《计算机组成原理》总结完整版

❖本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的一些主要指标等

❖计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标

❖概念

控制器、运算器、寄存器、cache (高速缓冲存储器)

配套的硬件设备和软件系统

计算机硬件是指计算机的实体部份，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。主要包括五大组成部份。软件是计算机程序及其相关文档的总称，主要包括系统软件、应用软件和一些工具软件。软件是对硬件功能的完善与扩充，一部份软件又是以另一部份软件为基础的再扩充。

. 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成

. 指令和数据以同等地位存于存储器内，可按地址寻访

. 指令和数据用二进制表示

. 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置

. 指令在存储器内按顺序存放

. 机器以运算器为中心，输入输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成

计算机硬件的主要技术指标

. CPU 一次能处理数据的位数，通常与CPU 中的寄存器位数有关

. 存储容量存储单元个数×存储字长；MAR (存储器地址寄存器)的位数反映存储单元的个数，MDR (存储器数据寄存器)反映存储字长

主频

吉普森法

. MIPS 每秒执行百万条指令

CPI 执行一条指令所需的时钟周期数

FLOPS 每秒浮点运算次数

❖本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应用。

❖计算机的发展的不同阶段区分的方法、微型计算机发展中的区分、摩尔定律

❖概念

微芯片上集成的晶体管数目每3 年翻两番，每18 个月翻一番

主要以组成计算机基本电路的元器件为依据进行区分，如电子管、晶体管、集成电路等

机器语言

❖本章主要讲述计算机系统的总线类型、总线分类、总线性能、总线结构以及总线仲裁和总线控制。

❖总线的概念、总线的分类、总线的性能指标、总线标准、特殊标准总线的特点、不同总线类型对计算机的影响、总线的控制以及总线的仲裁；总线仲裁方式的优劣分析

❖概念和一些简单的计算

为了解决多个同时竞争总线控制权，必须具有部件。

在的计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O 指令。

A)单总线B)双总线C)三总线D)多总线

计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时C。

A)减少了信息传输量B)提高了信息传输的速度

C)减少了信息传输线的条数D)加重了CPU 的工作量

从信息流的传送效率来看， A 工作效率最低。

A) 单总线系统B) 双总线系统

C) 三总线系统D) 多总线系统

集中式总线仲裁中，______响应时间最快。( B)

A) 菊花链方式B) 独立请求方式

C) 计数器定时查询方式

三种集中式总线仲裁中，_____方式对电路故障最敏感。(A)

A)链式查询B)计数器定时查询C)独立请求

下列选项中的英文缩写均为总线标准的是(D)

A) ISA、CPI、VESA、EISA

B) PCI、CRT、USB、EISA

C) ISA、SCSI、RAM、MIPS

D) ISA、EISA、PCI、PCI-Express

同步控制是______ 。(C)

A) 只合用于CPU 控制的方式

B) 只合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

系统总线是微型计算机系统的公共总线，是多处理机系统中各个处理机模块之间的公共总线，因此也称作全局总线。它支持多个处理机模块之间的以及和它们的共享模块之间的数据交互。

局部总线是微处理器模块具有的本地总线，它可连接多个非主模块，但与系统总线上的其他主模块无关。局部总线也称作本地总线，如PCI 总线、IP 总线、IO CHANNEL 等等。

❖本章主要讲述计算机中的存储系统。分为三个层次介绍。主存、高速缓存、虚拟存储器❖存储系统的层次结构、主存储器的分类、性能以及扩展存储器的普通方法；高速缓存的概念、地址映射方法、替换算法、性能以及实现；虚拟存储器的概念、页式存储器管理、段式存储器管理以及地址变换方法；磁盘存储器的管理、柱面、磁道、扇区以及簇的基本概念，磁盘容量的计算以及文件分配表的使用等

❖概念、、

在微计算机存储器系统的设计之中，需要考虑容量、存取时间和价格三个因素，但这三者之间的关

系又是互相制约的。为了实现快的访问速度和大的存储容量，同时价格还要相对低廉，于是提出了分层的存储器结构。

主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。

半导体只读存储器(ROM)与半导体随机存储器(RAM)的主要区别在于(A)

