《中央处理器练习题答案.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中央处理器练习题答案.ppt（77页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、5.3 练习题一、选择题1.CPU是指（B）。A.控制器；B.运算器和控制器；C.运算器、控制器和主存。2.指令周期是（C）。A.CPU执行一条指令的时间；B.CPU从主存中取出一条指令的时间；C.CPU从主存中取出一条指令加上执行这条指令的时间。,3.下列叙述正确的是（A）。A.同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作；B.同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作；C.同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作。4.下列说法中（B）是正确的。A.指令周期等于机器周期；B.指令周期大于机器周期；C.指令周期是机器周期的两倍。,5.微程序控制器中，机器指
2、令与微指令的关系是（B）。A.每一条机器指令由一条微指令来执行；B.每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行；C.一段机器指令组成的程序可由一个微程序来执行。,6.微指令执行的顺序控制问题，实际上是如何确定下一条微指令的地址的问题，通常用的一种方法是断定方式，其基本思想是（C）。A.用微程序计数器来产生后继微指令地址；B.通过指令中指定一个专门字段来产生后继微指令地址；C.由设计者在微指令代码中指定，或者由设计者指定的判别测试字段控制产生后继微指令地址。,7.广泛应用于IBM PC中的Intel 8088 CPU是（C）。A.8位微处理器；B.16位微处理器；C.准16位微处理器。8
3、.广泛应用于IBM PC中的Intel 8086 CPU是（A）。A.16位微处理器；B.准16位微处理器；C.准32位微处理器。,9.Intel 80386是32位微处理器，Intel 80486是（B）位微处理器。A.16；B.32；C.64。10.用PLA器件设计的控制器称为PLA控制器，从技术实现的途径来看，PLA控制器是一种（C）。A.用存储逻辑技术设计的控制器；B.用组合逻辑技术设计的控制器；C.用组合逻辑技术和存储逻辑技术设计的控制器。,11.指令寄存器的位数取决于（B）。A.存储器的容量；B.指令字长；C.机器字长。12.微指令格式中，（A）。A.垂直型微指令采用较长的微程序结
4、构去换取较短的微指令结构；B.垂直型微指令采用较短的微程序结构去换取较长的微指令结构。,13.与微指令的指令周期对应的是（B）。A.指令周期；B.机器周期；C.节拍周期；D.时钟周期。14.状态寄存器用来存放（D）。A.算术运算结果；B.逻辑运算结果；C.运算类型；D.算术、逻辑运算及测试指令的结果状态。,15.CPU内通用寄存器的位数取决于（B）。A.存储器容量；B.机器字长；C.指令的长度；D.CPU的引脚数。16.程序计数器属于（C）。A.运算器；B.存储器；C.控制器；D.I/O接口。,17.指令（A）从主存中读出。A.总是根据程序计数器PC；B.有时根据程序计数器PC，有时根据转移指
5、令；C.根据地址寄存器MAR；D.有时根据PC，有时根据MAR。,18.取指令操作（D）。A.受到上一条指令的操作码控制；B.受到当前指令的操作码控制；C.受到下一条指令的操作码控制；D.是控制器固有的功能，不需要在操作码控制下进行。19.某寄存器中的值有时是地址，有时是数据，这只有计算机的（A）才能识别它。A.译码器；B.判断程序；C.指令；D.时序信号。,20.以下说法错误的是（C）。A.控制器的控制方式反映了时序信号的定时方式；B.同步控制方式的特点是系统有一个统一的时钟，所有的控制信号均以此为依据；C.异步控制方式中有集中的时序信号产生及控制部件；D.联合控制方式是同步和异步控制方式的
