn) D指令周期也稱為CPU周期13.微程序控制器的速度比硬布線控制器慢，主要是因為 。A. 增加了從磁盤存儲器讀取微指令的時間 B增加了從主存儲器讀取微指令的時間C增加了從指令寄存器讀取微指令的時間 D增加了從控制存儲器讀取微指令的時間14.硬布線控制器與微程序控制器相比 。A. 硬布線控制器的時序系統(tǒng)比較簡單

9、 B微程序控制器的時序系統(tǒng)比較簡單C兩者的時序系統(tǒng)復雜程度相同 D可能是硬布線控制器的時序系統(tǒng)簡單，也可能是微程序控制器的時序系統(tǒng)簡單15.微程序控制器中，機器指令與微指令的關(guān)系是 。A. 每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行 B一條機器指令由一段用微指令編成的微程序來解釋執(zhí)行C一段機器指令組成的程序可由一個微程序來執(zhí)行 D每一條微指令由一條機器指令來解釋執(zhí)行16.微程序控制器中，微程序的入口地址是由 形成的。A. 機器指令的地址碼字段 B微指令的微地址碼字段C機器指令的操作碼字段 D微指令的微操作碼字段17.微指令執(zhí)行的順序控制問題，實際上是如何確定下一條微指令的地址問題。通常采用的一種方法是斷

10、定方式。其基本思想是 。A. 用程序計數(shù)器PC來產(chǎn)生后繼微指令地址 B用微程序計數(shù)器PC來產(chǎn)生后繼微指令地址C通過微指令順序控制字段由設(shè)計者制定或者由判斷字段控制產(chǎn)生后繼微指令地址 D通過指令中制定一個專門字段來控制產(chǎn)生后繼微指令地址18.下列不符合RISC特點的是 。A. 指令長度固定，指令種類少 B尋址方式種類豐富，指令功能盡量增強C設(shè)置大量通用寄存器，訪問存儲器指令簡單 D選取使用頻率較高的一些簡單指令19.以下關(guān)于CISC/RISC計算機的敘述中，錯誤的是 。A. RISC中機器指令比CISC機器指令簡單 BRISC種通用寄存器比CISC多CCISC機器采用微碼比RISC多 DCISC

11、 比RISC機器可以更好地支持高級語言20.指令周期是 。A.CPU執(zhí)行一條指令的時間B.CPU從主存取出一條指令的時間C.CPU從主存取出一條指令加上執(zhí)行這條指令的時間21.CPU響應(yīng)中斷的時間是 。A.一條指令執(zhí)行結(jié)束B.外設(shè)提出中斷C.取指周期結(jié)束22.向量中斷是 。A.外設(shè)提出中斷B.由硬件形成中斷服務(wù)程序入口地址C.由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中斷服務(wù)程序入口地址23.程序計數(shù)器的位數(shù)取決于 。A.存儲器的容量 B.機器字長 C.指令字長24.響應(yīng)中斷請求的條件是 。A.外設(shè)提出中斷B.外設(shè)工作完成和系統(tǒng)允許時C.外設(shè)工作完成和中斷標記觸發(fā)器為“1”時25.指令寄存器的位數(shù)取

12、決于 。A.存儲器的容量 B.機器字長 C.指令字長26.中斷周期前是 ，中斷周期后是 。A.取指周期，執(zhí)行周期B.執(zhí)行周期，取指周期C.間指周期，執(zhí)行周期27.同步控制是 。A.只適用于CPU控制的方式B.由統(tǒng)一時序信號控制的方式C.所有指令執(zhí)行時間都相同的方式28.異步控制常用于 。A.CPU訪問外圍設(shè)備時B.微程序控制器中C.微型機的CPU控制中29.在下列說法中 是錯誤的。A.計算機的速度完全取決于主頻B.計算機的速度不完全取決于主頻C.計算機的速度與主頻、機器周期內(nèi)平均含時鐘周期數(shù)及機器的平均指令執(zhí)行速度有關(guān)30.在控制器的控制方式中，局部控制 。A.和異步控制相同，都不存在基準時標

