第五章 一．填空题
1.控制器由于设计方法的不同可分为 型、 型和 型控制器。 2.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的 进行，以便对各种操作实施时间上的控制。
3.微程序控制的计算机中的控制存储器CM是用来存放 的。
4.在微指令的字段编码法中，操作控制字段的分段并非是任意的，必须遵循的分段原则中包括：①把 性的微命令分在同一段内；②一般每个小段要留出一个状态，表示 。
5.微指令分为 和 微指令两类， 微指令可以同时执行若干个微操作，所以执行机器指令的速度比 微指令快。
6.在CPU中，指令寄存器的作用是 ，其位数取决于 ；程序计数器的作用是 ，其位数取决于 。
7.指令周期是 ，最基本的指令周期包括 和 。
8.根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为 、 、 和 。
9.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访存地址的寄存器是 。 10.中断判优可通过 和 实现，前者速度更快。 11.中断服务程序的入口地址可通过 和 寻找。
12.在硬件向量法中，可通过两种方式找到服务程序的入口地址，一种是 ，另一种是 。
13.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做 ，它常常用若干个 来表示，而后者又包含有若干个 。
14.程序顺序执行时，后继指令的地址由 形成，遇到转移指令和调用指令时，后继指令的地址从 获得。
15.控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的 进行，以便对各种操作实施时间上的控制。
16.机器X和Y的主频分别是8MHz和12MHz，则X机的时钟周期为 μs。
若X机的平均指令执行速度为0.4MIPS，则X机得平均指令周期为 μs。若两个机器的机器周期内时钟周期数相等，则Y机得平均执行速度为 MIPS。
17.一个主频为25MHz的CPU，平均每条指令包含2个机器周期，每个机器周期包含2个时钟周期，则计算机的平均速度是 。如果每两个机器周期中有一个用于访存，而存储器速度较慢，需再插入2个时钟周期，此时指令周期为 μs。
18.微指令格式可分为 型和 型两类，其中 型微指令用较长的微程序结构换取较短的微指令结构。
19.在用微程序实现的控制器中，一条机器指令对应若干条 ，它又包含若干 。微指令格式分成 型和 型两类， 型微指令可同时执行若干个微操作，所以执行指令的速度比 快。
20.实现机器指令的微程序一般存放在 中，而用户程序存放在 中，前者的速度比后者 。若采用水平型微指令，则微指令长度一般比机器指令 。
21.某计算机采用微程序控制，微指令字中操作控制字段共16位，若采用直接控制，则可以定义 种微操作，此时一条微指令最多可同时启动 个微操作。若采用编码控制，并要求一条微指令需同时启动4个微操作，则微指令字中的操作控制字段应分 段，若每个字段的微命令数相同，这样的微指令格式最多可包含 个微操作命令。
22.在微程序控制器中，一次能够定义并执行多个并行操作命令的微指令叫 做 型微指令。若采用微操作码方式，一次只能执行一个操作命令的微指令（例如，控制信息从某个源部件到某个目标部件）叫做 型微指令，后者实现一条机器指令的微程序要比前者编写的微程序 。
23.在串行微程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作在时间上是 进行的，所以微指令周期等于 。在并行为程序控制器中，执行现行微指令的操作与取下一条微指令的操作是 进行的，所以微指令周期等于 。 二．选择题
1.在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是 。 A. 主存地址寄存器 B．程序计数器 C．指令寄存器 D．状态标志寄存器 2.指令寄存器的位数取决于 。
A. 存储器的容量 B．指令字长 C．机器字长 D．存储字长 3.在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是 。 A. 程序计数器 B．累加寄存器 C．中断寄存器 D．程序状态字 4.通用寄存器是 。
A. 可存放指令的寄存器 B．可存放程序状态字的寄存器
C．本身具有计数逻辑与移位逻辑的寄存器 D．可编程制定多种功能的寄存器 5.指令译码器是对 进行译码。
A. 整条指令 B．指令的操作码字段 C．指令的地址 D．指令的操作数字段 6.微操作信号发生器的作用是 。
