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图C1.1
15.指令格式结构如下所示，试分析指令格式特点。
15 12 11 9 8 6 5 3 2 0 OP 寻址方式 寄存器 寻址方式 寄存器 源地址 目标地址 答：（1）OP字段指定16种操作 （2）单字长二地址指令
（3）每个操作数可以指定8种寻址方式 （4）操作数可以是RR型、RS型、SS型
16.若机器字长36位，采用三地址格式访存指令，共完成54种操作，操作数可在1K地址范围内寻找，画出该机器的指令格式。
答：操作码需用6位，操作数地址码需用10位。格式如下
6 10 10 10
OP D1 D2
D3 OP:操作码6位
D1 ：第一操作数地址，10位 D2 ：第二操作数地址，10位 D3 ：第三操作数地址，10位
第五章 中央处理器
1.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的方式是采用______。
A. 通用寄存器 B. 堆栈 C. 存储器 D. 外存
2. 描述流水CPU基本概念中，正确表述的句子是______。 A. 流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器 B. 流水CPU一定是RISC机器
C. 流水CPU一定是多媒体CPU
D. 流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术
3. 由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通
常用______来规定。
A．主存中读取一个指令字的最短时间 B．主存中读取一个数据字的最长时间 C．主存中写入一个数据字的平均时间 D．主存中取一个数据字的平均时间 4. 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是______。
A．每一条机器指令由一般微指令编成的微程序来解释执行 B．每一条机器指令由一条微指令来执行
C．一段机器指令组成的程序可由一条微指令来执行 D．一条微指令由若干条机器指令组成 5. 指令周期是指______。
A．CPU从主存取出一条指令的时间 B．CPU执行一条指令的时间 C．CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 D．时钟周期时间 6. 中断向量地址是______。
A．子程序入口地址 B．中断服务例行程序入口地址 C．中断服务例行程序入口地址的指示器 D．中断返回地址 7. CPU主要包括______。
A.控制器 B.控制器、 运算器、cache C.运算器和主存 D.控制器、ALU和主存 1. 下列寄存器中，汇编语言程序员可见的是（）
A.存储器地址寄存器(MAR) B.程序计数器(PC)
C.存储区数据寄存器(MDR) D.指令寄存器(IR)
5. 在一条无条件跳转指令的指令周期内，PC的值被修改（）次
A.1 B.2
C.3 D.无法确定
7.以下关于计算机系统中的概念，正确的是（）。 Ⅰ.CPU中不包含地址译码器
Ⅱ.CPU中程序计数器中存放的是操作数地址 Ⅲ.CPU中决定指令执行顺序的是程序计数器 Ⅳ.在CPU中状态寄存器对用户是完全透明的 A. Ⅰ、Ⅲ B. Ⅲ、 Ⅳ
C. Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ D. Ⅰ、Ⅲ、 Ⅳ 8.计算机工作的最小时间周期是（）。 A. 时钟周期 B. 指令周期 C. CPU周期 D. 工作脉冲 9.由于CPU内部操作速度较快，而CPU访问一次存储器的时间较长，因此机器周期通常由 （）来确定。
A.指令周期 B.存取周期 C.间址周期 D.中断周期 10. 计算机的执行速度与（）有关。
A.主频 B.主频、平均机器周期
C.主频、平均机器周期 和平均指令周期 D.都不对 11.硬布线控制器与微程序控制器相比（）。 A. 硬布线控制器的时序系统比较简单
B. 微程序控制器的时序系统比较简单 C. 两者的时序系统复杂程度相同
D. 可能是硬布线控制器的时序系统比较简单，也可能是微程序控制器的时序系统比较简单
12. 微程序控制器中，控制部件向执行部件发出的某个控制信号称（ ） A．微程序 B．微指令 C．微操作 D．微命令
13.下列描述流水CPU基本概念正确的句子是（）。 A. 流水CPU是以空间并行性为原理构造的处理器 B. 流水CPU一定是RISC机器 C. 流水CPU一定是多媒体CPU
D. 流水CPU是一种非常经济而实用的时间并行技术
14.某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的 缓存时间）分别是90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是 （）。 A．90ns B.80ns C.70ns D.60ns 15.说明指令周期、机器周期、时钟周期之间的关系。
答：指令周期是指取出并执行一条指令的时间，指令周期常常用若干个CPU周期数来表示；CPU周期也称为机器周期；而一个CPU周期又包含若干个时钟周期（也称节拍脉冲或T周期）。 16.CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。
(1) 标明图中四个寄存器的名称。
(2) 简述指令从主存取到控制器的数据通路。
(3) 数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。
答：（1）a为数据缓冲寄存器DR，b为指令寄存器IR，c为主存地址寄存器AR，d为程序计
数器PC；
（2）PC→AR→主存 → 缓冲寄存器DR → 指令寄存器IR → 操作控制器 （3）存储器读：M → DR → ALU → AC 存储器写：AC → DR → M 17.举出三种中断向量产生的方法。 答：（1）由编码电路直接产生；（2）由硬件产生一个“偏移量”再加上CPU某寄存器里存放的基地址；（3）向量地址转移法：由优先级编码电路产生对应的固定地址码，其地址中存放的是转移指令通过转移指令可以转入设备各自的中断服务程序入口。 18.用时空图法证明流水CPU比非流水CPU具有更高的吞吐率。 解： S1 S2 S3 S4
IF EX ID 入→ (a)指令周期流程 WB
图C4.1
时空图法：假设指令周期包含四个子过程：取指令（IF）、指令译码（ID）、 执行运算（EX）、结果写回（WB），每个子过程称为过程段（Si），这样，一个流水线由一系列串连的过程段组成。在统一时钟信号控制下，数据从一个过程段流向相邻的过程段。
图C4.1（b）表示非流水CPU的时空图。由于上一条指令的四个子过程全部执行完毕后才能开始下一条指令，因此每隔4个单位时间才有一个输出结果，即一条指令执行结束。 图C4.1（c）表示流水CPU的时空图。由于上一条指令与下一条指令的四个过程在时间上可以重叠执行，因此，当流水线满载时，每一个单位时间就可以输出一个结果，即执行一条指令。
比较后发现：流水CPU在八个单位时间中执行了5条指令，而非流水CPU仅执行2条指令，因此流水CPU具有更强大的数据吞吐能力。
19.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？ 答：从时间上讲，取指令时间发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空