A) ROM 可永久保存信息,RAM 在掉电后,原存信息会消失

B) ROM 在掉电后,原存信息会丢掉,RAM 永久保存信息

C) RAM 是内存,ROM 是外存

D) ROM 是内存,RAM 是外存

读写存储器简称为(A)

A) RAM B) ROM C) PROM D) EPROM

计算机的内存储器比外存储器(B)

A) 更便易B) 存取速度快

C) 存储容量更大D) 虽贵但能存储更多的信息

主存储器容量为1MB，虚存容量为4GB，则虚拟地址为32 位，物理地址为20 位。

已知cache 命中率H=0.98，主存存取周期为200ns，且为cache 的4 倍，则cache-主存的平均(或者

等

效)访问时间为54ns 。

主存贮器和CPU 之间增加cache 的目的是 A 。

A) 解决CPU 和主存之间的速度匹配问题

B) 扩大主存贮器的容量

C) 扩大CPU 中通用寄存器的数量

D) 扩大外存的容量

在主存和CPU 之间增加cache 存储器的目的是 C 。

A) 增加内存容量B) 提高内存可靠性

C) 解决CPU 和主存之间的速度匹配问题

D) 增加内存容量，同时加快存取速度

在虚拟存储器中，当程序正在执行时，由______完成地址映射。 (A)

A) 操作系统B) 装入程序C) 程序员D) 编译器

采用虚拟存储器的目的是______ 。(B)

A) 提高主存储器的存取速度

B) 扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度

C) 提高外存储器的存取速度

D) 扩大外存储器的存储空间

相联存储器是按_____进行寻址的存储器。 (C)

A) 地址指定方式B) 堆栈存取方式

C) 内容指定方式D) 地址指定方式与堆栈存取方式结合

存储周期是指______ 。(C)

A) 存储器的读出时间B) 存储器的写入时间

C) 存储器进行连续读和写操作所允许的最短期间隔

D) 存储器进行连续写操作所允许的最短期间隔

硬盘工作时，数特殊注意避免______ 。(C)

A) 光线直射B) 环境卫生不好C) 强烈震动D) 噪声

FAT 是操作系统对磁盘进行管理时使用的一个线性链表，他存储一个文件在磁盘中占用的存储区域位置，在该表中存储文件后续区域所占用的簇号，又称为文件分配表。

磁盘使用一段时间后，由于反复的复制、生成和删除文件，使文件在磁盘上的存储位置不连续，导致计算机在读取磁盘数据时，花费的时间就要长一些，直接影响到计算机的运行速度，所以要定期整理

磁盘，让每一个文件再也不破碎，以提高计算机运行速度。

解：(1)这个Cache 存储系统的等效访问周期：

T＝Tc*H＋Tm (1－H)＝10ns×0.98＋60ns×(1－0.98)＝11ns

等效存储容量：S＝64MB

等效单位价格：C＝(Cc*Sc ＋Cm*Sm) /Sm ＝(100×0.5＋10×64) /64 ＝10.78(元/MB)

(2)这个Cache 存储系统的访问效率：e＝Tc/T＝10/11＝0.91

(1)每道信息量=400 位/cm×70cm=28000 位=3500B

每面信息量=3500B×220=770000B

磁盘总容量=770000B×2=1540000B

(2)磁盘数据传输率，也即磁盘的带宽Dr=roN

N 为每条磁道容量，N=3500B

r 为磁盘转速r=3000 转/60S=50 转/S

所以，Dr=r×N=50/S×3500B=175000B/S

解：(1)这个磁盘存储器的有效数据传输率为：

512Bx512x8000/60＝33.3MB/S 或者：512B x 512x 8000/60＝35MB/S

(2)这个磁盘存储器的柱面数为：N＝16MB/ (512Bx16x512)＝4096

(3)这个磁盘存储器的寻址时间为：

等待时间为：60/8000/2＝3.75ms

寻址时间为：定位时间＋等待时间＝4.25ms＋3.75ms＝8ms

解：⑴6×2-2=10 (面)，共有10 个存储面可用。

⑵ 40×(33-22)/2=220 (道)，共有220 个圆柱面。

⑶ 10×22π×400×220=73×106 (位)