13、系統(tǒng)B.屬于同步控制，它與中央控制的基準時標是保持同步的C.屬于同步控制并有獨立的時標系統(tǒng)，與中央控制的基準時標系統(tǒng)無關(guān)31.計算機操作的最小單位時間是 。A.時鐘周期 B.指令周期 C.CPU周期32.計算機主頻的周期是指 。A.指令周期 B.機器周期 C.存取周期33.一個節(jié)拍信號的寬度是指 。A.指令周期 B.機器周期 C.時鐘周期34.由于CPU內(nèi)部操作的速度較快，而CPU訪問一次存儲器的時間較長，因此機器周期通常由 。A.指令周期 B.存取周期 C.間址周期35.在取指令操作之后，程序計數(shù)器中存放的是 。A.當前指令的地址B.程序中指令的數(shù)量C.下一條指令的地址36.以下敘述中是錯誤

14、的 。A.取指令操作是控制器固有的功能，不需要在操作碼控制下完成 B.所有指令的取指令操作都是相同的 C.在指令長度相同的情況下，所有指令的取指操作都是相同的37.在中斷周期中，將允許中斷觸發(fā)器置“0”的操作由 完成。A.硬件 B.關(guān)中斷指令 C.開中斷指令38.計算機執(zhí)行乘法指令時，由于其操作數(shù)較復雜，需要更多的時間，通常采用 控制方式。A.延長機器周期內(nèi)節(jié)拍數(shù)的 B.異步 C.中央與局部控制相結(jié)合的39.在微程序控制器中，機器指令與微指令的關(guān)系是 。A.每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行 B.每一條機器指令由若干條微指令組成的微程序來解釋執(zhí)行 C.若干條機器指令組成的程序可由一個微程序來執(zhí)行

15、40.在微指令的控制方式中，若微指令命令個數(shù)已確定，則 。A.直接控制方式和編碼控制方式不影響微指令的長度 B.直接控制方式的微指令字長比編碼控制方式的微指令字長短 C.編碼控制方式的微指令字長比直接控制方式的微指令字長短41.在微程序控制器中，微指令的控制方式可采用直接控制和編碼控制兩種，在微操作命令個數(shù)相同的前提下， 。A.兩種控制方式的微指令位數(shù)一樣 B.隱式編碼的微指令位數(shù)多于顯式編碼的微指令位數(shù) C.直接控制方式的微指令位數(shù)最長42.下列敘述中 是正確的。A.水平型微指令能充分利用數(shù)據(jù)通路的并行結(jié)構(gòu) B.微處理器的程序稱為微程序 C.多字節(jié)指令可加快取指令的速度43. 下列敘述中 是

16、正確的。A.只有直接編碼的微指令是水平型微指令 B.采用微操作碼字段的微指令是水平型微指令 C.直接編碼、字段直接編碼、字段間接編碼以及直接和字段混合編碼都屬于水平型微指令44.垂直型微指令的特點是 。A.微指令格式垂直表示B.控制信號經(jīng)過編碼產(chǎn)生C.采用微操作碼45.水平型微指令的特點是 。A.一次可以完成多個操作B.微指令的操作控制字段不進行編碼C.微指令的格式簡短46.以硬件連線方式構(gòu)成的控制器又稱為 控制器。A.組合邏輯型 B.存儲邏輯型 C.微程序型47.微程序放在 中。A.存儲器控制器 B.控制存儲器 C.主存儲器48.機器指令（除轉(zhuǎn)移類指令外）代碼中的地址字段用于 ，微指令代碼中

