中央處理器練習(xí)題答案

5.3 練 習(xí) 題一 、 選 擇 題1.CPU是 指 （ B） 。A.控 制 器 ； B.運 算 器 和 控 制 器 ；C. 運 算 器 、 控 制 器 和 主 存 。2.指 令 周 期 是 （ C） 。A. CPU執(zhí) 行 一 條 指 令 的 時 間 ；B. CPU從 主 存 中 取 出 一 條 指 令 的 時 間 ；C. CPU從 主 存 中 取 出 一 條 指 令 加 上 執(zhí) 行這 條 指 令 的 時 間 。 3.下 列 敘 述 正 確 的 是 （ A） 。A. 同 一 個 CPU周 期 中 ， 可 以 并 行 執(zhí) 行 的微 操 作 叫 相 容 性 微 操 作 ；B.同 一 個 CPU周 期 中 ， 不 可 以 并 行 執(zhí) 行 的微 操 作 叫 相 容 性 微 操 作 ；C.同 一 個 CPU周 期 中 ， 可 以 并 行 執(zhí) 行 的 微操 作 叫 相 斥 性 微 操 作 。4.下 列 說 法 中 （ B） 是 正 確 的 。A. 指 令 周 期 等 于 機(jī) 器 周 期 ；B. 指 令 周 期 大 于 機(jī) 器 周 期 ；C. 指 令 周 期 是 機(jī) 器 周 期 的 兩 倍 。 5.微 程 序 控 制 器 中 ， 機(jī) 器 指 令 與 微 指令 的 關(guān) 系 是 （ B） 。A. 每 一 條 機(jī) 器 指 令 由 一 條 微 指 令 來 執(zhí)行 ；B. 每 一 條 機(jī) 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(jī) 器 指 令 組 成 的 程 序 可 由 一 個微 程 序 來 執(zhí) 行 。 6.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 的 問題 ， 通 常 用 的 一 種 方 法 是 斷 定 方 式 ，其 基 本 思 想 是 （ C） 。A. 用 微 程 序 計 數(shù) 器 來 產(chǎn) 生 后 繼 微 指 令 地址 ；B. 通 過 指 令 中 指 定 一 個 專 門 字 段 來 產(chǎn) 生后 繼 微 指 令 地 址 ；C. 由 設(shè) 計 者 在 微 指 令 代 碼 中 指 定 ， 或 者由 設(shè) 計 者 指 定 的 判 別 測 試 字 段 控 制 產(chǎn)生 后 繼 微 指 令 地 址 。 7.廣 泛 應(yīng) 用 于 IBM PC中 的 Intel 8088 CPU是 （ C） 。A. 8位 微 處 理 器 ；B. 16位 微 處 理 器 ；C.準(zhǔn) 16位 微 處 理 器 。8.廣 泛 應(yīng) 用 于 IBM PC中 的 Intel 8086 CPU是 （ A） 。A. 16位 微 處 理 器 ；B.準(zhǔn) 16位 微 處 理 器 ；C. 準(zhǔn) 32位 微 處 理 器 。 9.Intel 80386是 32位 微 處 理 器 ， Intel 80486是 （ B） 位 微 處 理 器 。A. 16； B. 32； C. 64。10.用 PLA器 件 設(shè) 計 的 控 制 器 稱 為 PLA控 制器 ， 從 技 術(shù) 實 現(xiàn) 的 途 徑 來 看 ， PLA控制 器 是 一 種 （ C） 。A. 用 存 儲 邏 輯 技 術(shù) 設(shè) 計 的 控 制 器 ；B. 用 組 合 邏 輯 技 術(shù) 設(shè) 計 的 控 制 器 ；C. 用 組 合 邏 輯 技 術(shù) 和 存 儲 邏 輯 技 術(shù) 設(shè) 計的 控 制 器 。 11.指 令 寄 存 器 的 位 數(shù) 取 決 于 （ B） 。A. 存 儲 器 的 容 量 ；B. 指 令 字 長 ；C. 機(jī) 器 字 長 。12.微 指 令 格 式 中 ， （ A） 。A. 垂 直 型 微 指 令 采 用 較 長 的 微 程 序 結(jié) 構(gòu)去 換 取 較 短 的 微 指 令 結(jié) 構(gòu) ；B.垂 直 型 微 指 令 采 用 較 短 的 微 程 序 結(jié) 構(gòu)去 換 取 較 長 的 微 指 令 結(jié) 構(gòu) 。 13.與 微 指 令 的 指 令 周 期 對 應(yīng) 的 是 （ B） 。A. 指 令 周 期 ； B. 機(jī) 器 周 期 ；C. 節(jié) 拍 周 期 ； D. 時 鐘 周 期 。14.狀 態(tài) 寄 存 器 用 來 存 放 （ D） 。A. 算 術(shù) 運 算 結(jié) 果 ；B. 邏 輯 運 算 結(jié) 果 ；C. 運 算 類 型 ； D. 算 術(shù) 、 邏 輯 運 算 及 測 試 指 令 的 結(jié) 果 狀態(tài) 。 15.CPU內(nèi) 通 用 寄 存 器 的 位 數(shù) 取 決 于 （ B） 。A.存 儲 器 容 量 ； B.機(jī) 器 字 長 ；C.