计算机组成原理白中英单元练习三.docx

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计算机组成原理白中英单元练习三

练习单元三

一、单项选择题

1.计算机系统中，仅由硬件设计人员使用的指令是（）。

A.机器指令B.宏指令C.微指令D.特权指令

2.指令系统中采用不同的寻址方式的主要目的是（）。

A.增加内存的容量B.缩短指令长度，扩大寻址范围

C.提高访问内存的速度D.简化指令译码电路

3.指令操作所需的数据不会来自（）。

A.寄存器B.指令本身C.主存中D.控制存储器

4．在相对寻址方式中，若指令中地址码为X，则操作数的地址为（）。

A.XB.（PC）+XC.X+段基址D.变址寄存器+X

5.单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个操作数常采用的寻址方式是（）。

A.相对寻址方式B.立即寻址方式

C.隐含寻址方式D.间接寻址方式

6.在指令的地址字段中直接指出操作数本身的寻址方式称为（）。

A.隐含地址B.立即寻址C.寄存器寻址D.直接寻址

7.支持实现程序浮动的寻址方式称为（）。

A.变址寻址B.相对寻址C.间接寻址D.寄存器间接寻址

8.设变址寄存器为X，形式地址为D，（X）表示寄存器X的内容，变址寻址方式的有效地址可表示为（）。

A.EA=（X）+DB.EA=（X）+（D）

C.EA=（（X）+D）D.EA=（（X）+（D））

9.下列说法中不正确的是（）。

A.变址寻址时，有效数据存放在主存中

B.堆栈是先进后出的随机存储器

C.堆栈指针SP的内容表示当前堆栈内所存储的数据的个数

D.内存中指令的寻址和数据的寻址是交替进行的

10.在零地址指令格式中，下面论述正确的是（）。

A.只能有一个操作数，它由地址码提供

B.一定有两个操作数，另一个是隐含的

C.可能有一个操作数，也可能有两个操作数

D.如果有两个操作数，另一个操作数一定在堆栈中

11.以下论述正确的是（）。

A.二地址指令中，目的操作数的地址就是存操作结果的地址

B.二地址指令中，目的操作数一定在源操作数后面

C.由于三地址指令使用灵活，所以广泛地使用在各类型计算机的指令中

D.指令的地址码字段存放的一定是操作数地址

12.堆栈常用于（）。

A.数据移位B.保护程序现场C.程序转移D.输入输出

13.在堆栈中，保持不变的是（）。

A.栈顶B.堆栈指针C.栈底D.栈中的数据

14.在堆栈寻址方式中，设A为累加器，SP为堆栈指针，Msp为SP指示的栈顶单元。

如果进栈操作的动作顺序是（SP）－1→SP，（A）→Msp，那么出栈操作应为（）。

A.（Msp）→A，（SP）+1→SPB.（SP）+1→SP，（Msp）→A

C.（SP）－1→SP，（Msp）→AD.（Msp）→A，（SP）－1→SP

15.在变址寄存器寻址方式中，若变址寄存器的内容是4E3CH，给出的偏移量是63H，则它对应的有效地址是（）。

A.63HB.4D9FHC.4E3CHD.4E9FH

16.设寄存器R的内容（R）=1000H，内存单元1000H的内容为2000H，内存单元2000H的内容为3000H，PC的值为4000H，采用相对寻址方式-2000H（PC）访问的操作数是（）。