整个磁盘组的总存储容量73×106 位。

⑷ (22π×400)/(60/2400)=1. 1×106 (位/秒)

=0. 138 ×106 (字节/秒)

数据传送率0.138 ×106 字节/秒

⑸记录在同一圆柱面上。因为这样安排存取速度快。

解：⑴需要4K×1b 的RAM 芯片：片。；将24 片4K×1 的RAM 先构成3 个4KB 的

芯片组。

ROM 不能使用8K×1 的芯片，因为它大于ROM 应有的空间。应使用2K×1 的ROM

需要2K×1b 的ROM 芯片：

片组。

⑵地址分配

A15 A14 A13 A12 A11 A10~A0

片；将16 片2K×1 的ROM 先构成2 个2KB 的芯

X X X X X X

X

X

X

X

1

1

1

1

1

——

——

———

———

———

2KB ROM

2KB ROM

4KB RAM

4KB RAM

4KB RAM

⑶有地址覆盖。

解：

(1)需要存储器芯片： (W/w) * (B/b) = (64M/16M) * (16/8) =8 (片)

(2)存储器芯片的地址长度为24 位

主存储器的地址长度为26 位

(3)用存储器芯片构成主存储器的逻辑示意图如下：

(4)用16 进制表示的地址1234567，其体内地址为：48D159，体号为3

解：

FIFO 命中率20%，LRU 命中率40%，OPT 命中率53%

输入输出系统的构成、接口的概念，输入输出的基本方式、接口的功能和组成、接口的类型，IO 编址方式、显示器的扫描方式、显示存储器容量的计算等

在 A 的计算机系统中，外设可以和主存储器单元统一编址，因此可以不使用I/O 指令。

A)单总线B)双总线C)三总线D)多总线

当采用 A 对设备进行编址情况下，不需要专门的I/O 指令组。

A) 统一编址法B) 单独编址法

C) 两者都不是D) 两者都是

I/O 设备数据传送控制方式通常分为

等五种。

假定一台计算机的显示存储器用DRAM 芯片实现，若要求显示分辨率为1600*1200，颜色深度为24 位，帧频为85HZ，现实总带宽的50%用来刷新屏幕，则需要的显存总带宽至少约为( D )

A) 245Mbps B) 979Mbps

C) 1958Mbps D) 7834Mbps

在微机系统中, 鼠标是一种______ 。( A )

A) 输入设备B) 输出设备

C) 运算设备D) 存储设备

输入输出接口是处理机与外部世界进行联系的界面。

主要功能：

(1)处理机与外部设备之间的通信联络

(2)数据缓冲

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(3)接受处理机的命令，提供外部设备的状态 (4)数据格式的变换

当某一外设需要输入输出一批数据时，向DMA 控制器发出请求， DMA 控制器接收到这一请求后，向 CPU 发出总线请求，若 CPU 响应 DMA 的请求，则把总线使用权交给DMA 控制器，数据不通过 CPU ， 可以直接在 DMA 控制器的操作下进行。当这批数据传送完成后， DMA 控制器再向 CPU 发出"结束中断 请求"，CPU 响应这一中断请求。

(1) DMA 是内存即可被 CPU 访问，也可被快速外设直接访问

(2)在传送数据时，内存地址的确定、数据的传送及计算器的计数等工作都是由硬件完成设置的 (3) 需要在内存中开辟一个专用的缓冲区， 以及时提供和接收数据。 在 DMA 数据传送开始前和结束后， CPU 以中断方式对其进行预处理和后处理 (4)提高了外设与 CPU 并行工作的并行程度，提高了系统效率

DMA 控制器与 CPU 分时使用内存采用以下三种方式： 住手 CPU 访问内存、 周期挪用、 DMA 和CPU 交

替访内

❖ 信息编码、码制转换，常用的信息编码(原码、反码、补码、 BCD 码)以及二进

制数值数据的编码与运算算法(补码运算、定点数、浮点数的表示、各种数的表数范围)运算器的 基本原理、掌握补码加法器的运算原理以及计算过程、掌握原码一位乘法和两位乘法的原理及运算 过程、掌握运算器位数扩展的原理及方法 ❖