指 令 的 長 度 ； D.CPU的 引 腳 數(shù) 。16.程 序 計 數(shù) 器 屬 于 （ C） 。A.運 算 器 ； B.存 儲 器 ；C.控 制 器 ； D.I/O接 口 。 17.指 令 （ A） 從 主 存 中 讀 出 。A .總 是 根 據(jù) 程 序 計 數(shù) 器 PC；B .有 時 根 據(jù) 程 序 計 數(shù) 器 PC， 有 時 根 據(jù) 轉(zhuǎn)移 指 令 ；C .根 據(jù) 地 址 寄 存 器 MAR；D .有 時 根 據(jù) PC， 有 時 根 據(jù) MAR。 18.取 指 令 操 作 （ D ） 。A.受 到 上 一 條 指 令 的 操 作 碼 控 制 ； B.受 到 當(dāng) 前 指 令 的 操 作 碼 控 制 ；C.受 到 下 一 條 指 令 的 操 作 碼 控 制 ； D.是 控 制 器 固 有 的 功 能 ， 不 需 要 在 操 作 碼控 制 下 進(jìn) 行 。19.某 寄 存 器 中 的 值 有 時 是 地 址 ， 有 時 是數(shù) 據(jù) ， 這 只 有 計 算 機(jī) 的 （ A） 才 能 識 別它 。A.譯 碼 器 ； B.判 斷 程 序 ；C.指 令 ； D.時 序 信 號 。 20.以 下 說 法 錯 誤 的 是 （ C） 。A.控 制 器 的 控 制 方 式 反 映 了 時 序 信 號 的 定時 方 式 ； B.同 步 控 制 方 式 的 特 點 是 系 統(tǒng) 有 一 個 統(tǒng) 一的 時 鐘 ， 所 有 的 控 制 信 號 均 以 此 為 依據(jù) ；C.異 步 控 制 方 式 中 有 集 中 的 時 序 信 號 產(chǎn) 生及 控 制 部 件 ； D.聯(lián) 合 控 制 方 式 是 同 步 和 異 步 控 制 方 式 的結(jié) 合 。 21.同 步 控 制 是 （ C） 。A.只 適 用 于 CPU控 制 的 方 式 ； B.只 適 用 于 外 圍 設(shè) 備 控 制 的 方 式 ；C.由 統(tǒng) 一 時 序 信 號 控 制 的 方 式 ； D.所 有 指 令 執(zhí) 行 時 間 都 相 同 的 方 式 。22.在 計 算 機(jī) 中 ， 存 放 微 指 令 的 控 制 存 儲器 屬 于 （ D） 。A.外 存 ； B.內(nèi) 存 ；C.高 速 緩 存 ； D.CPU。 23.計 算 機(jī) 操 作 的 最 小 時 間 單 位 是 （ A） 。A.時 鐘 周 期 ； B.指 令 周 期 ；C.CPU周 期 ； D.微 指 令 周 期 。24.下 列 部 件 中 不 屬 于 執(zhí) 行 部 件 的 是（ A） 。A.控 制 器 ； B.存 儲 器 ；C.運 算 器 ； D.外 設(shè) 。 25.計 算 機(jī) 主 頻 的 周 期 是 指 （ A） 。A.時 鐘 周 期 ； B.指 令 周 期 ； C.存 取 周 期 。26.一 個 節(jié) 拍 信 號 的 寬 度 是 指 （ C） 。A.指 令 周 期 ； B.機(jī) 器 周 期 ； C.時 鐘 周 期 。27.在 取 指 令 操 作 之 后 ， 程 序 計 數(shù) 器 中 存放 的 是 （ C） 。A.當(dāng) 前 指 令 的 地 址 ；B.程 序 中 指 令 的 數(shù) 量 ；C.下 一 條 （ 順 序 執(zhí) 行 的 ） 指 令 的 地 址 。 28.直 接 尋 址 的 無 條 件 轉(zhuǎn) 移 指 令 的 功 能 是將 指 令 中 的 地 址 碼 送 入 （ A） 。A.PC； B.地 址 寄 存 器 ； C.累 加 器 。29.以 下 敘 述 中 （ B） 是 錯 誤 的 。A.指 令 周 期 的 第 一 個 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 長 度 相 同 的 情 況 下 ， 所 有 指 令 的取 指 操 作 都 是 相 同 的 。 30.在 單 總 線 結(jié) 構(gòu) 的 CPU中 ， 連 接 在 總 線上 的 多 個 部 件 （ B） 。A.某 一 時 刻 只 有 一 個 可 以 向 總 線 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ，并 且 只 有 一 個 可 以 從 總 線 接 收 數(shù) 據(jù) ；B.某 一 時 刻 只 有 一 個 可 以 向 總 線 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ，但 可 以 有 多 個 同 時 從 總 線 接 收 數(shù) 據(jù) ； C.可 以 有 多 個 同 時 向 總 線 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ， 并 且可 以 有 多 個 同 時 從 總 線 接 收 數(shù) 據(jù) 。 31.在 單 總 線 結(jié) 構(gòu) 的 CPU中 （ C） 。