6、结合。,21.同步控制是（C）。A.只适用于CPU控制的方式；B.只适用于外围设备控制的方式；C.由统一时序信号控制的方式；D.所有指令执行时间都相同的方式。22.在计算机中，存放微指令的控制存储器属于（D）。A.外存；B.内存；C.高速缓存；D.CPU。,23.计算机操作的最小时间单位是（A）。A.时钟周期；B.指令周期；C.CPU周期；D.微指令周期。24.下列部件中不属于执行部件的是（A）。A.控制器；B.存储器；C.运算器；D.外设。,25.计算机主频的周期是指（A）。A.时钟周期；B.指令周期；C.存取周期。26.一个节拍信号的宽度是指（C）。A.指令周期；B.机器周期；C.时钟周期
7、。27.在取指令操作之后，程序计数器中存放的是（C）。A.当前指令的地址；B.程序中指令的数量；C.下一条（顺序执行的）指令的地址。,28.直接寻址的无条件转移指令的功能是将指令中的地址码送入（A）。A.PC；B.地址寄存器；C.累加器。29.以下叙述中（B）是错误的。A.指令周期的第一个操作是取指令；B.所有指令的取指令操作都是相同的；C.在指令长度相同的情况下，所有指令的取指操作都是相同的。,30.在单总线结构的CPU中，连接在总线上的多个部件（B）。A.某一时刻只有一个可以向总线发送数据，并且只有一个可以从总线接收数据；B.某一时刻只有一个可以向总线发送数据，但可以有多个同时从总线接收数
8、据；C.可以有多个同时向总线发送数据，并且可以有多个同时从总线接收数据。,31.在单总线结构的CPU中（C）。A.ALU的两个输入端都可与总线相连；B.ALU的一个输入端与总线相连，其输出端也可与总线相连；C.ALU只能有一个输入端与总线相连，其输出端需通过暂存器与总线相连。32.在控制器的控制方式中，机器周期内的时钟周期个数可以不同，这属于（A）。A.同步控制；B.异步控制；C.联合控制。,33.计算机执行乘法指令时，由于其操作较复杂，需要更多的时间，通常采用（C）控制方式。A.延长机器周期内节拍数的；B.异步；C.中央与局部控制相结合的。,34.下列说法中（C）是正确的。A.加法指令的执行
9、周期一定要访存；B.加法指令的执行周期一定不访存；C.指令的地址码给出存储器地址的加法指令，在执行周期一定访存。,35.下列叙述中（A）是错误的。A.采用微程序控制器的处理器称为微处理器；B.在微指令编码中，编码效率最低的是直接编码方式；C.在各种微地址形成方式中，增量计数法（微计数器法）需要的顺序控制字段较短。,36.下列叙述中（B）是正确的。A.控制器产生的所有控制信号称为微指令；B.微程序控制器比硬连线控制器更加灵活；C.微处理器的程序称为微程序。37.将微程序存储在EPROM中的控制器是（C）控制器。A.静态微程序；B.毫微程序；C.动态微程序。,38.在微指令的控制方式中，若微指令命
10、令个数已确定，则（C）。A.直接控制方式和编码控制方式不影响微指令的长度；B.直接控制方式的微指令字长比编码控制方式的微指令字长短；C.编码控制方式的微指令字长比直接控制方式的微指令字长短。39.在控制器的控制信号中，相容的信号是（C）的信号。A.可以相互替代；B.可以相继出现；C.可以同时出现。,40.垂直型微指令的特点是（B）。A.微指令格式垂直表示；B.控制信号经过编码产生；C.采用微操作码。41.水平型微指令的特点是（A）。A.一次可以完成多个操作；B.微指令的操作控制字段不进行编码；C.微指令的格式简短。,42.下列（A）不属于设计微指令结构时所追求的目标。A.增大控制存储器的容量；
11、B.提高微程序的执行速度；C.缩短微指令的长度。43.在采用增量计数器法的微指令时，下一条微指令的地址在（B）。A.当前的微指令中；B.微指令地址计数器中；C.程序计数器中。,44.与具有n个并行部件的处理器相比，一个n段流水处理器（A）。A.具备同等水平的吞吐能力；B.不具备同等水平的吞吐能力；C.吞吐能力大于前者。45.超标量流水技术（B）。A.缩短了原来流水线的处理器周期；B.在每个时钟周期内并发多条指令；C.把多条能并行操作的指令组合成一条具有多个操作码字段的指令。,46.超流水线技术是（A）。A.缩短原来流水线的处理器周期；B.在每个时钟周期内并发多条指令；C.把多条能并行操作的指令
