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5.12简述RISC的主要特点。
5.13 选择题
（1） 计算机系统中，硬件能够直接识别的指令是 A 。
A. 机器指令 B. 汇编语言指令 C. 高级语言指令 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 B 。
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） 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 B 。
A. X B. (PC)＋X C. X＋段基址 D. 变址寄存器＋X （4） 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 B 。
A. 隐含地址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址 （5） 支持实现程序浮动的寻址方式称为 B 。
A. 变址寻址 B. 相对寻址 C. 间接寻址 D. 寄存器间接寻址 （6） 在一地址指令格式中，下面论述正确的是 C 。
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。 （7） 在堆栈中，保持不变的是 C 。
A. 栈顶 B. 堆栈指针 C. 栈底 D. 栈中的数据
（8） 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 D 。
A. 63H B. 4D9FH C. 4E3CH D. 4E9FH
（9） 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。若采用相对寻址方式，－2000H (PC) 访问的操作数是 C 。 A. 1000H B. 2000H C. 3000H D. 4000H （10） 程序控制类指令的功能是 D 。
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
（11） 算术右移指令执行的操作是 B 。
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l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 （12） 下列几项中，不符合RISC指令系统的特点是 B 。
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
5.14 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 ① 。它是计算机与 ② 之间
的接口。
答：① 指令系统 ② 用户
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（2） 在指令编码中，操作码用于表示 ① ，n位操作码最多可以表示 ② 条指令。地址码用
于表示 ③ 。 答：① 指令应执行的操作和应具有的功能 ② 2n ③ 与操作数据相关的地址信息 （3） 在寄存器寻址方式中，指令的地址码部分给出的是 ① ，操作数存放在 ② 。 答：① 某一寄存器的编号 ② 寄存器中
（4） 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 ① 所在的存储器单
元地址，CPU需要访问内存 ② 次才能获得操作数。 答：① 是操作数的有效地址EA ② 2
（5） 操作数直接出现在指令的地址码字段中的的寻址方式称为 ① 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的寻址方式称为 ② 寻址。 答：① 立即寻址 ② 直接寻址
（6） 相对寻址方式中，操作数的地址是由 ① 与 ② 之和产生的。 答：① PC当前的内容 ② 形式地址部分给出的位移量 5.14 判断下列各题的正误。如果有误，请说明原因。
（1） 利用堆栈进行算术/逻辑运算的指令可以不设置地址码。 √ （2） 指令中地址码部分所指定的寄存器中的内容是操作数的有效地址的寻址方式称为寄存器寻址。
×
原因：寄存器间接寻址
（3） 一条单地址格式的双操作数加法指令，其中一个操作数来自指令中地址字段指定的的存储单
元，另一个操作数则采用间接寻址方式获得。 × 原因：另一个操作数来自累加器
（4） 在计算机的指令系统中，真正必需的指令种类并不多，很多指令都是为了提高机器速度和便
于编程而引入的。 √
（5） RISC系统的特征是使用了丰富的寻址方式。 ×
原因：RISC系统的特征之一：指令数目较少，指令长度固定，指令格式少，寻址方式种类少
第六章 作业解答
6.1 控制器的基本功能是什么?它由哪些基本部件组成?各部件作用是什么?
答：控制器的主要任务是：根据不同的指令、不同的状态条件，在不同的时间，产生不同的控制信号，控制
计算机的各部件自动、协调地进行工作。其基本功能包括： 1. 控制指令的正确执行
2. 控制程序和教据的输入及结果的输出 3. 异常情况和特殊请求的处理 控制器的基本部件包括：
1. 指令部件：用于完成取指令和分析指令
2. 时序控制部件：用于产生一系列时序信号，为各个微操作定时，以保证各个微操作的执行顺序。 3. 微操作控制信号形成部件：根据指令部件提供的操作控制电位、时序部件所提供的各种时序信号，以及有关的状态条件，产生机器所需要的各种微操作控制信号。 4. 中断控制逻辑：用于实现对异常情况和特殊请求的处理。
5. 程序状态寄存器PSR：用于存放程序的工作状态（如管态、目态等）和指令执行的结果特征（如ALU运算的结果为零、结果为负、结果溢出等），表明系统的基本工作状态。
6. 控制台：用于实现人与机器之间的通信联系，如启动或停止机器的运行、监视程序运行过程、对程序进行必要的修改或干预等。
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6.2 CPU中有哪几个最主要的寄存器?它们的主要作用是什么?