17、的地址字段用于 。A.確定執(zhí)行順序 B.存取地址 C.存取數(shù)據(jù)49.計算機存放微指令的存儲器包含在 中A.主存儲器 B.高速緩沖存儲器 C.CPU50.下列敘述中正確的是 。A.微程序控制方式和硬連線控制方式相同，前者可以使指令的執(zhí)行速度更快B.采用微程序控制方式，可用µPC代替PCC.控制存儲器可用掩膜ROM、ERPOM實現(xiàn)51.下列 不屬于設(shè)計微指令結(jié)構(gòu)時所追求的目標。A.增大控制存儲器的容量B.提高微程序的執(zhí)行速度C.縮短微指令的長度三問答題1.微程序控制和組合邏輯控制哪一種速度更快？為什么？2.什么是指令周期、機器周期（CPU周期）和T周期？3 CPU有哪些功能？畫出其內(nèi)部組

18、成框圖，并說明圖中每個部件的作用。4 根據(jù)CPU訪存的性質(zhì)不同，可將CPU的工作周期分為哪幾類？5中斷周期前和中斷周期后各是CPU的什么工作周期？中斷周期完成什么操作？6 CPU在處理中斷過程中，有幾種方法找到中斷服務(wù)程序的入口地址？舉例說明。7. 中斷處理工程中為什么要中斷判優(yōu)？有幾種方法實現(xiàn)？若想改變原定的優(yōu)先級順序，可采取什么措施？8.中斷處理工程中保護現(xiàn)場需完成哪些操作？如何實現(xiàn)？9.CPU響應(yīng)3中斷的條件是什么？CPU什么時間響應(yīng)中斷？10.畫出終端服務(wù)程序的處理流程，若想改變優(yōu)先級可采取什么措施？11.什么是計算機的主頻，主額和機器周期有什么關(guān)系？12.控制器中常采用哪些控制方式，

19、各有何特點？13.設(shè)機器 A 的主頻為8 MHz，機器周期含4個時鐘周期，且該機的平均指令執(zhí)行速度是0.4 MIPS，試求該機的平均指令周期和機器周期。每個指令用期包含幾個機器周期？ 如果機器 B的主頻為 12 MHz，且機器周期也含4 個時鐘周期，試問B機的平均指令執(zhí)行速度為多少MIPS?14. 若某機主頻為100 MHz，每個指令周期平均包含2個機器周期，每個機器周期包含2個時鐘周期。（1）該機平均指令執(zhí)行進度。（2）若頻率不變，但每條指令平均包合5個機器周期，每個機器周期包含4 個時鐘周期，求平均指令執(zhí)行速度。15.什么是水平型微指令？什么是垂直型微指令？各有何特點？16.微指令字中操作

20、控制字段有哪些控制方法？各有何特點？17.說明微程序控制器中微指令的地址有幾種形成方式。四設(shè)計題1.某機采用微程序控制方式，微指令字長24位，采用水平型編碼控制的微指令格式，斷定方式。共有微命令30個，構(gòu)成4個互斥類，各包含5個、8個、14個和3個微命令，外部條件共3個。（1）控制存儲器的容量應(yīng)為多少？（2）設(shè)計出微指令的具體格式。2.一個假想機的數(shù)據(jù)通路如圖5-1所示，它的控制存儲器容量為256個單元。ALU可完成算術(shù)加、減和邏輯與、或運算，ALU有標志位Z和N，微指令要完成有條件和無條件轉(zhuǎn)移功能。圖5-1 假想機的數(shù)據(jù)通路設(shè)計微指令格式，使之能完成上述要求的功能，表明微指令中每一位的符號及

21、其功能。如微指令為多個子周期，有幾個子周期？每個子周期完成什么操作（提示：可考慮寄存器運算微指令和訪問主存微指令兩種類型微指令，并假定在一個微指令周期內(nèi)就可以完成MDR與主存間的數(shù)據(jù)傳送）？3.一CPU數(shù)據(jù)通路為雙總線結(jié)構(gòu)，如圖5-2所示。IR為指令寄存器；PC為程序計數(shù)器（具有自增1功能），M為主存（受R/M信號控制），MAR為主存地址寄存器，MDR為主存數(shù)據(jù)寄存器，ALU由+、-控制信號決定可完成何種操作，G控制一個門電路，除MAR、X、Y的輸出端為直通線不受控之外，其余寄存器均有in、out控制信號。圖5-2 未標出控制信號的雙總線結(jié)構(gòu)圖（1）標出各寄存器的in、out控制信號。（2）設(shè)