12、组合成一条具有多个操作码字段的指令。47.在CPU的寄存器中，（B）对用户是完全透明的。A.程序计数器；B.指令寄存器；C.状态寄存器。,二、判断题1、运算器中的累加器没有加法器功能，有寄存器功能。(正确)2、通用寄存器只能存放数据，不能存放地址。(错误)3、通用寄存器可以存放数据和地址，还可以用做指令寄存器IR和程序计数器PC。(错误),4、在取指令操作完成之后，PC中存放的是下一条实际执行的指令的地址。(错误)5、取指令操作不受指令的操作码控制。(正确)6、控存用来存放微程序和数据。(错误)7、微命令直接表示和编码表示的效率没有区别。(错误),8、控制存储器用来存放实现全部指令系统的所有程
13、序。(错误)9、微指令的顺序控制部分用来决定下一条微指令的地址。(正确)10、只有微程序控制器设计才用到微操作的概念，而对于组合逻辑控制器设计是不存在微操作概念的。(错误),三、综合题1、设计一个能产生5个机器周期的时序电路，假设完成每条指令功能的时间均为5个机器周期。,D 1CP 0,D 1CP 0,D 1CP 0,D 1CP 0,D 1CP 0,S,R,T1,T5,T3,T4,T2,CP,总清（复位）,R,R,R,R,2、画出组合逻辑控制器框图，根据指令处理过程，结合有关部件说明控制器的工作原理。【解答】组合逻辑控制器框图如下（参考）。完成一条指令经过取指阶段和执行阶段（控制器工作原理从图
14、中按这两个阶段进行细节说明即可；执行阶段可任意以某常见指令为例）,微操作命令序列形成部件,PC,OP ADDR,ID,时序电路,控制台,中断系统,状态控制条件,+1,至运算器,至存储器,至输入设备,至输出设备,组合逻辑控制器参考框图,3、画出微程序控制器框图，根据指令处理过程，结合有关部件说明控制器的工作原理。【解答】微程序控制器框图如下（供参考。也可用教材P.175图5.24或Wilkes模型图等）。其工作原理的说明方法与上题类似。,PC,OP ADDR,微命令控制 顺序控制,微地址形成部件,IR,IR,AR,CM,状态条件,中断系统,时序电路,控制台,微程序控制器参考框图,4、比较组合逻辑
15、控制器和微程序控制器的组成。解答要点：结合以上三、四题的答图，可见两种控制器组成上的相同之处是均有PC，IR，时序电路，中断机构及状态条件。,第4题解答要点续：不同之处主要是操作控制器即微操作命令序列的形成部件不同：组合逻辑控制器的核心部件是门电路，微程序控制器的核心部件是控制存储器ROM。,5、比较组合逻辑控制器和微程序控制器的设计思想。【解答】组合逻辑控制器的设计思想主要是采用硬布线逻辑首先根据指令系统，写出对应机器指令的全部微操作及其节拍安排，然后列出操作时间表，再写出每一种微操作的逻辑表达式，化简后画出相应的逻辑图，即完成了设计；,【第5题解答续】这种逻辑电路主要是由门电路构成的复杂树
16、型网络，一旦构成后，除非重新设计和物理上对它重新接线，否则要增加新的控制功能是不可能的。微程序控制器的设计思想是采用存储逻辑,【第5题解答续】首先根据指令系统，写出对应所有机器指令的全部微操作及其节拍安排，然后列出操作时间表；再根据微操作的数目，经压缩确定微指令的控制方式、下地址形成方式、微指令格式及微指令字长，编出全部微指令的代码即码点，即完成了设计；最后将微指令的码点注入到ROM中，即可作为微操作的命令信号。,6、设有一运算器通路如下图所示。假设操作数a和b（均为补码）已分别放在通用寄存器R1和R2中，ALU有+、M（传送）三种操作功能。试回答：（1）指出相容性微操作和相斥性微操作；（2）