A. 从主存中取出指令 B．完成指令操作码的分析功能 C．产生控制时序 D．产生各种微操作控制信号 7.下列说法中 是正确的。
A. 指令周期等于机器周期 B．指令周期小于机器周期 C．指令周期大于机器周期 D．指令周期是机器周期的两倍 8.三级时序系统提供的三级时序信号是 。
A. 指令周期、机器周期。节拍 B．指令周期、机器周期、时钟周期 C．机器周期、节拍、脉冲 D．指令周期、微指令周期、时钟周期 9.采用同步控制的目的是 。
A. 提高执行速度 B．简化控制时序
C．满足不同操作对时间安排的需要 D．满足不同设备对时间安排的需要
10.异步控制常用于 。
A. CPU访问外围设备中 B．微程序控制器中 C．CPU的内部控制中 D．主存的内部控制中 11.下列叙述正确的是 。
A. 同一CPU周期中，可以并行执行的操作称为兼容性微操作 B．同一CPU周期中，不可以并行执行的操作称为兼容性微操作
C．同一CPU周期中，可以并行执行的操作称为互斥性微操作 D．同一CPU周期中，不可以并行执行的操作称为互斥性微操作 12.下列说法中正确的是 。
A. 微程序控制方式与硬布线控制方式相比较，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．控制存储器可以用掩膜ROM、EPROM或闪速存储器实现 D．指令周期也称为CPU周期
13.微程序控制器的速度比硬布线控制器慢，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 14.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简单，也可能是微程序控制器的时序系统简单
15.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条微指令来执行 B．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 D．每一条微指令由一条机器指令来解释执行
16.微程序控制器中，微程序的入口地址是由 形成的。 A. 机器指令的地址码字段 B．微指令的微地址码字段
C．机器指令的操作码字段 D．微指令的微操作码字段
17.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问题。通常采用的一种方法是断定方式。其基本思想是 。 A. 用程序计数器PC来产生后继微指令地址 B．用微程序计数器μPC来产生后继微指令地址
C．通过微指令顺序控制字段由设计者制定或者由判断字段控制产生后继微指令地址
D．通过指令中制定一个专门字段来控制产生后继微指令地址 18.下列不符合RISC特点的是 。 A. 指令长度固定，指令种类少 B．寻址方式种类丰富，指令功能尽量增强
C．设置大量通用寄存器，访问存储器指令简单 D．选取使用频率较高的一些简单指令
19.以下关于CISC/RISC计算机的叙述中，错误的是 。 A. RISC中机器指令比CISC机器指令简单 B．RISC种通用寄存器比CISC多
C．CISC机器采用微码比RISC多 D．CISC 比RISC机器可以更好地支持高级语言 20.指令周期是 。 A.CPU执行一条指令的时间 B.CPU从主存取出一条指令的时间
C.CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 21.CPU响应中断的时间是 。 A.一条指令执行结束 B.外设提出中断
C.取指周期结束 22.向量中断是 。 A.外设提出中断
B.由硬件形成中断服务程序入口地址
C.由硬件形成向量地址，再由向量地址找到中断服务程序入口地址 23.程序计数器的位数取决于 。
A.存储器的容量 B.机器字长 C.指令字长 24.响应中断请求的条件是 。 A.外设提出中断
B.外设工作完成和系统允许时
C.外设工作完成和中断标记触发器为“1”时 25.指令寄存器的位数取决于 。
A.存储器的容量 B.机器字长 C.指令字长 26.中断周期前是 ，中断周期后是 。 A.取指周期，执行周期 B.执行周期，取指周期 C.间指周期，执行周期 27.同步控制是 。 A.只适用于CPU控制的方式 B.由统一时序信号控制的方式 C.所有指令执行时间都相同的方式 28.异步控制常用于 。 A.CPU访问外围设备时 B.微程序控制器中 C.微型机的CPU控制中
29.在下列说法中 是错误的。 A.计算机的速度完全取决于主频 B.计算机的速度不完全取决于主频
C.计算机的速度与主频、机器周期内平均含时钟周期数及机器的平均指令执行速
度有关