运算器的两个主要功能是： ， 。

下列有关运算器的描述中， ______是正确的。 (D )

A ) 能暂时存放运算结果

B ) 只做加法

C ) 只做算术运算，不做逻辑运算

D ) 既做算术运算，又做逻辑运算 微型计算机中运算器的主要功能是进行_________。(C )

A ) 算术运算

B ) 逻辑运算

C ) 算术和逻辑运算

D ) 初等函数运算 运算器的核心部份是______ 。(C )

A ) 数据总线

B ) 多路开关

C ) 算术逻辑运算单元

D ) 累加寄存器 汉字的 、

、

是计算机用于汉字输入、内部处理、输出三种不同用

途的编码。

(71.25) 8= 111001.010101 2= 39.54 16 = 57.328125 10。

在浮点数字长一定的情况下，为了做到表示数的范围最大、表示数的误差最小、表示数的效率最高， 尾数基值 rm 取 ，阶码基值 re 取 ，并且把 位隐藏起来。

若计算机字长为 n+1，则定点整数的补码表数范围是 -2n ~2n - 1 、定点小数的补码表数范围是 - 1~1-2-n 。

一个浮点数由 和 两部份构成。

下列那种表示法主要用于表示浮点数中的阶码_____ 。(D )

A ) 原码

B ) 补码

C ) 反码

D ) 移码 根据国标规定，每一个汉字在计算机内占用_____存储。 (B ) A ) 一个字节 B ) 二个字节 C ) 三个字节 D ) 四个字节

假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是______ 。(D )

A) 11001011 C) 11010110

word 格式-可编辑-感谢下载支持B) 11000001

D) 11001001

若浮点数用补码表示，则判断运算结果是否为规格化数的方法是______ 。(C)

A) 阶符与数符相同为规格化数

B) 阶符与数符相异为规格化数

C) 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数

D) 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数

假定有4 个整数用8 位补码表示r1=0FEH，r2=0F2H，r3=090H，r4=0F8H，若将运算结果存放在一个8 位寄存器中，则下列运算会发生益处的是(B)

A) r1 x r2 B) r2 x r3

C) r1 x r4 D) r2 x r4

运算器的核心部份是______ 。(C)

A) 数据总线B) 多路开关

C) 算术逻辑运算单元D) 累加寄存器

解：数值部份的运算

❖计算机机器指令的组成；掌握寻址方式对计算机的影响以及寻址方式的设计、表示；掌

❖计算机机器指令的组成、寻址方式对计算机的影响以及寻址方式的设计、表示、指令中操作码的组织与编码难点：寻址方式的设计、表示、

❖指令功能、组成、指令编码方法、寻址方式(操作数获取)方法、设计指令格式或者编码

表示在指令中的操作数地址，通常称为形式地址，用这种形式地址并结合某些规则，可以计算出操作数在存储器中的存储单元地址。如何在指令中表示一个操作数的地址、如何用这种表示得到操作数以及怎样计算出操作数的地址的方法-----寻址方式。

常用的寻址方式有：即将数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、基地址寻址、间接寻址、堆栈寻址

主要有三种组织方式：1. 定长的操作码组织方式。将指令的固定位数分配做操作码，便于硬件设计、提高指令译码和识别速度，指令整齐、规范。 2. 变长的操作码组织方式。在指令中，表示操作类型的位数是可变的，便于为操作数地址多的指令少分配操作码位数，而为操作数地址少的指令多分配操作码位数。该方法可以尽量使用指令字长，减少指令字长的浪费，但是不便于指令识别。 3. 操作码字段与操作数地址字段交叉编码的方法。将操作码再也不集中分配在指令的最高位部份，而是与操作数地址码交叉在一起，操作码位数是可变的。该方法不便于识别指令和操作数地址，但是指令字长利用率更高。