17、采用编码控制方式（字段直接译码法）设计适用于此运算器的微指令格式；,（3）画出计算（1/2）（a b）R2的微程序流程图，试问执行周期需要几条微指令？（4）按设计的微指令格式，写出（3）要求的微代码。,移位器,A选通门（与或门）,B选通门（与或门）,右移R,左移L,直送V,+1,ALU,+,M,非逻辑,PCB,R1B,R1B,R2B,R2B,R3B,R3B,PC,R1,R2,R3,PCout,PCin,R1out,R1in,R2out,R3in,R3out,MDRA,R1A,R2A,R3A,R2in,第6题图 运算器数据通路,【解答】（1）相斥性微操作有以下五组：移位器（R、L、V）；ALU（
18、+、M）；A选通门的四个控制信号；B选通门的七个控制信号；寄存器的输入与输出控制信号（即，输入时不能输出，反之亦然）。相容性微操作有以下五类：A选通门的任一控制信号与B选通门的控制信号；,B选通门的任一控制信号与A选通门的控制信号；ALU的任一信号与加1控制信号；寄存器的四个输入控制信号；五组控制信号中组与组之间是相容的。（2）采用字段直接译码法设计微指令格式如下（不包括顺序控制部分）：,X X X X X X X X X X X X X X X,3位,4位,1位,2位,2位,3位,001：MDR A010：R1 A011：R2 A100：R3 A,001：PC B010：R1 B011：R1
19、 B100：R2B101：R2 B110：R3 B111：R3 B,01：+10：11：M,01：R10：L11：V,1：+1,0001：PCout0010：PCin0011：R1out0100：R1in0101：R2out0110：R2in0111：R3out1000：R3in,微指令格式的设计（微命令部分）,（3）由于操作数（补码）已分别放在R1和R2中，根据图给的数据通路，计算（1/2）（ab）R2的微程序流程图如下：,取指微指令,判断,（1/2）（a-b）R2,可见，执行周期只需用一条微指令即可。,【第6题解答续】（4）根据（2）的微指令格式，不考虑顺序控制部分，这条微指令控制字段的代
20、码为：010 101 01 01 1 0110R1 A R2 B+R+1 R2in,X X X X X X X X X X X X X X X,3位,4位,1位,2位,2位,3位,001：MDR A010：R1 A011：R2 A100：R3 A,001：PC B010：R1 B011：R1 B100：R2B101：R2 B110：R3 B111：R3 B,01：+10：-11：M,01：R10：L11：V,1：+1,0001：PCout0010：PCin0011：R1out0100：R1in0101：R2out0110：R2in0111：R3out1000：R3in,010 101 01 0
21、1 1 0110,7、某假想机的数据通路如图所示。图中：SH-移位器，ALU-运算器可完成算术加减、逻辑与或运算，A，B-ALU的输入寄存器，PC-程序计数器，IR-指令寄存器，SP-堆栈指示器，R0R3-通用寄存器，M-主存储器，MBR-主存数据缓冲寄存器，MAR-主存地址缓冲寄存器。,它的控制存储器容量为128个单元，微指令要完成有条件和无条件转移的功能。（1）设计微指令格式（微指令字长不能超过28位），使之完成上述要求的功能。（2）写出取指令的各条微指令的代码。,SH,ALU,A,B,IR,PC,SP,R0,R1,R2,R3,MBR,M,MAR,【解答】,根据题意，可以考虑用断定方式（下
22、址字段法）设计该机的微指令格式。,（1）断定方式的微指令格式为：,微命令字段（控制字段）,测试字段（P字段）,下址字段,由题意，控制存储器有128个单元，故下址字段为7位；因为条件转移和无条件转移及不转移的实现，用直接或译码方法来实现都需要为P字段留出2位；题中要求微指令的字长不能超过28位，如此给微命令字段留出的最多位数是28-7-2=19位。从假想机框图分析，对其实现控制需要的全部微命令共有五类28个：,寄存器BUS的微命令9个：SH BUS，IR BUS，PC BUS，SP BUS，R0 BUS，R1 BUS，R2 BUS，R3 BUS，MBR BUS；BUS寄存器的微命令11个：BUS