A.ALU的 兩 個 輸 入 端 都 可 與 總 線 相 連 ；B.ALU的 一 個 輸 入 端 與 總 線 相 連 ， 其 輸 出端 也 可 與 總 線 相 連 ； C.ALU只 能 有 一 個 輸 入 端 與 總 線 相 連 ， 其輸 出 端 需 通 過 暫 存 器 與 總 線 相 連 。32.在 控 制 器 的 控 制 方 式 中 ， 機(jī) 器 周 期 內(nèi)的 時 鐘 周 期 個 數(shù) 可 以 不 同 ， 這 屬 于（ A） 。A.同 步 控 制 ； B.異 步 控 制 ； C.聯(lián) 合 控 制 。 33.計 算 機(jī) 執(zhí) 行 乘 法 指 令 時 ， 由 于 其 操 作較 復(fù) 雜 ， 需 要 更 多 的 時 間 ， 通 常 采 用（ C） 控 制 方 式 。A.延 長 機(jī) 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 。 34.下 列 說 法 中 （ C） 是 正 確 的 。A.加 法 指 令 的 執(zhí) 行 周 期 一 定 要 訪 存 ；B.加 法 指 令 的 執(zhí) 行 周 期 一 定 不 訪 存 ；C.指 令 的 地 址 碼 給 出 存 儲 器 地 址 的 加 法 指令 ， 在 執(zhí) 行 周 期 一 定 訪 存 。 35.下 列 敘 述 中 （ A） 是 錯 誤 的 。A.采 用 微 程 序 控 制 器 的 處 理 器 稱 為 微 處 理器 ；B.在 微 指 令 編 碼 中 ， 編 碼 效 率 最 低 的 是 直接 編 碼 方 式 ； C.在 各 種 微 地 址 形 成 方 式 中 ， 增 量 計 數(shù) 法（ 微 計 數(shù) 器 法 ） 需 要 的 順 序 控 制 字 段較 短 。 36.下 列 敘 述 中 （ B） 是 正 確 的 。A.控 制 器 產(chǎn) 生 的 所 有 控 制 信 號 稱 為 微 指 令 ；B.微 程 序 控 制 器 比 硬 連 線 控 制 器 更 加 靈 活 ； C.微 處 理 器 的 程 序 稱 為 微 程 序 。37.將 微 程 序 存 儲 在 EPROM中 的 控 制 器 是（ C） 控 制 器 。A.靜 態(tài) 微 程 序 ； B.毫 微 程 序 ；C.動 態(tài) 微 程 序 。 38.在 微 指 令 的 控 制 方 式 中 ， 若 微 指 令 命 令 個數(shù) 已 確 定 ， 則 （ C） 。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 。39.在 控 制 器 的 控 制 信 號 中 ， 相 容 的 信 號 是 （ C）的 信 號 。A.可 以 相 互 替 代 ；B.可 以 相 繼 出 現(xiàn) ；C.可 以 同 時 出 現(xiàn) 。 40.垂 直 型 微 指 令 的 特 點 是 （ B） 。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 。41.水 平 型 微 指 令 的 特 點 是 （ A） 。A.一 次 可 以 完 成 多 個 操 作 ；B.微 指 令 的 操 作 控 制 字 段 不 進(jìn) 行 編 碼 ；C.微 指 令 的 格 式 簡 短 。 42.下 列 （ A ） 不 屬 于 設(shè) 計 微 指 令 結(jié) 構(gòu) 時所 追 求 的 目 標(biāo) 。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 。43.在 采 用 增 量 計 數(shù) 器 法 的 微 指 令 時 ， 下一 條 微 指 令 的 地 址 在 （ B） 。A.當(dāng) 前 的 微 指 令 中 ；B.微 指 令 地 址 計 數(shù) 器 中 ；C.程 序 計 數(shù) 器 中 。 44.與 具 有 n個 并 行 部 件 的 處 理 器 相 比 ， 一個 n段 流 水 處 理 器 （ A） 。A.具 備 同 等 水 平 的 吞 吐 能 力 ；B.不 具 備 同 等 水 平 的 吞 吐 能 力 ； C.吞 吐 能 力 大 于 前 者 。45.超 標(biāo) 量 流 水 技 術(shù) （ B） 。A.縮 短 了 原 來 流 水 線 的 處 理 器 周 期 ；B.在 每 個 時 鐘 周 期 內(nèi) 并 發(fā) 多 條 指 令 ；C.把 多 條 能 并 行 操 作 的 指 令 組 合 成 一 條 具有 多 個 操 作 碼 字 段 的 指 令 。 46.超 流 水 線 技 術(shù) 是 （ A） 。A.縮 短 原 來 流 水 線 的 處 理 器 周 期 ；B.在 每 個 時 鐘 周 期 內(nèi) 并 發(fā) 多 條 指 令 ；C.把 多 條 能 并 行 操 作 的 指 令 組 合 成 一 條 具有 多 個 操 作 碼 字 段 的 指 令 。47.在 CPU的 寄 存 器 中 ， （ B ） 對 用 戶 是完 全 透 明 的 。A.