计算机组成原理考试题

计算机组成原理考试题 控制器章节 一、选择题 1、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区分它们前提是（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 2、RISC访内指令中，操作数的物理位置一般安排在（D）。 A 栈顶和次栈顶 B 两个主存单元 C 一个主存单元和一个通用寄存器 D 两个通用寄存器 3、当前的CPU由（B）组成。 A 控制器 B 控制器、运算器、cache C 运算器、主存 D 控制器、ALU、主存 4、CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（C）。 A 地址寄存器 B 指令计数器 C 程序计数器 D 指令寄存器 5、流水CPU是由一系列叫做“段”的处理部件组成。和具备m个并行部件的CPU 相比，一个m段流水CPU的吞吐能力是（A）。 A 具备同等水平 B 不具备同等水平 C 小于前者 D 大于前者 6、控制器的功能是（C） A、产生时序信号 B、从主存中取出指令并完成指令操作码译码 C、从主存取出指令、分析指令并产生相关的操作控制信号 D 7、指令周期是（C） A、CPU执行一条指令的时间 B、CPU从主存取出一条指令的设计 C、CPU从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 D 8、下列不会引起指令流水阻塞的是（B） A、数据相关 B数据旁路 C条件转移 D资源冲突 9、响应外部中断的过程中，中断隐指令完成的操作除了保护断点外还有（B） ①关中断②保护通用寄存器的内容③形成中断服务程序的入口地址并送往PC A、仅①② B、仅①③ C、仅②③ D、①②③ 10、下列部件中，不属于控制部件的是（B） A、指令寄存器 B、控制存储器 C、程序计数器 D、状态条件寄存器 11、下列不属于执行部件的是（A） A、控制器 B、存储器 C、运算器 D、外部设备 12、指令寄存器中的内容是（C） A、下一条将执行指令 B、已执行完的指令 C、正在执行的指令 D、要转移的指令 13、关于通用寄存器，下列说法正确的是（D） 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、存放运算数和结果的寄存器 14、指令译码器进行译码的是（B） 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 15、同步控制是（B） A、只适用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 D、不强调统一时序信号的方式 16、采用同步控制的目的是（B） 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 17、微程序控制器中，机器指令和微指令的关系是（B） A、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 18、微程序控制器比硬布线控制器慢，主要因为（B） A、增加了从磁盘控制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 19、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，指令的修改和扩展容易 B、指令执行速度慢，指令的修改和扩展难 C、指令执行速度快，指令的修改和扩展容易 D、指令执行速度快，指令的修改和扩展难 19、微指令大致可以分为水平型微指令和垂直型微指令。下列不符合水平微指令的是（B） A、执行速度快 B、并行度较低 C、更多的体现了控制器的硬件细节 D、微指令长度较长 20、微指令操作控制字段每一位代表一个控制信号，这种微程序的控制方式是（B） A、字段直接编码 B、字段间接编码 C、混合编码 D、直接控制 21、设指令由取指、分析、执行3个子部件完成，某个部件工作时间是Δt，若采用单流水处理器，连续执行12条指令，共需要（A） A、12Δt B、14Δt C、16Δt D、18Δt 22、指令从流水线开始建立执行，设指令流水线分为取指、分析、执行3个部分，且三部分的时间分别为2ns、2ns、1ns，则100条指令执行完毕需要（D） A、500ns B、104ns C、193ns D、203ns 23、某机器4级中断，优先级由高到低为1→2→3→4。若将优先顺序修改，修改后的1级中断屏蔽字为1011,2级中断屏蔽字为1111，三级中断屏蔽字为0011，四级中断屏蔽字为0001，则修改后的优先级顺序由高到低为（C）参看作业8.26 A、1→2→3→4 B、3→2→1→4 C、1→3→4→2 D、2→1→3→4 24、某计算机有5级中断L4~L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0，其中Mi=1(0≤i≤4)表示为对Li级中断进行屏蔽。若中断优先级从高到低的顺序为 L0→L1→L2→L3→L4，且要求中断优先级从高到低顺序是 L4→L0→L2→L1→L3，则L1的中断程序中设置的中断屏蔽字（D） A、11110 B、01101 C、00011 D、01010 二、简答题 1、请简述指令周期、机器周期、时钟周期的关系？ 答：指令周期：取出并执行一条指令的时间。一般由若干个机器周期组成是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。 机器周期：是所有指令执行过程中的一个基准时间，通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定CPU周期。(也就是计算机完成一个基本操作所花费的时间)。 时钟周期：是机器主频的倒数，处理操作的最基本单位，是CPU工作的最小时间单位，也称节拍脉冲或T周期(CPU的主频) 指令周期、机器周期和时钟周期之间的关系：一个指令周期通常用若干个机器周期表示，而一个机器周期时间又包含有若干个时钟周期。每个指令周期内的机器周期数可以不等，每个机器周期内的时钟周期数也可以不等。 2、请写出取指周期、中断周期、间址周期的微操作？ 取指周期： PC-->MAR；现行指令地址--->MRA 1--->R；命令存储器读 M(MAR)--->MDR；现行指令从存储器中读至MDR MDR--->IR；现行指令--->IR OP(IR)--->CU；指令的操作码--->CU译码 (PC)+1--->PC；形成下一条指令的地址 中断周期： T0：0--->MAR；硬件关中断 T1: PC-->MDR 1--->W T2: MDR--->M(MAR) 向量地址--->PC 间址周期: T0：Ad(IR)--->MAR 1--->R T1: M(MAR)-->MDR T2: MDR--->Ad(IR) 3、请描述单重和多重中断的服务流程。 答：单中断指令设置在最后“中断返回”之前，意味着在整个中断 服务处理过程中，不能再响应其他中断源的请求。 多重中断：开中断指令设置在“保护现场”之后，意味着保护现场之后，若有更高级别的中断请求，CPU也可以响应，即再次中断现行的服务程序，转至新的中断服务程序。 两者的不同在于“开中断”的设置时间不同。 4、请画出指令周期的流程图。 在大多数情况下，CPU就是按取指—执行—再取指—再执行……的顺序自动工作的。 其定义示意图如下：