22、計微指令格式，并說明各字段意義。（3）SUB R2，R0指令完成（R0）-（R2）R0的功能操作，寫出該指令從取指令開始的執(zhí)行過程。（4）寫出取指令的各條微指令的代碼。4.圖5-3所示是雙總線結(jié)構(gòu)的機器。圖中IR為指令寄存器，PC為程序計數(shù)器，MAR為存儲器地址寄存器，M為主存(受R信號控制)，MDR為存儲器數(shù)據(jù)寄存器R0、R1、R2、R3、X、Y均為寄存器，AIU由正、負控制信號決定完成何種操作，挖制信號G控制一個門電路。此外，線上標注有控制信號，如Yi袁示寄存器Y的輸入控制信號，R1O表示寄存器R1的輸出控制信號，未標字符的線為直通線，不受控制。 ADD R2，R0指令完成(R2)十(R0

23、) R2的操作，畫出其指令周期信息流程圖（假設(shè)指令的地址已放在PC中，并列出相應(yīng)的微操作控制信號序列。5 在第4題給出的條件下，SUB R1，R3指令完成(R1)-(R3) R1的操作，畫出其指令周期信息流程圖(假設(shè)指令的地址已放在PC中)，并列出相應(yīng)的微操作控制信號序列。圖5-3 雙總線結(jié)構(gòu)示意6. 在第4題給出的條件下，寫出完成下述四條單字長的操作流程及響應(yīng)的控制信號。（1）MOV R1，R0 (R0) R1 R1、R0寄存器尋址（2）MOV R1，R0 (R0) （R1） R1寄存器間址、R0寄存器尋址（3） MOV R3，R2， （(R0)） R3 R3寄存器尋址、R2寄存器間址（4）

24、 MOV R3，R2， （(R0)） （R3） R3、R2寄存器間址 指令格式如下，其中XD和XS分別為目的操作數(shù)和源操作數(shù)的尋址模式。7. 在第4題給出的條件下，寫出完成下述雙字長指令的操作流程及相應(yīng)的控制信號。（1）MOV R0，#N N R0 #N為立即數(shù)（2） MOV R1，#N N（R1） R1為寄存器間接尋址（3） MOV R2，N （N）R2 N為存儲器地址（4） MOV R3，N， （N） R3 為寄存器間接尋址特征指令格式如下，其中其中XD和XS分別為目的操作數(shù)和源操作數(shù)的尋址模式。 8.已知單總線計算機結(jié)構(gòu)如圖5-4所示，其中XR為變址寄存器，EAR為有效地址寄存器，LAT

25、CH為寄存器。假設(shè)指令地址已存于PC中，畫出ADD*D指令周期信息流程圖，并列出相應(yīng)的控制信號序列。圖5-4 單總線計算機結(jié)構(gòu)示意圖說明：（1） ADD *D 指令字中*表示相對尋址，D為相對應(yīng)位移量。（2） 寄存器的輸入和輸出均受控制信號控制，如PCi表示PC的輸入控制信號，又如MDRo表示MDR的輸出控制信號。（3） 凡是需要經(jīng)過總線實現(xiàn)寄存器之間的傳送，需在流程圖中注明，如PC Bus MAR，相應(yīng)的控制信號為PCo和MARi。9. 某假想機主要部件如圖5-5所示，其中：LA ALU的A輸入端選擇器 LB ALU的B輸入端選擇器M 主存 MDR 主存數(shù)據(jù)寄存器IR 指令寄存器 MAR 主存地址寄存器