指令普通有操作码和操作数地址两部份组成。操作码的功能用于指明本条指令的操作功能，而操作数地址用于给出被操作数的信息 (指令或者数据)的地址，包括参加运算的一个或者多个操作数所在的地址、运算结果的保存地址、程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址等。

在指令的地址码字段给出的与操作数(或者指令)地址有关的信息，构成形式地址。依据这些信息并结合一定的规则，可以计算出访问内存的实际(有效)地址。

(1)寄存器寻址，形式地址为寄存器名(或者编号)，寄存器中的内容为操作数；

(2)寄存器间接寻址，形式地址为寄存器名(或者编号)，寄存器中的内容为操作数的地址，再读一次内存得到操作数；

(3)变址寻址，形式地址为变址寄存器名(或者编号)和变址偏移值，把变址寄存器中的内容与变址偏移值相加得到操作数的地址，再读一次内存得到操作数；用于访问内存中的一组数据更方便。

(4)相对寻址，形式地址为相对寻址的偏移值，该偏移值和程序计数器PC 的内容相加得到一个内存单元的地址，通常用在条件或者无条件转移指令中给出指令转移地址。

(5)基地址寻址，通常要使用一个特定的寄存器，称为基地址寄存器，把程序中的指令或者数据地址和该基地址寄存器的内容相加得到一个内存单元的地址，通常用在操作系统为用户程序分配内存地

址空间后，变换程序静态地址为运行过程中的实际内存地址。

CPU 周期也称为；一个CPU 周期包含若干个。任何一条指令的指令周期至少需要个CPU 周期。

机器指令的格式包括和两部份；

在指令格式中，操作码部份指明操作的，地址码部份则指明操作的。

指令周期是指_____ 。(C)

A) CPU 从主存取出一条指令的时间B) CPU 执行一条指令的时间

C) CPU 从主存取出一条指令加之执行这条指令的时间D) 时钟周期时间

以下四种类型指令中，执行时间最长的是______ 。(C)

A) RR 型B) RS 型C) SS 型D) 程序控制指令

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) 隐含寻址B) 即将寻址C) 寄存器寻址D) 直接寻址

指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是______ 。(B)

A) 实现存储程序和程序控制

B) 缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵便性

C) 可以直接访问外存

D) 提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度

变址寻址方式中，操作数的有效地址等于_____ 。 (B)

A) 基值寄存器内容加之形式地址

B) 变址寄存器内容加之形式地址

C) 程序计数器内容加之形式地址

D) 堆栈指示器内容加之形式地址(位移量)

二地址指令中，操作数的物理位置不会安排在______ 。(C)

A) 两个主存单元B) 一个主存单元和一个寄存器

C) 相联存储器D) 两个寄存器

寄存器间接寻址方式中，操作数处在______ 。(D)

A) 通用寄存器B) 堆栈C) 程序计数器D) 主存单元

零地址运算指令在指令格式中不给出操作数地址，因此它的操作数可以来自______ 。(B)

A) 即将数和栈顶B) 栈顶和次栈顶

C) 暂存器和栈顶D) 寄存器和内存单元

下列寄存器中，反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) 存储区数据寄存器(MDR) D) 指令寄存器(IR)