程 序 計 數(shù) 器 ；B.指 令 寄 存 器 ；C.狀 態(tài) 寄 存 器 。 二 、 判 斷 題1、 運 算 器 中 的 累 加 器 沒 有 加 法 器 功 能 ， 有 寄 存器 功 能 。 (正 確 )2、 通 用 寄 存 器 只 能 存 放 數(shù) 據(jù) ， 不 能 存 放 地 址 。(錯 誤 )3、 通 用 寄 存 器 可 以 存 放 數(shù) 據(jù) 和 地 址 ， 還 可 以用 做 指 令 寄 存 器 IR和 程 序 計 數(shù) 器 PC。 (錯 誤 ) 4、 在 取 指 令 操 作 完 成 之 后 ， PC中 存 放 的是 下 一 條 實 際 執(zhí) 行 的 指 令 的 地 址 。 (錯 誤 )5、 取 指 令 操 作 不 受 指 令 的 操 作 碼 控 制 。(正 確 )6、 控 存 用 來 存 放 微 程 序 和 數(shù) 據(jù) 。 (錯 誤 )7、 微 命 令 直 接 表 示 和 編 碼 表 示 的 效 率 沒有 區(qū) 別 。 (錯 誤 ) 8、 控 制 存 儲 器 用 來 存 放 實 現(xiàn) 全 部 指 令 系統(tǒng) 的 所 有 程 序 。 (錯 誤 )9、 微 指 令 的 順 序 控 制 部 分 用 來 決 定 下 一條 微 指 令 的 地 址 。 (正 確 )10、 只 有 微 程 序 控 制 器 設(shè) 計 才 用 到 微 操 作的 概 念 ， 而 對 于 組 合 邏 輯 控 制 器 設(shè) 計 是不 存 在 微 操 作 概 念 的 。 (錯 誤 ) 三 、 綜 合 題1、 設(shè) 計 一 個 能 產(chǎn) 生 5個 機(jī) 器 周 期 的 時 序 電路 ， 假 設(shè) 完 成 每 條 指 令 功 能 的 時 間 均 為5個 機(jī) 器 周 期 。D 1CP 0 D 1CP 0 D 1CP 0 D 1CP 0 D 1CP 0SR T1 T5T3 T4T2CP總 清 （ 復(fù) 位 ） RRRR 2、 畫 出 組 合 邏 輯 控 制 器 框 圖 ， 根 據(jù) 指 令處 理 過 程 ， 結(jié) 合 有 關(guān) 部 件 說 明 控 制 器 的工 作 原 理 ?！?解 答 】 組 合 邏 輯 控 制 器 框 圖 如 下 （ 參 考 ） 。 完 成 一 條 指 令 經(jīng) 過 取 指 階 段 和 執(zhí) 行 階段 （ 控 制 器 工 作 原 理 從 圖 中 按 這 兩 個 階段 進(jìn) 行 細(xì) 節(jié) 說 明 即 可 ； 執(zhí) 行 階 段 可 任 意以 某 常 見 指 令 為 例 ） 微 操 作 命 令序 列 形 成 部 件PC OP ADDRID時 序 電 路控 制 臺中 斷 系 統(tǒng) 狀 態(tài) 控 制 條 件+1至 運 算 器至 存 儲 器 至 輸 入 設(shè) 備至 輸 出 設(shè) 備組 合 邏 輯 控 制 器 參 考 框 圖 3、 畫 出 微 程 序 控 制 器 框 圖 ， 根 據(jù) 指 令 處理 過 程 ， 結(jié) 合 有 關(guān) 部 件 說 明 控 制 器 的 工作 原 理 ?！?解 答 】 微 程 序 控 制 器 框 圖 如 下 （ 供 參 考 。 也可 用 教 材 P.175圖 5.24或 Wilkes模 型 圖等 ） 。 其 工 作 原 理 的 說 明 方 法 與 上 題 類 似 。 PC OP ADDR微 命 令 控 制 順 序 控 制 微 地 址形 成 部 件IRIR ARCM 狀 態(tài) 條 件中 斷 系 統(tǒng) 時 序 電 路控 制 臺微 程 序 控 制 器 參 考 框 圖 4、 比 較 組 合 邏 輯 控 制 器 和 微 程 序 控 制 器的 組 成 。解 答 要 點 ：結(jié) 合 以 上 三 、 四 題 的 答 圖 ， 可 見 兩 種 控 制器 組 成 上 的 相 同 之 處 是 均 有 PC， IR， 時 序 電 路 ， 中 斷 機(jī) 構(gòu) 及 狀 態(tài)條 件 。 第 4題 解 答 要 點 續(xù) ：不 同 之 處 主 要 是 操 作 控 制 器 即 微 操 作 命 令序 列 的 形 成 部 件 不 同 ： 組 合 邏 輯 控 制 器的 核 心 部 件 是 門 電 路 ， 微 程 序 控 制 器 的核 心 部 件 是 控 制 存 儲 器 ROM。 5、 比 較 組 合 邏 輯 控 制 器 和 微 程 序 控 制 器的 設(shè) 計 思 想 ?！?解 答 】組 合 邏 輯 控 制 器 的 設(shè) 計 思 想 主 要 是 采 用 硬布 線 邏 輯 首 先 根 據(jù) 指 令 系 統(tǒng) ， 寫 出 對 應(yīng) 機(jī) 器 指 令 的全 部 微 操 作 及 其 節(jié) 拍 安 排 ， 然 后 列 出 操作 時 間 表 ， 再 寫 出 每 一 種 微 操 作 的 邏 輯表 達(dá) 式 ， 化 簡 后 畫 出 相 應(yīng) 的 邏 輯 圖 ， 即完 成 了 設(shè) 計 ； 【 第 5題 解 答 續(xù) 】這 種 邏 輯 電 路 主 要 是 由 門 電 路 構(gòu) 成 的 復(fù) 雜樹 型 網(wǎng) 絡(luò) ， 一 旦 構(gòu) 成 后 ， 除 非 重 新 設(shè) 計和 物 理 上 對 它 重 新 接 線 ， 否 則 要 增 加 新的 控 制 功 能 是 不 可 能 的 。