30.在控制器的控制方式中，局部控制 。 A.和异步控制相同，都不存在基准时标系统
B.属于同步控制，它与中央控制的基准时标是保持同步的
C.属于同步控制并有独立的时标系统，与中央控制的基准时标系统无关 31.计算机操作的最小单位时间是 。 A.时钟周期 B.指令周期 C.CPU周期 32.计算机主频的周期是指 。
A.指令周期 B.机器周期 C.存取周期 33.一个节拍信号的宽度是指 。
A.指令周期 B.机器周期 C.时钟周期
34.由于CPU内部操作的速度较快，而CPU访问一次存储器的时间较长，因此机器周期通常由 。
A.指令周期 B.存取周期 C.间址周期 35.在取指令操作之后，程序计数器中存放的是 。 A.当前指令的地址 B.程序中指令的数量 C.下一条指令的地址
36.以下叙述中是错误的 。
A.取指令操作是控制器固有的功能，不需要在操作码控制下完成 B.所有指令的取指令操作都是相同的
C.在指令长度相同的情况下，所有指令的取指操作都是相同的 37.在中断周期中，将允许中断触发器置“0”的操作由 完成。 A.硬件 B.关中断指令 C.开中断指令
38.计算机执行乘法指令时，由于其操作数较复杂，需要更多的时间，通常采用 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 39.在微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是 。 A.每一条机器指令由一条微指令来执行
B.每一条机器指令由若干条微指令组成的微程序来解释执行 C.若干条机器指令组成的程序可由一个微程序来执行
40.在微指令的控制方式中，若微指令命令个数已确定，则 。 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
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编码控制两种，在微操作命令个数相同的前提下， 。 A.两种控制方式的微指令位数一样
B.隐式编码的微指令位数多于显式编码的微指令位数 C.直接控制方式的微指令位数最长 42.下列叙述中 是正确的。
A.水平型微指令能充分利用数据通路的并行结构 B.微处理器的程序称为微程序 C.多字节指令可加快取指令的速度 43. 下列叙述中 是正确的。
A.只有直接编码的微指令是水平型微指令
B.采用微操作码字段的微指令是水平型微指令
C.直接编码、字段直接编码、字段间接编码以及直接和字段混合编码都属于水平型微指令
44.垂直型微指令的特点是 。 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
45.水平型微指令的特点是 。 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
46.以硬件连线方式构成的控制器又称为 控制器。
A.组合逻辑型 B.存储逻辑型 C.微程序型 47.微程序放在 中。
A.存储器控制器 B.控制存储器 C.主存储器
48.机器指令（除转移类指令外）代码中的地址字段用于 ，微指令代码中的地址字段用于 。
A.确定执行顺序 B.存取地址 C.存取数据 49.计算机存放微指令的存储器包含在 中 A.主存储器 B.高速缓冲存储器 C.CPU 50.下列叙述中正确的是 。
A.微程序控制方式和硬连线控制方式相同，前者可以使指令的执行速度更快 B.采用微程序控制方式，可用μPC代替PC C.控制存储器可用掩膜ROM、ERPOM实现
51.下列 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 B.提高微程序的执行速度 C.缩短微指令的长度 三．问答题
1.微程序控制和组合逻辑控制哪一种速度更快？为什么？ 2.什么是指令周期、机器周期（CPU周期）和T周期？
3 CPU有哪些功能？画出其内部组成框图，并说明图中每个部件的作用。 4 根据CPU访存的性质不同，可将CPU的工作周期分为哪几类？
5中断周期前和中断周期后各是CPU的什么工作周期？中断周期完成什么操作？
6 CPU在处理中断过程中，有几种方法找到中断服务程序的入口地址？举例说明。
7. 中断处理工程中为什么要中断判优？有几种方法实现？若想改变原定的优先级顺序，可采取什么措施？
8.中断处理工程中保护现场需完成哪些操作？如何实现？ 9.CPU响应3中断的条件是什么？CPU什么时间响应中断？
10.画出终端服务程序的处理流程，若想改变优先级可采取什么措施？ 11.什么是计算机的主频，主额和机器周期有什么关系？ 12.控制器中常采用哪些控制方式，各有何特点？