A.1000HB.2000HC.3000HD.4000H

17.程序控制类指令的功能是（）。

A.进行算术运算和逻辑运算

B.进行主存与CPU之间的数据传送

C.进行CPU和I/O设备之间的数据传送

D.改变程序执行的顺序

18.运算型指令的寻址与转移型指令的寻址的不同点在于（）。

A.前者取操作数，后者决定程序转移地址

B.后者取操作数，前者决定程序转移地址

C.前者是短指令，后者是长指令

D.前者是长指令，后者是短指令

19.算术右移指令执行的操作是（）。

A.符号位填0，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位

B.符号位不变，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位

C.进位标志位移至符号位，顺次右移1位，最低位移至进位标志位

D.符号位填1，并顺次右移1位，最低位移至进位标志位

20.设寄存器中有数据BCH，经过一位移位操作成为DEH，这个操作是（）。

A.算术左移B.算术右移C.逻辑左移D.逻辑右移

21.移位操作中，移出的位存入（）。

A.零标志位B.溢出标志位C.进位标志位D.符号位

22.能够改变程序执行顺序的是（）。

A.数据传送指令B.移位操作C.I/O指令D.转子指令

23.下列指令中，哪种指令执行时间最长？

（）

A.转移指令B.寄存器间传送数据的指令

C.内存取数指令D.退出中断处理返回被中断的程序

24.下列几项中，不符合RISC指令系统的特点是（）。

A.指令长度固定，指令种类少

B.寻址方式种类尽量多，指令功能尽可能强

C.增加寄存器的数目，以尽量减少访存次数

D.选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令

25.下面关于RISC技术的描述中，正确的是（）。

A.采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况

B.为了实现兼容，新设计的RISC系统的指令系统是从原来的CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的