答案：RISC 是精简指令系统计算机，它有以下特点：

(1) 选取使用频率最高的一些简单指令，以及很实用但不复杂的指令。

(2) 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

(3) 惟独取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。

(4) 大部份指令在一个机器周期内完成。其意是指在采用流水线组织时每一个机器周期内能完成一

条指令功能，而并非说一条指令从取指到完成指定功能只要一个机器周期。

(5) CPU 中通用寄存器数量相当多。

(6) 以硬布线控制为主，不用或者少用微指令码控制。

(7)普通用高级语言编程，特殊重视编译优化工作，其余指令的操作都在寄存器之间进行

答案：CISC 是复杂指令系统计算机的英文缩写。其特点是：

(1) 指令系统复杂庞大，指令数目普通多达2 、3 百条。

(2) 寻址方式多

(3) 指令格式多

(4) 指令字长不固定

(5) 可访存指令不加限制

(6) 各种指令使用频率相差很大

(7) 各种指令执行时间相差很大，大多数采用微程序控制器

❖控制器的基本功能、控制器的基本组成、指令的执行过程、组合逻辑控制器组成原理与

实现方法、微程序控制器组成原理与实现方法、控制方式。

❖指令的执行过程，组合逻辑控制器的组成原理与设计方法，微程序控制器的设计

方法，微指令的格式，微程序流的控制。

❖

使用紧跟在本条微指令之后的微指令作为下一条要执行的微指令

使用从指令的操作码映射出微指令地址的方式得到下一条微指令的地址

从微指令的下地址字段直接取得一个微子程序的入口地址，用于微子程序调用处理；

从微指令下地址字段直接取得一个微指令的转移地址，用于微程序中微指令转移处理。

从微堆栈中取出从微子程序返回到微主程序断点的返回地址，用于微子程序返回处理。

执行一条指令，要经过读取指令、分析指令、执行指令所规定的处理功能三个阶段完成，控制器还要保证能按程序中设定的指令运行次序，自动地连续执行指令序列。

为此，控制器组成中，必须有一个能提供指令在内存中的地址的部件，通称程序计数器(PC)，服务于读取指令，并接收下条要执行的指令的地址。

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还要有一个能保存读来的指令内容的部件，通称指令寄存器(IR)，以提供本指令执行的整个过程中要用到的指令本身的主要信息。

控制器的第三个组成成份，是脉冲源、启停控制逻辑，指令执行的步骤标记路线，它标记出每条指令的各执行步骤的相对次序关系。

控制器的第四个组成成份，是全部时序控制信号的产生部件，它依据指令内容、指令的执行步骤(时刻)，也许还有些别的什么条件信号，来形成并提供出各部件当前时刻要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运行，产生予期的执行结果，也就是执行一条又一条的指令。

(1)指令控制：程对序的顺序进行控制

(2)操作控制：管理并产生由内存取出的每条指令的信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制

控制这些部件按指令的要求进行动作

(3)时间控制：对各种操作进行时间上的定时

(4)数据控制：对数据进行算数运算和逻辑运算处理

基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号，组成部份都有程序计数器PC，

指令寄存器IR，都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能

处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样，组合逻辑控制器是用节拍发生器指

明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号，其优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着大规模现场可编程集成电路的浮现，该缺点已得到很大缓解；微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号是从控制存储器中读出来的，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的，其缺点是运行速度要慢一些，优点是设计与实现简单些，易于用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计。

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) 每一条机器指令由一段由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条微指令来执行

D) 一条微指令由若干条机器指令组成

从信息流的传送效率来看，______工作效率最低。 (A)

A) 单总线系统B) 双总线系统C) 三总线系统D) 多总线系统

为了便于实现多级中断，保存现场最有效的方法是采用___ 。(C)

A) 通用寄存器B) 存储器C) 堆栈D) 外存

在控制器中______用于保存当前正在执行的一条指令。 (B)

A) 程序计数器B) 指令寄存器C) 缓冲寄存器D) 地址寄存器

水平型微指令与垂直型微指令相比，_____ 。(B)

A) 前者一次只能完成一个操作B) 后者一次只能完成一个操作

C) 两者都是一次只能完成一个操作D) 两者都能一次完成多个操作

请在以下叙述中选出两个正确描述的句子是______ 。(D)

(1) 同一个CPU 周期中，可以并行执行的微操作叫相容微操作。

(2) 同一个CPU 周期中，不可以并行执行的微操作叫相容微操作

(3) 同一个CPU 周期中，可以并行执行的微操作叫相斥微操作

(4) 同一个CPU 周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥微操作

A) (1) (3) B) (2) (4) C) (2) (3) D) (1) (4)

二地址指令中，操作数的物理位置不可能安排在______ 。(A)

A) 栈顶和次栈顶B) 两个主存单元

C) 一个主存单元和一个存储器D) 两个寄存器

硬布线控制器是一种_____ 。(C)

A) 用微程序技术设计的控制器

B) 用存储逻辑技术设计的控制器

C) 由门电路和触发器构成的复杂树形网络所形成的逻辑电路

D) 用微程序技术和存储逻辑技术设计的控制器

控制器的功能是______ 。(D)