13.设机器 A 的主频为8 MHz，机器周期含4个时钟周期，且该机的平均指令执行速度是
0.4 MIPS，试求该机的平均指令周期和机器周期。每个指令用期包含几个机器周期？ 如果机器 B的主频为 12 MHz，且机器周期也含4 个时钟周期，试问B机的平均指令执行速度为多少MIPS?
14. 若某机主频为100 MHz，每个指令周期平均包含2个机器周期，每个机器周期包含2个时钟周期。
（1）该机平均指令执行进度。
（2）若频率不变，但每条指令平均包合5个机器周期，每个机器周期包含4 个时钟周期，求平均指令执行速度。
15.什么是水平型微指令？什么是垂直型微指令？各有何特点？ 16.微指令字中操作控制字段有哪些控制方法？各有何特点？ 17.说明微程序控制器中微指令的地址有几种形成方式。 四．设计题
1.某机采用微程序控制方式，微指令字长24位，采用水平型编码控制的微指令格式，断定方式。共有微命令30个，构成4个互斥类，各包含5个、8个、14个和3个微命令，外部条件共3个。 （1）控制存储器的容量应为多少？ （2）设计出微指令的具体格式。
2.一个假想机的数据通路如图5-1所示，它的控制存储器容量为256个单元。ALU可完成算术加、减和逻辑与、或运算，ALU有标志位Z和N，微指令要完成有条件和无条件转移功能。
图5-1 假想机的数据通路
设计微指令格式，使之能完成上述要求的功能，表明微指令中每一位的符号及其功能。如微指令为多个子周期，有几个子周期？每个子周期完成什么操作（提示：可考虑寄存器运算微指令和访问主存微指令两种类型微指令，并假定在一个微指令周期内就可以完成MDR与主存间的数据传送）？
3.一CPU数据通路为双总线结构，如图5-2所示。IR为指令寄存器；PC为程序计数器（具有自增1功能），M为主存（受R/M信号控制），MAR为主存地址寄存器，MDR为主存数据寄存器，ALU由+、-控制信号决定可完成何种操作，G控制一个门电路，除MAR、X、Y的输出端为直通线不受控之外，其余寄存器均有in、out控制信号。
图5-2 未标出控制信号的双总线结构图
（1）标出各寄存器的in、out控制信号。 （2）设计微指令格式，并说明各字段意义。
（3）SUB R2，R0指令完成（R0）-（R2）→R0的功能操作，写出该指令从取指令开始的执行过程。
（4）写出取指令的各条微指令的代码。
4.图5-3所示是双总线结构的机器。图中IR为指令寄存器，PC为程序计数器，MAR为存储器地址寄存器，M为主存(受R／W信号控制)，MDR为存储器数据寄存器R0、R1、R2、R3、X、Y均为寄存器，AIU由正、负控制信号决定完成何
种操作，挖制信号G控制一个门电路。此外，线上标注有控制信号，如Yi袁示寄存器Y的输入控制信号，R1O表示寄存器R1的输出控制信号，未标字符的线为直通线，不受控制。
ADD R2，R0指令完成(R2)十(R0) ???R2的操作，画出其指令周期信息流程图（假设指令的地址已放在PC中，并列出相应的微操作控制信号序列。 5 在第4题给出的条件下，SUB R1，R3指令完成(R1)-(R3) ???R1的操作，画出其指令周期信息流程图(假设指令的地址已放在PC中)，并列出相应的微操作控制信号序列。
图5-3 双总线结构示意
6. 在第4题给出的条件下，写出完成下述四条单字长的操作流程及响应的控制信号。
（1）MOV R1，R0 (R0) ???R1 R1、R0寄存器寻址
（2）MOV @R1，R0 (R0) ???（R1） R1寄存器间址、R0寄存器寻址 （3） MOV R3，@R2， （(R0)） ???R3 R3寄存器寻址、R2寄存器间址 （4） MOV @R3，@R2， （(R0)） ??（R3）） R3、R2寄存器间址 ?（指令格式如下，其中XD和XS分别为目的操作数和源操作数的寻址模式。