C.RISC的主要目标是减少指令数

D.RISC没有乘、除法指令和浮点运算指令

26.CPU的组成中不包括（）。

A.地址译码器B.指令地址寄存器

C.指令译码器D.指令寄存器

27.为协调计算机系统各部件工作，需有一种器件来提供统一的时钟标准，这个器件是（）。

A.总线缓冲器B.总线控制器

C.时钟发生器D.操作命令产生器

28.在CPU中，跟踪后继指令地址的寄存器是（）。

A.指令寄存器B.程序计数器C.地址寄存器D.状态条件寄存器

29.控制器的功能是（）。

A.产生时序信号

B.从主存取出一条指令

C.完成指令操作码译码

D.从主存取出指令，完成操作码的译码并产生相关的操作控制信号，并解释执行该指令

30.CPU中用于存放当前正在执行的指令并为译码部件提供信息的部件是（）。

A.指令译码器B.指令寄存器C.地址译码器D.地址寄存器

31.在计算机系统中，保存系统当前运行状态的部件是（）。

A.程序计数器B.累加寄存器

C.中断寄存器D.程序状态条件寄存器

32.控制CPU内部数据通路中数据传送的是（）。

A.运算器B.控制器C.数据寄存器D.地址寄存器

33.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的所有时间称为（）。

A.时钟周期B.节拍C.机器周期D.指令周期

34.一节拍脉冲维持的时间长短是一个（）。

A.指令周期B.CPU周期C.微周期D.时钟周期

35.直接转移指令的功能是将指令中的地址代码送入（）。

A.累加器B.地址寄存器C.程序计数器PCD.存储器

36.设计微程序的人员是（）。

A.硬件设计人员B.系统软件人员

C.应用软件人员D.用户

37.存储微程序的存储器称为（）。

A.主存储器B.控制存储器C.软盘D.硬盘

38.微程序是在以下哪个时间被执行的？

（）

A.安装硬件时B.安装软件时C.执行指令时D.故障诊断时

39.构成控制信号序列的最小单位是（）。

A.微程序B.微指令C.微命令D.机器指令

40.微指令中的微地址表示（）。

A.微操作的对象B.存放微操作结果的地址

C.微操作数的地址D.后继微指令的地址

41.在一个微指令周期中，（）。

A.只能执行一个微操作B.能顺序执行多个微操作

C.只能并行执行多个微操作D.只能执行相斥性的微操作

42.在微程序控制器中，机器指令和微指令的关系是（）。

A.每一条机器指令由一条微指令来执行

B.一条微指令由若干条机器指令组成

C.每一条机器指令由一段用微指令组成的微程序来解释执行

D.一段微程序由一条机器指令来执行

43.水平型微指令与垂直型微指令相比，（）。

A.水平型微指令一次只能完成一个操作

B.垂直型微指令一次只能完成一个操作

C.两者都是一次只能完成一个操作

D.两者都能一次完成多个操作

44.通常，采用断定方式确定下一条微指令的地址的基本方法是（）。

A.用程序计数器PC来产生后继微指令地址

B.通过微指令顺序控制字段由设计者指定或由设计者指定的判别字段控制产生后继微指令地址

C.用微程序计数器μPC来产生后继微指令地址

D.通过指令中指定一个专门字段来控制产生后继微指令地址

45.下列说法中正确的是（）。

A.微程序控制方式和硬连线控制方式相比较，前者可以使指令的执行速度更快

B.若采用微程序控制方式，则可用μPC取代PC

C.控制存储器通常用RAM实现

D.机器周期也称为CPU周期

46.微程序控制器的速度比组合逻辑控制器慢，主要是因为（）。

A.增加了从磁盘存储器读取微指令的时间

B.增加了从主存储器读取微指令的时间

C.增加了从指令寄存器读取微指令的时间

D.增加了从控制存储器读取微指令的时间

47.以下指令中执行时间最长的是（）。

A.直接寻址指令B.间接寻址指令

C.寄存器寻址指令D.立即寻址指令

48.同步控制方式是指（）。

A.由统一时序信号控制的方式B.所有指令执行时间都相同的方式

C.只适用于CPU控制的方式D.只适用于外围设备控制的方式

49.在采用流水技术的计算机中，不同的指令在指令流水线的不同功能段中可以（）执行。

A．顺序B.重叠C.循环D.并行

50.指令流水线中不同功能段的执行时间最好（）。

A．相等B.不等C.为0D.与指令周期一致

二、填空题

1.一台计算机所具有的所有机器指令的集合称为该计算机的。

它是计算机之间的接口。

2.在指令编码中，操作码用于表示，n位操作码最多可以表示

条指令。

地址码用于表示。

3.根据指令中地址字段的数目，可将指令格式分为、、、和指令。

4.在寄存器寻址方式中，指令的地址码部分给出的是，操作数存放在

。

5.采用存储器间接寻址方式的指令中，指令的地址码中字段中给出的是

所在的存储器单元地址，CPU需要访问内存次才能获得操作数。

6.操作数直接出现在指令的地址码字段中的寻址方式称为寻址；操作数所在的内存单元地址直接出现在指令的地址码字段中的寻址方式称为寻址。

7.相对寻址方式中，操作数的地址是由与之和产生的。

8.在CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器是，保存下一条指令地址的寄存器是，保存CPU访存地址的寄存器为。