微 程 序 控 制 器 的 設(shè) 計 思 想 是 采 用 存 儲 邏輯 【 第 5題 解 答 續(xù) 】首 先 根 據(jù) 指 令 系 統(tǒng) ， 寫 出 對 應(yīng) 所 有 機(jī) 器 指令 的 全 部 微 操 作 及 其 節(jié) 拍 安 排 ， 然 后 列出 操 作 時 間 表 ；再 根 據(jù) 微 操 作 的 數(shù) 目 ， 經(jīng) 壓 縮 確 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 長 ， 編 出 全 部 微 指 令 的代 碼 即 碼 點 ， 即 完 成 了 設(shè) 計 ；最 后 將 微 指 令 的 碼 點 注 入 到 ROM中 ， 即可 作 為 微 操 作 的 命 令 信 號 。 6、 設(shè) 有 一 運 算 器 通 路 如 下 圖 所 示 。 假 設(shè) 操作 數(shù) a和 b（ 均 為 補 碼 ） 已 分 別 放 在 通 用 寄存 器 R1和 R2中 ， ALU有 +、 、 M（ 傳 送 ）三 種 操 作 功 能 。 試 回 答 ：（ 1） 指 出 相 容 性 微 操 作 和 相 斥 性 微 操 作 ；（ 2） 采 用 編 碼 控 制 方 式 （ 字 段 直 接 譯 碼 法 ）設(shè) 計 適 用 于 此 運 算 器 的 微 指 令 格 式 ； （ 3） 畫 出 計 算 （ 1/2） （ a b） R2的 微程 序 流 程 圖 ， 試 問 執(zhí) 行 周 期 需 要 幾 條 微 指令 ？（ 4） 按 設(shè) 計 的 微 指 令 格 式 ， 寫 出 （ 3） 要求 的 微 代 碼 。 移 位 器A選 通 門（ 與 或 門 ） B選 通 門（ 與 或 門 ）右 移 R左 移 L直 送 V +1ALU+M 非 邏 輯 PC BR1 BR1 BR2 BR2 BR3 BR3 BPCR1R2 R3PCoutPCinR1out R1inR2outR3inR3outMDR AR1 AR2 AR3 A R2in 第 6題 圖 運 算 器 數(shù) 據(jù) 通 路 【 解 答 】 （ 1） 相 斥 性 微 操 作 有 以 下 五 組 ：v移 位 器 （ R、 L、 V） ；vALU（ +、 、 M） ；vA選 通 門 的 四 個 控 制 信 號 ；vB選 通 門 的 七 個 控 制 信 號 ；v寄 存 器 的 輸 入 與 輸 出 控 制 信 號 （ 即 ， 輸入 時 不 能 輸 出 ， 反 之 亦 然 ） 。 相 容 性 微 操 作 有 以 下 五 類 ：vA選 通 門 的 任 一 控 制 信 號 與 B選 通 門 的 控制 信 號 ； vB選 通 門 的 任 一 控 制 信 號 與 A選 通 門 的 控制 信 號 ；vALU的 任 一 信 號 與 加 1控 制 信 號 ；v寄 存 器 的 四 個 輸 入 控 制 信 號 ；v五 組 控 制 信 號 中 組 與 組 之 間 是 相 容 的 。（ 2） 采 用 字 段 直 接 譯 碼 法 設(shè) 計 微 指 令 格式 如 下 （ 不 包 括 順 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 A001： PC B010： R1 B011： R1 B100： R2 B101： R2 B110： R3 B111： R3 B01： +10： 11： M 01： R10： L11： V 1： +1 0001： PCout0010： PCin0011： R1out0100： R1in0101： R2out0110： R2in0111： R3out1000： R3in微 指 令 格 式 的 設(shè) 計 （ 微 命 令 部 分 ） （ 3） 由 于 操 作 數(shù) （ 補 碼 ） 已 分 別 放 在 R1和 R2中 ， 根 據(jù) 圖 給 的 數(shù) 據(jù) 通 路 ， 計 算（ 1/2） （ a b） R2的 微 程 序 流 程 圖如 下 ： 取 指 微 指 令判 斷（ 1/2） （ a-b） R2可 見 ， 執(zhí) 行 周 期 只 需 用 一 條 微 指 令 即 可 。 