15 10 9 8 7 4 3 0 OP —— 目标 源 MOV S, D 15 10 9 8 7 4 3 0 OP 基址 源 目标
位 移 量 SYA A, M
15 10 9 8 7 4 3 0 OP —— 目标
20位地址 LDA S, M
图 4-12
要求：1）分析三种指令的指令格式和寻址方式特点。
2）处理器完成哪一种操作所花时间最短？哪一种最长？第二种指令的执行时间有时会等于第三种指令的执行时间吗？
3）下列情况下每个十六进制指令字分别 什么操作？其中有编码不正确时，如何改正才能成为合法指令？
①(F0F1)H ②(3CD2)H ③(6FD6)H ④(1C2)H 9.某微机的指令格式如下：
15 10 9 8 7 0 操作码 X D
其中，D:位移量；X为寻址特征位。
X=00:直接寻址；X=01:用变址寄存器X1进行变址；X=10;用变址寄存器X2进行变址； X=11:相对寻址。 设（PC）=1234H，（X1）=0037H，（X2）=1122H（H代表十六进制数），请确定下列指令的有效地址。
①4420H ②2244H ③1322H ④3521H ⑤6723H
10．一条双字长的LOAD指令存储在地址为200和201的存储位置，该指地址 主存 令将指定的内容装入累加器ACC中。指令的第一个字指定操作码和寻址方式，200 LOAD MOD 第二个字是地址部分。寄存器与主存内容示意图如图4-13所示。PC值为200，201 500 R1值为400，XR值为100。 202 指令的寻址方式字段可指定任何一种寻址方式。问在下列寻址方式中， 装入ACC的值。 300 450 1）直接寻址。 2）立即寻址。
400 700 3）间接寻址。
4）相对寻址。
500 800 5）变址寻址。
6）寄存器R1寻址。
600 900 7）寄存器R1间接寻址。
702 325
800 300 图 4-13
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第五章 中央处理器（CPU）
例题精析
1. 下列寄存器中，汇编语言程序员可见的是（B）。
A.存储器地址寄存器（MAR） B.程序计数器（PC） C.存储器数据寄存器（MDR） D.指令寄存器（IR）、 2.取指令操作是（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 3.冯?诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（C）。
A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式
C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元 4.指令（A）从主存中读出。 A.总是根据程序计数器PC
B.有时候根据程序计数器PC，有时候根据转移指令 C.根据地址寄存器
D.有时候根据PC，有时候根据地址寄存器 5.下列关于RISC的叙述中，错误的是（A）。 A.RISC普遍采用微程序控制
B.RISC大多数指令在一个时钟周期内完成 C.RISC的内部通用寄存器数量相对CISC多
D.RISC的指令数、寻址方式和指令格式种类相对CISC少 6.在微程序控制器中，机器指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解释执行 D.每一条机器指令由若干个微程序执行
7.微程序控制器中，形成微程序入口地址的是（C）。
A.机器指令的地址码字段 B.微指令的地址码字段 C.机器指令的操作码字段 D.微指令的操作码字段 8.相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是（D）。 A.指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易 B.指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难 C.指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易 D.指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难
9.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（忽略个功能段之间的缓存时间）分别为90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是（A）。
A.90ns B.80ns C.70ns D.60ns 10.下列不会引起指令流水线阻塞的是（A）。
A.数据旁路 B,数据相关 C.条件转移 D.资源冲突
11.若某机主频为200MHZ，每个指令周期平均为2.5CPU周期，每个CPU周期平均包括2个主频周期，问：
1）该机平均指令执行速度为多少MIPS？
2）若主频不变，但每条指令平均包括5个CPU周期，每个CPU周期又包括4个主频周期，平均指令执行速度又为多少MIPS?
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3）由此可得出什么结论？
12.1）若存储器容量为64K×32位，指出主机中各寄存器的位数。
2）写出硬布线控制器完成SAT X（X为主存地址）指令发出的全部微操作命令及节拍安排。 3）若采用微程序控制，还需增加哪些微操作？
13.某微程序控制器中，采用水平型直接控制（编码）方式微指令格式，后继微指令地址由微指令的下地址字段给出。已知机器共有22个微命令，5个互斥的可判定的外部条件，控制存储器的容量为128×32位。设计微指令格式。
14.假设指令流水线分取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、回写（WR）四个过程段，共有10条指令，连续输入此流水线。
1）画出指令周期流程图。 2）画出非流水线时空图。 3）画出流水线时空图。
4）假设时钟周期为100ns，求流水线的实际吞吐率（单位时间执行完毕的指令数）。 5）求该流水处理器的加速比。
15.某计算机字长为16位，采用16位定常指令字结构，部分数据通路结构如图5-16所示。图中所有控制信号为1时表示有效，为0时表示无效，例如，控制信号MDRinE为1表示允许数据从DB打入MDR，MDRin表示允许从内总线打入MDR。假设MDR的输出一直处于使能状态。加法指令“ADD（R1），R0”功能为（R0）+（R1）?（R1），即将R0中的数据与R1中的内容所指主存单元的数据相加，并将结果送入R1的内容所指主存单元中保存。
表5-1给出了上述指令取指和译码阶段每个节拍（时钟周期）的功能和有效控制信号，请按表中描述方式用表格列出指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号。
存储器MenRMenWDataAddrCBDBABMARMDRoutEMARinMDRinMARROoutROinRIinRORIoutR1AinADDMDRinEMDRoutPCoutPCPC+1IRPCinIRinAALUACCinACCACCout控制信号图例 Xout三态门及其控制信号Xin寄存器输入控制信号至指令译码部件
图 5-16
时钟 C1 C2 C3
功能 MAR?（PC） MDR?M（MDR） PC?（PC）+1 IR?（MDR） 19
有效控制信号 PCout，MARin MemR，MDRinE，PC+1 MDRout，IRin C4 指令译码 无 表 5-1 指令取指和译码阶段每个节拍的功能和有效控制信号
试题精选 单项选择题
1. 在下列选项中，不属于CPU内部的部件是（C）。
A.PSW B.寄存器 C.控制存储器 D.ALU 2. 在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是（D）。
A.程序计数器 B.累加寄存器 C.中断寄存器 D.程序状态字 3. 程序计数器的位数取决于（A）。
A．存储器的容量 B.机器字长 C.指令字长 D.存储字长 4.在CPU的寄存器中，（C）对用户是完全透明的。
A.程序计数器 B.状态寄存器 C.指令寄存器 D.通用寄存器 5.CPU的读/写控制信号的作用是（D）。
A.决定数据总线上的数据流方向 B.控制存储器操作的读/写类型 C.控制流入、流出存储器信息的方向 D.以上都是 6.指令周期是（B）。
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 D.时钟频率的倒数
7.计算机操作的最小单位时间是（A）。
A.时钟周期 B.指令周期 C.CPU周期 D.存取周期 8.由于CU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（D）来确定。
A.间址周期 B.指令周期 C.CPU周期 D.存取周期 9.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.下一条指令的地址 D.已经执行指令的计数值 10.以下叙述中错误的是（B）。
A.取指令操作时控制器固有的功能，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.指令周期的第一个操作是取指令
D.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 11.在间址周期中，（C）。
A.所有指令的间址操作都是相同的
B.凡是存储器间接寻址的指令，它们的操作是相同的
C.对于存储器间接寻址或寄存器寻址的指令，它们的操作是不同的 D.所有执行都必须执行间址周期
12.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相同，这属于（A）。 A.同步控制 B.半同步控制 C.异步控制 D.联合控制 13.在控制器的控制方式中，局部控制（B）。 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
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