9.CPU从主存取出一条指令并执行完该指令所需的时间称为，它常由若干个组成，而后者又包含若干个。

10.转子程序指令与转移指令都是控制程序的执行从一个地址转移到另一个地址，它们的主要区别在于。

11.在组合逻辑控制的机器中，一条指令的功能是由解释执行的；在微程序控制的机器中，一条指令的功能是由解释执行的，硬件执行的是。

12.在执行程序的过程中，控制器控制计算机的运行总是处于，分析指令和的循环之中。

13.根据设计方法的不同，控制器可分为型控制器和型控制器。

14.为了对各种操作实施时间上的控制，控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的进行。

15.微程序控制器的核心部件是存储微程序的，它一般用构成。

16.微命令的字段直接编码法是将的微操作信号放在同一个子字段中编码，的微操作放在不同的子字段中编码。

17.微指令的格式可分为微指令和微指令两类。

微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行指令的速度比微指令快。

18.由计算机设计者事先编好每一条机器指令对应的微程序，微程序一般不需改动，这种微程序设计技术称为。

如果控制存储器使用的是EPROM等可擦写的只读存储器，从而实现运行不同软件时使用不同的微程序，那么这种微程序设计技术称为。

19.在组合逻辑控制器中，微操作控制信号是的译码输出信号、

信号、信号的逻辑函数。

20.根据指令执行时各条指令之间的衔接关系可将指令的执行的控制方式分为、、三种方式。

21.计算机系统中实现的并行处理的技术主要有三种形式：

、、。

22.造成指令流水线中程序停顿，影响流水线的效率的三种相关问题是：

、、。

三、简答题

1.什么是指令？

什么是微指令？

试说明二者之间的关系。

2.固定长度操作码与变长操作码各自的优缺点是什么？

3.什么是指令格式？

计算机指令为什么要有一定的格式？

4.什么是扩展操作码技术？

5.基址寻址方式和变址寻址方式各有什么不同？

6.简述相对寻址、立即寻址的特点。

7.比较寄存器寻址和寄存器间接寻址的区别。

8.在寄存器—寄存器型、寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令执行时间最长？

哪类指令的执行时间最短？

为什么？

9.什么叫指令地址？

什么叫形式地址？

什么叫有效地址？

10.什么叫堆栈？

堆栈操作有什么特点？

堆栈操作是如何寻址的？

11.一个较完善的指令系统应包括哪几类指令？

12.简述转移指令和转子指令的区别。

13.简述RISC的主要特点。

14.CPU具有哪4种基本功能？

还有哪些扩展功能？

15.什么是指令周期？

什么是机器周期？

什么是时钟周期？

三者之间的关系如何？

16.能否说主频最快的机器，运算速度也最快？

17.指令和数据均存放在内存中，CPU如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据？

18.什么叫数据通路？

建立数据通路有哪些方法？

19.控制器有哪几种基本控制方式？

各种控制方式的特点是什么？

控制器的控制方式解决什么问题？

20.微指令格式有哪几种？

微指令编码有哪几种方式？

21.一条相对转移指令的执行过程是怎样的？

22.与组合逻辑控制器比较微程序控制器有何特点？

23.机器指令包括哪两个基本要素？

程序中依靠什么方法实现顺序执行和转移？

24.微指令包括哪两个基本要素？

微程序中依靠什么方法顺序执行和转移？

25.在组合逻辑控制器中，指令寄存器IR提供哪些与微操作命令形成有关的信息？

时序部件提供哪些信号？

它们在微命令形成中起什么作用？

为什么微命令的形成与状态信息（PSW中的标志位）有关？

26.组合逻辑控制器如何产生微命令？

产生微命令的主要条件是哪些？

27.简述流水线技术的特点。

28.简述造成流水线停顿，影响流水线的效率的三种相关问题。

29.说明一个微指令周期包含哪几个微操作，并画出微指令串行执行方式和重叠执行方式的时序示意图。

四、计算题

1.设计算机指令字长为16位，指令中地址字段的长度为4位，共有11条三地址指令，72条二地址指令，64条零地址指令。

问最多还能规定多少条一地址指令？

2.若基础寄存器的内容为2000H，变址寄存器的内容为23A0H，指令的地址码部分是003FH，程序计数器PC的内容为2B00H，寄存器中相关单元的内容如表A.3所示。