【 第 6題 解 答 續(xù) 】（ 4） 根 據(jù) （ 2） 的 微 指 令 格 式 ， 不 考 慮 順序 控 制 部 分 ， 這 條 微 指 令 控 制 字 段 的 代碼 為 ：v010101010110110v010 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 A001： PC B010： R1 B011： R1 B100： R2 B101： R2 B110： R3 B111： R3 B 01： +10： -11： M 01： R10： L11： V 1： +1 0001： PCout0010： PCin0011： R1out0100： R1in0101： R2out0110： R2in0111： R3out1000： R3in010 101 01 01 1 0110 7、 某 假 想 機(jī) 的 數(shù) 據(jù) 通 路 如 圖 所 示 。 圖 中 ：SH-移 位 器 ， ALU-運 算 器 可 完 成 算 術(shù) 加減 、 邏 輯 與 或 運 算 ， A， B-ALU的 輸 入 寄存 器 ， PC-程 序 計 數(shù) 器 ， IR-指 令 寄 存 器 ，SP-堆 棧 指 示 器 ， R0R3-通 用 寄 存 器 ，M-主 存 儲 器 ， MBR-主 存 數(shù) 據(jù) 緩 沖 寄 存器 ， MAR-主 存 地 址 緩 沖 寄 存 器 。 它 的 控 制 存 儲 器 容 量 為 128個 單 元 ， 微 指令 要 完 成 有 條 件 和 無 條 件 轉(zhuǎn) 移 的 功 能 。（ 1） 設(shè) 計 微 指 令 格 式 （ 微 指 令 字 長 不 能 超過 28位 ） ， 使 之 完 成 上 述 要 求 的 功 能 。（ 2） 寫 出 取 指 令 的 各 條 微 指 令 的 代 碼 。 SHALUA B IRPCSP R0R1R2R3 MBRMMAR【 解 答 】根 據(jù) 題 意 ， 可 以 考 慮 用 斷 定 方 式 （ 下 址字 段 法 ） 設(shè) 計 該 機(jī) 的 微 指 令 格 式 。（ 1） 斷 定 方 式 的 微 指 令 格 式 為 ： 微 命 令 字 段 （ 控 制 字 段 ） 測 試 字 段 （ P字 段 ） 下 址 字 段 由 題 意 ， 控 制 存 儲 器 有 128個 單 元 ， 故下 址 字 段 為 7位 ；因 為 條 件 轉(zhuǎn) 移 和 無 條 件 轉(zhuǎn) 移 及 不 轉(zhuǎn) 移 的實 現(xiàn) ， 用 直 接 或 譯 碼 方 法 來 實 現(xiàn) 都 需要 為 P字 段 留 出 2位 ；題 中 要 求 微 指 令 的 字 長 不 能 超 過 28位 ，如 此 給 微 命 令 字 段 留 出 的 最 多 位 數(shù) 是28- 7 -2=19位 。從 假 想 機(jī) 框 圖 分 析 ， 對 其 實 現(xiàn) 控 制 需 要的 全 部 微 命 令 共 有 五 類 28個 ： 寄 存 器 BUS的 微 命 令 9個 ：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個 ：BUS A， BUS B， BUS IR， BUS PC， BUS SP， BUS R0， BUS R1， BUS R2， BUS R3， BUS MBR， BUS MAR； 控 制 ALU運 算 的 微 命 令 4個 ：算 術(shù) 加 ， 算 術(shù) 減 ， 邏 輯 與 ， 邏 輯 或 ； 控 制 移 位 方 式 的 命 令 2個 ：左 移 ， 右 移 ； 控 制 主 存 操 作 的 微 命 令 2個 ：存 儲 器 讀 ， 存 儲 器 寫 。無 法 用 19位 直 接 表 示 28個 微 命 令 ， 故 考慮 用 直 接 譯 碼 的 方 法 設(shè) 計 微 命 令 字 段 ，將 上 述 分 類 好 的 微 命 令 及 P字 段 按 下 述方 法 編 碼 ： R BUSBUS RALU運 算 SH移 位 PC+1 M操 作 P字 段 下 址 字 段4位 ：0001 SH BUS0010 IR BUS0011 PC BUS0100 SP BUS0101 R0 BUS0110 R1 BUS0111 R2 BUS1000 R3 BUS1001 MBR BUS4位 ：0001 BUS A0010 BUS B0011 BUS IR0100 BUS PC0101 BUS SP0110 BUS R00111 BUS R11000 BUS R21001 BUS R3 1010 BUS MBR1011 BUS MAR3位 ：001 算 術(shù) 加010 算 術(shù) 減100 邏 輯 與101 邏 輯 或2位 ：00 不 移 位01 左 移10 右 移 1位 ：1 PC+1 PC2位 ：01 讀10 寫 2位 ：00 不 轉(zhuǎn) 移01 條 件 轉(zhuǎn) 移10 無 條 件 轉(zhuǎn) 移7位第 7題 微 指 令 格 式 設(shè) 計 結(jié) 果 如 此 用 25位 實 現(xiàn) 了 符 合 要 求 的 微 指 令格 式 的 設(shè) 計 。