A) 产生时序信号

B) 完成指令操作码译码

C) 从主存取出一条指令

D) 从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生相关的操作控制信号，以解释执行该指令

解： (1) a 主存数据寄存器MDR b 指令寄存器IR

c 主存地址寄存器MAR

d 程序计数器PC

(2) PC 内容==>MAR，PC+1，读取主存，读出数据==>IR

(3) 读取主存==>MDR，MDR==>ALU，AC==>ALU，运算，结果==>MDR，存储器写。

解： (1) a 指令寄存器IR b 程序计数器PC c 主存地址寄存器MAR

(2) PC 内容==>MAR，PC+1，读取主存，读出数据==>IR

(3) 读取主存==>DR1，ACC==>DR2，运算，结果==>BUS，存储器写。

解： (1)

(2)由于微地址占用6 位，给微操作控制字段只留下了18 位，而在该模型机中位命令有20 个，如果采用直接编码方式，显然不够，所以采用分段直接编码与直接编码方法向结合的方法，将相互排斥的微命令编制在一个段内，总的操作控制字段分为四个部份；第一部份为直接编码，第二部份为A 段，处理各个功能部件的装入微命令，第三字段为B 段，处理各个部件向总线发送数据的微命令，第四字段为C 段，处理为指令下地址的处理方法；微指令格式如下：

概念以及一些简单计算

线性流水线数据在流水线中的各个功能段通过时，每一个功能段都通过一次，并且仅仅通过一次。 (正确)

流水线的段数越多，其性能越高。 (错误)

动态流水线一定是多功能流水线 (正确)

m 个并行部件的处理器相比，一个m 段流水线处理器______ 。(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) 吞吐能力大于前者的吞吐能力

D) 吞吐能力小于前者的吞吐能力

完成同样一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比称为流水线的加速比。

在流水线中，多功能流水线是指流水线各段可以进行不同的连接。在不同时间内，或者在同一时间内，通过不同的连接方式实现不同的功能。

所谓静态流水线是指在同一段时间内，多功能流水线中的各个功能段只能够按照一种固定的方式连接，实现一种固定的功能。惟独当按照这种连接方式工作的所有任务都流出流水线之后，多功能流水线才干重新进行连接。

而动态流水线是指在同一段时间内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。这种同时实现多种连接方式是有条件的，即流水线中的各个功能部件之间不能发生冲突。

所谓线性流水线是将流水线的各段串行连接起来，没有反馈回路。输入数据从流水线的一端进入，从另一端输出。数据在流水线的各个功能段流过时，每一个功能段都流过且仅流过一次。

吞吐率(Throughput Rate)是衡量流水线速度的重要指标。它是指在单位时间内流水线所完成的任务数量，或者是输出结果的数量

在流水线中，由于各个流水段中的资源之间浮现某种关联，使得流水浮现中该资源的争夺或者发生错误从而引起流水线浮现停顿，影响流水线效率的现象，成为流水线的“相关”。

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结构相关，是指令在重叠执行的过程中，硬件资源满足不了指令重叠执行的要求，发生硬件资源冲突而产生的相关。

数据相关，是指在同时重叠执行的几条指令中，一条指令依赖于前面指令执行结果数据，但是又得不到时发生的相关。

控制相关，它是指流水线中的分支指令或者其他需要改写PC 的指令造成的相关。

计算机中的流水线是把一个重复的过程分解为若干个子过程，每一个子过程与其他子过程并行进行。由于这种工作方式与工厂中的生产流水线十分相似，因此称为流水线技术

所谓功能部件级流水线也可以称为运算操作流水线(Arithmetic Pipelines)。前面的浮点加法器就是一种典型的功能部件级流水线。

所谓处理机级流水线，又叫指令流水线(Instruction Pipelines)，它是把解释指令的过程按照流水方式处理，使处理机能够重叠地解释多条指令

所谓处理机间流水线，又被称为宏流水线(Macro Pipelines)。这种流水线由两个或者两个以上的处理机通过存储器串行连接起来，每一个处理机完成整个任务的一部份。

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