一个完整的指令周期应包括取指、间址、执行和中断四个子周期，如图8.8所示。由于间址周期和中断周期不一定包含在每个指令周期内，故图用菱形框判断一个完整的指令周期应包括取指、间址、执行和中断四个子周期，如图8.8所示。由于间址周期和中断周期不一定包含在每个指令周期内，故图用菱形框判断。 流程图：

5、请写出下图取指周期和执行周期的微操作和控制信号。作业10.22 、 三、计算题 1、某机采用微程序控制方式，微指令字长24位，采用水平型字段直接编码控制方式和断定方式（下一条微指令的地址由下址字段提供）。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。请 1）控制存储器的容量应该为？ 2）设计出微指令的具体格式？（参看例题10.5和10.6） 解：（1）控制存储器的容量为： 2^(24-3-4-4-2-3) x 24位=2^8 x 24位=256 x 24位 （2）微指令的格式如下：

2、假设指令流水线分取指（FI）、译码（ID）、执行（EX）、写回（WR）4个过程。共有10条指令连续输入此流水线。 1）画出指令的周期流程。 因为指令流水线取指FI、ID、EX、WR4个过程，所以周期流程图为：

2）画出非流水时空图。 假设一个时间单位为一个时钟周期，则每隔 4 个时钟周期才有一个输出结果,如下图：

3）画出流水线时空图。 第一条指令出结果需要 4 个时钟周期。当流水线满载时，以后每一个时钟周期可以出一个结果，即执行完一条指令：

4）假设时钟周期为100ns，求流水线的实际吞吐率。 由流水线时空图可知：在 13 个时钟周期结束时，CPU 执行完 10 条指令，故实际吞吐率为： 10/(100ns x 13) ≈ 0.77×10^7条指令/秒

5）求该流水处理器的加速比。（参看例题8.1） 答：在流水处理器中，当任务饱满时，指令不断输入流水线，不论是几级流水线，每隔一个时钟 周期都输出一个结果。 对于四级流水线而言，处理 10 条指令所需的时钟周期数为 T4 = 4 +（10 ?1）= 13。