23、A，BUSB，BUSIR，BUSPC，BUSSP，BUSR0，BUSR1，BUSR2，BUSR3，BUSMBR，BUSMAR；控制ALU运算的微命令4个：算术加，算术减，逻辑与，逻辑或；,控制移位方式的命令2个：左移，右移；控制主存操作的微命令2个：存储器读，存储器写。无法用19位直接表示28个微命令，故考虑用直接译码的方法设计微命令字段，将上述分类好的微命令及P字段按下述方法编码：,R BUS,BUS R,ALU运算,SH移位,PC+1,M操作,P字段,下址字段,4位：0001 SHBUS0010 IR BUS0011 PC BUS0100 SP BUS0101 R0 BUS0110 R1
24、BUS0111 R2 BUS1000 R3 BUS1001 MBR BUS,4位：0001 BUS A0010 BUS B0011 BUS IR0100 BUS PC0101 BUS SP0110 BUS R00111 BUS R11000 BUS R21001 BUS R31010 BUS MBR1011 BUS MAR,3位：001 算术加010 算术减100 逻辑与101 逻辑或,2位：00 不移位01 左移10 右移,1位：1 PC+1 PC,2位：01 读10 写,2位：00 不转移01 条件转移10 无条件转移,7位,第7题微指令格式设计结果,如此用25位实现了符合要求的微指令格式
25、的设计。,（2）在该假想机中实现取指令的数据通路为：,PC BUS，BUS MAR，PC+1 PC，READ M，MBR BUS，BUS IR；,结合1中设计完成的微指令格式，可写出取指令的各条微指令代码如下（设控制存储器的0号单元开始存放取指令微程序代码）,R BUS,BUS R,ALU运算,SH移位,PC+1,M操作,P字段,下址字段,4位：0001 SHBUS0010 IR BUS0011 PC BUS0100 SP BUS0101 R0 BUS0110 R1 BUS0111 R2 BUS1000 R3 BUS1001 MBR BUS,4位：0001 BUS A0010 BUS B001
26、1 BUS IR0100 BUS PC0101 BUS SP0110 BUS R00111 BUS R11000 BUS R21001 BUS R31010 BUS MBR1011 BUS MAR,3位：001 算术加010 算术减100 逻辑与101 逻辑或,2位：00 不移位01 左移10 右移,1位：1 PC+1 PC,2位：01 读10 写,2位：00 不转移01 条件转移10 无条件转移,7位,PC BUS，BUS MAR，PC+1 PC，READ M，MBR BUS，BUS IR；,0011 1011 000 00 1 01 00 0000001,1001 0011 000 00
27、0 00 01*,8、写出用微程序设计控制器时采用断定方式形成后继微地址的微指令格式，说明其中顺序控制字段的各段位数如何确定。下面给出一个微程序执行的流程图，图中，根据指令寄存器IR的第三位即IR3决定微程序的a点分支流向。要求：（1）试为各条微指令在控制存储器中分配适当的地址请在流程图中各微指令的右上角用二进制标出；,（2）给出每条微指令的代码（码点），其中，微命令字段仍用AH的字母形式表示请按统一的微指令格式列成一张表格的形式，并将（1）中安排的微地址体现为表格中每行即每条微指令在控存中的存储地址。（3）画出地址修改逻辑图。,A,B,C,D,E,F,G,H,a点,IR3=0,IR3=1,解
28、答：,断定方式形成后继微地址的微指令格式为：,微命令（控制）字段,测试判别字段P,下址字段,顺序控制字段,其中，P字段位数由微程序流程中需要分支转移的分支点个数决定；下址字段位数由微程序可在控制存储器中实现转移的空间范围决定，一般以全部控存空间为限。,A,B,C,D,E,F,G,H,a点,IR3=0,IR3=1,（1）微地址安排如下（设为4位二进制）,0000,0001,0010,0110,0011,0100,0101,0111,（2）各条微指令代码及存储地址如下：,存储地址 微命令字段 测试判别字段 下址字段,0000,0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,（