答：
(1) 指令寄存器IR：指令寄存器用于存放当前正在执行的指令。当指令从主存取出后，经MDR传送到指令寄存器中，以便实现对一条指令执行的全部过程的控制。
(2) 程序计数器PC：程序计数器又称指令计数器、指令地址寄存器，用于保证程序按规定的序列正确运行，并提供将要执行指令的指令地址。
(3) 累加寄存器AC：用于暂存操作数据和操作结果。
(4) 程序状态寄存器PSR：用于以存放程序的工作状态（如管态、目态等）和指令执行的结果特征（如ALU运算的结果为零、结果为负、结果溢出等），把它所存放的内容称为程序状态字（PSW）。PSW表明了系统的基本状态，是控制程序执行的重要依据。
(5) 地址寄存器MAR：用于存放所要访问的主存单元的地址。它可以接受来自PC的指令地址，或接受来自地址形成部件的操作数地址。
(6) 数据缓冲寄存器MDR（或MBR）：用于存放向主存写入的信息或从主存中读出的信息。
6.3 什么是同步控制?什么是异步控制?什么是联合控制?在同步控制方式中，什么是三级时序系统?
答：同步控制方式是指任何指令的运行或指令中各个微操作的执行，均由确定的具有统一基准时标的时序信号所控制。每个时序信号的结束就意味着安排完成的工作已经完成，随即开始执行后续的微操作或自动转向下条指令的运行。
异步控制方式不再有统一的周期、节拍，各个操作之间采用应答方式衔接，前一操作完成后给出回答信号，启动下一个操作。
联合控制方式是同步控制与异步控制相结合的方式。通常的设计思想是：在功能部件内部采用同步方式或以同步方式为主的控制方式，在功能部件之间采用异步方式。
6.4 试述指令周期、CPU周期、节拍周期三者的关系。
答：指令周期是指从取指令、分析指令到执行完该指令所需的全部时间。机器周期又称CPU周期，是指令执行过程中的相对独立的阶段。把一个机器周期等分成若干个时间区间，每一时间区间称为一个节拍，一个节拍对应一个电位信号，控制一个或几个微操作的执行。
由于各种指令的操作功能不同，繁简程度不同，因此各种指令的指令周期也不尽相同。一条指令的执行过程（即指令周期）由若干个机器周期所组成，每个机器周期完成一个基本操作。一个机器周期中包含若干节拍。
6.5 按图6-9 CPU结构框图，试写出执行下面各条指令的控制信号序列。
（1）ADD R0，R1 （2）ADD (R0)，R1 （3）ADD (R0)＋，R1
注：指令中第一个地址为源地址，第二个地址为目标地址。 答：（1）ADD R0，R1
操作流程 (1) (PC)→MAR，Read (2) (PC)＋1→PC (3) M→MDR→IR (4) (R0)→Y (5) (Y)＋(R1)→R1
（2）ADD (R0)，R1
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控制信号序列 PC→B、Gon、F→MAR、Read、F→Y INC、F→PC MDR→B、Gon、F→IR R0→B、Gon 、F→Y R1→B、ADD、F→R1 完美WORD格式
操作流程 (1) (PC)→MAR，Read (2) (PC)＋1→PC (3) M→MDR→IR (4) (R0)→MAR，Read (5) M→MDR→Y (6) (Y)＋(R1) →R1
（3）ADD (R0)＋，R1
操作流程 (1) (PC)→MAR，Read (2) (PC)＋1→PC (3) M→MDR→IR (4) (R0)→MAR，Read (5) (R0)＋1→R0 (6) M→MDR→Y (7) (Y)＋(R1) →R1 INC、F→PC INC、F→PC 控制信号序列 PC→B、Gon、F→MAR、Read、F→Y MDR→B、Gon、F→IR R0→B、Gon、F→MAR、Read MDR→B、Gon、F→Y R1→B、ADD、F→R1 控制信号序列 PC→B、Gon、F→MAR、Read、F→Y MDR→B、Gon、F→IR R0→B、Gon、F→MAR、Read、F→Y INC、F→R0 MDR→B、Gon、F→Y R1→B、ADD、F→R1
6.6 试分析在模型机中执行下列指令的操作流程。
（1）ADD (R0)，R1 （2）SUB X(R0)，(R1) （3）MOV (R0)＋，(R1) 答：
（1）ADD (R0)，R1 周期、节拍 FT0 FT1 FT2 FT3 ST0 ST1 ST2 ST3 ET0 ET1 (PC)→MAR Read，(PC)＋1→PC (MDR)→IR 1→ST (R0)→MAR Read (MDR)→TEMP 1→ET (TEMP)→Y (R1)＋(Y) →R1，END 操作流程 （2）SUB X(R0)，(R1) 周期、节拍 FT0 FT1 FT2 (PC)→MAR Read，(PC)＋1→PC (MDR)→IR 操作流程 整理分享