7. 在第4题给出的条件下，写出完成下述双字长指令的操作流程及相应的控制信号。
（1）MOV R0，#N N ???R0 #N为立即数
（2） MOV @R1，#N N???（R1） @R1为寄存器间接寻址 （3） MOV R2，N （N）???R2 N为存储器地址 （4） MOV R3，@N， （（N）） ???R3 @为寄存器间接寻址特征 指令格式如下，其中其中XD和XS分别为目的操作数和源操作数的寻址模式。
8.已知单总线计算机结构如图5-4所示，其中XR为变址寄存器，EAR为有效地址寄存器，LATCH为寄存器。假设指令地址已存于PC中，画出ADD*D指令周期信息流程图，并列出相应的控制信号序列。
图5-4 单总线计算机结构示意图
说明：
（1） ADD *D 指令字中*表示相对寻址，D为相对应位移量。
（2） 寄存器的输入和输出均受控制信号控制，如PCi表示PC的输入控制
信号，又如MDRo表示MDR的输出控制信号。
（3） 凡是需要经过总线实现寄存器之间的传送，需在流程图中注明，如PC ??? Bus ???MAR，相应的控制信号为PCo和MARi。 9. 某假想机主要部件如图5-5所示，其中：
LA ALU的A输入端选择器 LB ALU的B输入端选择器 M 主存 MDR 主存数据寄存器 IR 指令寄存器 MAR 主存地址寄存器 PC 程序计数器 R0～R3 通用寄存器 C、D 暂存器
图5-5 假想机主要部件
（1）补充各种部件之间的主要连接线，并注明数据流动方向。
（2）写出ADD @R1，@R2 和SUB @R1， @R2 指令取指阶段和执行阶段的信息流程。R1寄存器中存放源操作数的地址，R2寄存器中存放的是目的操作数的地址。
10.设有一运算器通路如图5-6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+、一、M(传送)三种操作功能。 （1） 指出互斥性微操作和相容性微操作。
（2） 采用字段直接编码控制方式，设计适合此运算器的微指令格式。
（3）画出计算(a—b)／2???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）要求的微指令码点。
图5-6 运算器通路框图
11.某机共有55个微操作控制信号，构成5个相斥类的微命令组，各组分别包含4、7、8、l 2和24个徽命令。已知可判定的外部条件有CY和ZF两个，微指令字长30位。
（1）给出采用断定方式的水平型微指令格式。 （2）指出控制存储器的容量。
12.某机的微指令格式中，共有10个控制字段,每个字段可分别激话4、4、3、11、9、16、7、1、8、22种控制信号。试问采用字段直接编码方式和直接编码(控制)方式，微指令的操作控制字段各取几位？
13在一条单总线结构的计算机中，用一条总线连接了指令寄存器IR、程序计数器PC、存储器地址寄存器MAR、存储器数据寄存器MDR、通用寄存器R0～R7的输入和输出端。ALU的两个输入端分别于总线和寄存器Y的输出端相连，ALU的输出端与寄存器Z的输入端相连。Y的输入端与总线连接，Z的输出端与总线连接。该机有下列指令：
ADD R1，R2，R3 ; (R2)+(R3) ???R1 JMP *K ; （PC）+(K－1) ???PC LOAD R1，mem ； （mem）???R1 STORE mem，R2 ; R2 ???mem 写出控制器执行上述指令的微操作及节拍安排。