（ 2） 在 該 假 想 機(jī) 中 實 現(xiàn) 取 指 令 的 數(shù) 據(jù) 通 路為 ：PC BUS， BUS MAR， PC+1 PC，READ M， MBR BUS， BUS IR；結(jié) 合 1中 設(shè) 計 完 成 的 微 指 令 格 式 ， 可 寫 出 取指 令 的 各 條 微 指 令 代 碼 如 下 （ 設(shè) 控 制 存 儲 器的 0號 單 元 開 始 存 放 取 指 令 微 程 序 代 碼 ） R BUSBUS RALU運 算 SH移 位 PC+1 M操 作 P字 段 下 址 字 段4位 ：0001 SH BUS0010 IR BUS0011 PC BUS0100 SP BUS0101 R0 BUS0110 R1 BUS0111 R2 BUS1000 R3 BUS1001 MBR BUS4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 術(shù) 加010 算 術(shù) 減100 邏 輯 與101 邏 輯 或2位 ：00 不 移 位01 左 移10 右 移1位 ：1 PC+1 PC2位 ：01 讀10 寫 2位 ：00 不 轉(zhuǎn) 移01 條 件 轉(zhuǎn) 移10 無 條 件 轉(zhuǎn) 移7位PC BUS， BUS MAR，PC+1 PC， READ M， MBR BUS， BUS IR；0011 1011 000 00 1 01 00 00000011001 0011 000 00 0 00 01 * 8、 寫 出 用 微 程 序 設(shè) 計 控 制 器 時 采 用 斷 定方 式 形 成 后 繼 微 地 址 的 微 指 令 格 式 ，說 明 其 中 順 序 控 制 字 段 的 各 段 位 數(shù) 如何 確 定 。下 面 給 出 一 個 微 程 序 執(zhí) 行 的 流 程 圖 ， 圖中 ， 根 據(jù) 指 令 寄 存 器 IR的 第 三 位 即 IR3決 定 微 程 序 的 a點 分 支 流 向 。 要 求 ：（ 1） 試 為 各 條 微 指 令 在 控 制 存 儲 器 中 分配 適 當(dāng) 的 地 址 請 在 流 程 圖 中 各 微指 令 的 右 上 角 用 二 進(jìn) 制 標(biāo) 出 ； （ 2） 給 出 每 條 微 指 令 的 代 碼 （ 碼 點 ） ，其 中 ， 微 命 令 字 段 仍 用 AH的 字 母形 式 表 示 請 按 統(tǒng) 一 的 微 指 令 格式 列 成 一 張 表 格 的 形 式 ， 并 將 （ 1）中 安 排 的 微 地 址 體 現(xiàn) 為 表 格 中 每 行即 每 條 微 指 令 在 控 存 中 的 存 儲 地 址 。（ 3） 畫 出 地 址 修 改 邏 輯 圖 。 ABCD EFGHa點IR3=0 IR3=1 解 答 ： 斷 定 方 式 形 成 后 繼 微 地 址 的微 指 令 格 式 為 ：微 命 令 （ 控 制 ） 字 段 測 試 判 別 字 段P 下 址 字 段順 序 控 制 字 段其 中 ， P字 段 位 數(shù) 由 微 程 序流 程 中 需 要 分 支 轉(zhuǎn) 移 的 分 支點 個 數(shù) 決 定 ； 下 址 字 段 位 數(shù)由 微 程 序 可 在 控 制 存 儲 器 中實 現(xiàn) 轉(zhuǎn) 移 的 空 間 范 圍 決 定 ，一 般 以 全 部 控 存 空 間 為 限 。 ABCD EFGHa點IR3=0 IR3=1（ 1） 微 地 址 安 排 如 下 （ 設(shè) 為 4位 二 進(jìn) 制 ）000000010010 01100011 010001010111 （ 2） 各 條 微 指 令 代 碼 及 存 儲 地 址 如 下 ：A 0 0001B 1 0010C 0 0011D 0 0111F 0 0101G 0 0111E 0 0100H 0 0000存 儲 地 址 微 命 令 字 段 測 試 判 別 字 段 下 址 字 段00000001001000110100010101100111 （ 3） 微 地 址 修 改 （ 轉(zhuǎn) 移 ） 邏 輯 圖 如 下 ： uA2 uA1 uA0 微 地 址 寄 存 器uAR（ CAR）與 邏 輯 IR3測 試 判 別 字 段 9、 CPU結(jié) 構(gòu) 如 圖 示 ， 其 中 包 括 一 個 累 加寄 存 器 AC、 一 個 狀 態(tài) 寄 存 器 和 其 他 四 個寄 存 器 ， 各 部 分 之 間 的 連 線 表 示 數(shù) 據(jù) 通路 ， 箭 頭 表 示 信 息 傳 送 方 向 。（ 1） 標(biāo) 明 圖 中 四 個 寄 存 器 的 名 稱 。（ 2） 簡 述 取 指 令 的 數(shù) 據(jù) 通 路 。（ 3） 簡 述 完 成 指 令 LDA X的 數(shù) 據(jù) 通 路（ X為 內(nèi) 存 地 址 ， LDA功 能 為 : （ X） AC ） 。 （ 4） 簡 述 完 成 指 令 ADD Y的 數(shù) 據(jù) 通 路（ Y為 內(nèi) 存 地 址 ， ADD功 能 為 （ AC）+（ Y） AC） 。（ 5） 簡 述 完 成 指 令 STA Z的 數(shù) 據(jù) 通 路（ Z為 內(nèi) 存 地 址 ， STA功 能 為 （ AC） Z） 。 