29、3）微地址修改（转移）逻辑图如下：,uA2,uA1,uA0,微地址寄存器uAR（CAR）,与逻辑,IR3,测试判别 字段,9、CPU结构如图示，其中包括一个累加寄存器AC、一个状态寄存器和其他四个寄存器，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）简述取指令的数据通路。（3）简述完成指令LDA X的数据通路（X为内存地址，LDA功能为:（X）AC）。,（4）简述完成指令ADD Y的数据通路（Y为内存地址，ADD功能为（AC）+（Y）AC）。（5）简述完成指令STA Z的数据通路（Z为内存地址，STA功能为（AC）Z）。,主存储器M,A,AC,ALU
30、,状态寄存器,操作控制器,B,D,C,+1,【解答】（1）四个寄存器的名称：AMDR，BIR，CMAR，DPC,主存储器M,MDR,AC,ALU,状态寄存器,操作控制器,IR,PC,MAR,+1,【解答】（2）取指令的数据通路：PCMARMMDRIR,主存储器M,MDR,AC,ALU,状态寄存器,操作控制器,IR,PC,MAR,+1,（3）简述完成指令LDA X的数据通路（X为内存地址，LDA功能为（X）AC）。【解答】XMARMMDRALUAC,主存储器M,MDR,AC,ALU,状态寄存器,操作控制器,IR,PC,MAR,+1,（4）简述完成指令ADD Y的数据通路（Y为内存地址，ADD功能
31、为（AC）+（Y）AC）。【解答】YMARMMDRALUADDAC,主存储器M,MDR,AC,ALU,状态寄存器,操作控制器,IR,PC,MAR,+1,（5）简述完成指令STA Z的数据通路（Z为内存地址，STA功能为（AC）Z）。【解答】ZMAR，ACMDRM,10、在微程序控制器中，微程序计数器PC可用MAR来代替，试问PC是否可用具有计数功能的存储器地址寄存器MAR来代替？（要点：MAR不仅用来取指令，还要用来取数据）11、微程序中为什么要有转移功能？（要点：提高微程序的代码效率）,12、某机的微指令格式中有10个独立的控制字段C0C9，每个字段可激活Ni条控制线中的某一条，其中Ni的定
32、义为：,问：（1）为表示这十个控制字段，需要多少控制位（采用编码方式）？,字段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ni 4 6 3 11 9 5 7 1 8 15,（2）如果采用完全水平型格式，需要多少控制位？,31，69。,13、某CPU数据通路为双总线结构，如图所示。该图连线有误，请画出修正后的连线图（不改变原有的双总线结构）。再写出实现加法指令ADD X，（R1）的过程，该指令功能：（R1）+（X）X，X为存储器某一单元的地址。RA：ALU的输入寄存器。,IR,PC,R1,R2,R3,R4,RA,M,MDR,MAR,ALU,【解答】修改如下：（1）改线ALU的输入输出线互换；（2）
33、加线-ALU输出至MDR输入；（3）为ALU增加最低位“+1”的信号。指令执行过程略。注意该通路的特点。,IR,PC,R1,R2,R3,R4,RA,M,MDR,MAR,ALU,+1,14、用上题改正后的通路，写出执行相对转移指令的执行过程。解答略。15、设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？若机器主频不变，每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？由此可得出什么结论？,【解答】时钟周期T=1/8MHz=0.125us，机器周期为0.1252=0.25us指令周期为0.252.5=0.625us（1）平均指令执行速度为1/0.625=1.6MIPS（2）主频不变指令周期为0.12545=2.5us平均指令执行速度为1/2.5=0.4MIPS（3）结论是机器速度不完全取决于主频，。,