（1）求采用变址寻址、基址寻址、间接寻址和相对寻址时的有效地址；

（2）如采用立即寻址、直接寻址、变址寻址和间接寻址访问操作数，写出从存储器中取出的数据；

（3）如转移指令采用相对寻址，写出程序要执行的下一条指令的地址。

表A.3题2表

地址

内容

003FH

2300H

2000H

2400H

203FH

2500H

233FH

2600H

2300H

2700H

23AOH

2800H

23DFH

58A0H

2B00H

063FH

2B3FH

7FF0H

3.某存储器堆栈，栈底地址Bottom=3000H，栈中已压入两个数据a和b，SP为堆栈指针。

（1）试画出此时堆栈示意图。

（2）若现在将数据c、d、e按顺序压入堆栈，且用累加器AC进行数据交换，试写出数据入栈操作的步骤，并画出数据入栈后堆栈的情况。

（3）写出数据c出栈的操作步骤。

4.某机采用微程序控制器，已知每一条机器指令的执行过程均可分解成8条微指令组成的微程序，该机指令系统采用6位定长操作码格式。

则控制存储器至少应能容纳多少条微指令？

若微指令的长度为32位，控制存储器容量至少应有多少？

5.已知某计算机采用微程序控制方式，其控制存储器的容量为512×32bit。

微程序可以在整个控存中实现转移，可控制微程序转移的条件有7个，采用水平型微指令，后继微指令地址采用断定方式，格式为：

微操作编码

测试条件

下微地址

说明微指令中3个字段分别为多少位。

6.某指令系统字长32位，每个操作数的地址码长8位。

设系统有零地址、一地址和二地址3类指令。

若二地址有M条，零地址有N条，问单操作数的指令最多可能有多少条？

7.设某处理器具有5段指令流水线，各段的功能是：

IF（取指令）、ID（指令译码及取操作数）、EX（ALU执行）、MEM（存储器访问）和WB（结果寄存器写回），每个功能段所需时间为一个时钟周期。

现由该处理器执行效率指令序列：

（1）ADDR2，R1，R3；R1+R3→R2

（2）ANDR7，R2，R4；R2∧R4→R7

（3）ORR8，R6，R2；R6∨R2→R8

（4）ADDR9，R2，R4；R2+R4→R9

（5）SUBR5，R3，R2；R3﹣R2→R5

（1）判断这些指令的数据相关性，如果不对这些指令之间的数据相关性进行特殊处理而允许这些指令进入流水线，哪些指令将从未准备好数据的R2寄存器取到错误的操作数？

（2）假定采用将相关指令延迟到所需操作数被写回寄存器后再执行的方式解决数据相关问题，那么处理器执行这5条指令需要占用多少时钟周期？

五、设计题

1.某指令系统指令字长为20位，具有双操作数、单操作数和无操作数3种指令格式，每个操作数地址规定用6位表示，当双操作数指令条数取最大值，而且单操作数指令条数也取最大值时，这3种指令最多可能拥有的指令数各是多少？

2.设指令字长为16位，每个地址码为6位，采用扩展操作码的方式设计指令的操作码。

要求有14条二地址指令，100条一地址指令，100条零地址指令。

（1）画出操作码扩展图。

（2）计算操作码平均长度。

3.设计算机A有60条指令，指令操作码为6位固定长度编码，从000000到111011.其后继产品计算机B需要增加32条指令，并与A保持兼容。

试采用操作码扩展技术为计算机B设计指令操作码。

4.某台计算机的指令系统中共有100条指令，试问：

（1）若采用固定长度编码方式，其操作码的编码长度需要多少位？

（2）设该指令系统中有10条指令的使用概率为90%，其余为10%，若采用不等长编码方式，其操作码的平均长度为多少？

（3）若原指令系统采用固定长度编码，后继产品中需增加50条指令，试设计其指令操作码，并计算其平均长度。

5.某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有64条指令，

采用4种寻址方式（立即、直接、基值、相对）。

试设计指令格式。

6.单总线CPU内部框图如图A.2所示。

写出在单总线结构的CPU中，下列指令的执

行过程。

（1）ADDR3，R1，R2;将R1和R2的数据相加，结果送入R3

（2）STA40;将累加器Z的内容送入内存40号单元

（3）LOADR1，MEM；将内存单元的内容读入R1

（4）STOREMEM，R1；将R1的内容写入内存单元

（5）JMPX；直接转移指令

7.某计算机的CPU内部为双总线结构如图A.3所示，图中Y为暂存器，SP为堆栈指

针，PC为程序计数器，MAR和MDR分别为存储器地址寄存器和数据缓冲寄存器，

IR为指令寄存器。

所有数据传送都通过ALU，ALU具有的功能如下：

F=A；F=B；F=A+1；F=B+1；F=A－1；F=B－1

图A.2题6图（略）

图A.3题7图（略）

写出转子指令JSRX的执行过程。

设JSR指令占两个字，第一个字是指令操作码，第

二个字是X，即子程序的入口地址。

主程序返回地址保存在存储器的堆栈中，堆栈指

针SP始终指向栈顶。

8.某机采用微程序控制方式，微指令字长29位，采用水平型编码控制的微指令格式，

采用断定方式，共有40个微命令，分为4个相斥类，各包含7个、13个、14个和6

个微命令，测试条件共3个。

（1）控制存储器的容量至少应为多少位？

（2）设计出微指令的具体格式。

9.某CPU的主要部件如图A.4所示，其中R0~R3为通用寄存器，A、B为暂存寄存

器，采用单总线结构。

（1）画出该CPU的数据通路，标明数据流向。

（2）写出下列指令的指令流程。

A.MOVR0，R1;（R0）→R1

A.MOV（R0），R1;（（R0））→R1

C.MOVR0，（R1）;（R0）→（R1）

C.MOVR2，（R1）;（（R1））+（R2）→R1

图A.4题9图（略）