主 存 儲 器 MAACALU狀 態(tài) 寄 存 器 操 作 控 制 器B DC +1【 解 答 】（ 1） 四 個 寄 存 器 的 名 稱 ：AMDR， BIR，CMAR， DPC 主 存 儲 器 MMDRACALU狀 態(tài) 寄 存 器 操 作 控 制 器IR PCMAR +1【 解 答 】 （ 2） 取 指 令 的 數(shù) 據(jù) 通 路 ：PC MAR M MDR IR 主 存 儲 器 MMDRACALU狀 態(tài) 寄 存 器 操 作 控 制 器IR PCMAR +1（ 3） 簡 述 完 成 指 令 LDA X的 數(shù) 據(jù) 通 路（ X為 內(nèi) 存 地 址 ， LDA功 能 為 （ X） AC ） 。 【 解 答 】 X MAR M MDR ALU AC 主 存 儲 器 MMDRACALU狀 態(tài) 寄 存 器 操 作 控 制 器IR PCMAR +1（ 4） 簡 述 完 成 指 令 ADD Y的 數(shù) 據(jù) 通 路 （ Y為 內(nèi)存 地 址 ， ADD功 能 為 （ AC） +（ Y） AC） ?！?解 答 】Y MAR M MDR ALU ADD AC 主 存 儲 器 MMDRACALU狀 態(tài) 寄 存 器 操 作 控 制 器IR PCMAR +1（ 5） 簡 述 完 成 指 令 STA Z的 數(shù) 據(jù) 通 路（ Z為 內(nèi) 存 地 址 ， STA功 能 為 （ AC） Z） ?！?解 答 】 Z MAR， AC MDR M 10、 在 微 程 序 控 制 器 中 ， 微 程 序 計 數(shù) 器PC可 用 MAR來 代 替 ， 試 問 PC是 否 可用 具 有 計 數(shù) 功 能 的 存 儲 器 地 址 寄 存 器MAR來 代 替 ？（ 要 點 ： MAR不 僅 用 來 取 指 令 ， 還 要 用來 取 數(shù) 據(jù) ）11、 微 程 序 中 為 什 么 要 有 轉(zhuǎn) 移 功 能 ？（ 要 點 ： 提 高 微 程 序 的 代 碼 效 率 ） 12、 某 機(jī) 的 微 指 令 格 式 中 有 10個 獨 立 的 控制 字 段 C0C9， 每 個 字 段 可 激 活 Ni條 控制 線 中 的 某 一 條 ， 其 中 Ni的 定 義 為 ： 問 ：（ 1） 為 表 示 這 十 個 控 制 字 段 ， 需 要 多 少控 制 位 （ 采 用 編 碼 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數(shù) 據(jù) 通 路 為 雙 總 線 結(jié) 構(gòu) ， 如 圖 所 示 。該 圖 連 線 有 誤 ， 請 畫 出 修 正 后 的 連 線 圖 （ 不改 變 原 有 的 雙 總 線 結(jié) 構(gòu) ） 。 再 寫 出 實 現(xiàn) 加 法指 令 ADD X， （ R1） 的 過 程 ， 該 指 令 功 能 ：（ R1） +（ X） X， X為 存 儲 器 某 一 單 元 的地 址 。RA： ALU的 輸 入 寄 存 器 。IR PC R1 R2 R3 R4RA MMDRMARALU 【 解 答 】修 改 如 下 ：（ 1） 改 線 ALU的 輸 入 輸 出 線 互 換 ；（ 2） 加 線 -ALU輸 出 至 MDR輸 入 ；（ 3） 為 ALU增 加 最 低 位 “ +1” 的 信 號 。指 令 執(zhí) 行 過 程 略 。 注 意 該 通 路 的 特 點 。IR PC R1 R2 R3 R4RA MMDRMARALU+1 14、 用 上 題 改 正 后 的 通 路 ， 寫 出 執(zhí) 行 相對 轉(zhuǎn) 移 指 令 的 執(zhí) 行 過 程 。解 答 略 。15、 設(shè) 某 機(jī) 主 頻 為 8MHz， 每 個 機(jī) 器 周期 平 均 含 2個 時 鐘 周 期 ， 每 條 指 令 平 均有 2.5個 機(jī) 器 周 期 ， 試 問 該 機(jī) 的 平 均 指令 執(zhí) 行 速 度 為 多 少 MIPS？ 若 機(jī) 器 主 頻不 變 ， 每 個 機(jī) 器 周 期 平 均 含 4個 時 鐘 周期 ， 每 條 指 令 平 均 有 5個 機(jī) 器 周 期 ， 則該 機(jī) 的 平 均 指 令 執(zhí) 行 速 度 又 是 多 少MIPS？ 由 此 可 得 出 什 么 結(jié) 論 ？ 【 解 答 】時 鐘 周 期 T=1/8MHz=0.125us，機(jī) 器 周 期 為 0.125 2=0.25us指 令 周 期 為 0. 25 2.5=0.625us（ 1） 平 均 指 令 執(zhí) 行 速 度 為 1/0.625=1.6MIPS（ 2） 主 頻 不 變 指 令 周 期 為 0.125 4 5=2.5us平 均 指 令 執(zhí) 行 速 度 為 1/2.5=0.4MIPS（ 3） 結(jié) 論 是 機(jī) 器 速 度 不 完 全 取 決 于 主頻 ， 。