1. 填空題（1）寄存器尋址方式中，指令的地址碼部分給出 寄存器號 ，操作碼在 寄存器 中；直接尋址方式指令中，直接給出 操作數(shù)的地址 ，需訪問 主存 一次可獲得操作數(shù)；存儲(chǔ)器間接尋址方式指令中給出的

1. 填空題

（1）寄存器尋址方式中，指令的地址碼部分給出 寄存器號 ，操作碼在 寄存器 中；直接尋址方式指令中，直接給出 操作數(shù)的地址 ，需訪問 主存 一次可獲得操作數(shù)；存儲(chǔ)器間接尋址方式指令中給出的是 操作數(shù) 所在的存儲(chǔ)器地址，CPU 需要訪問內(nèi)存 2 次才能獲得操作數(shù)。

（2）指令的編碼將指令分成 操作碼 和 操作數(shù)地址碼 等字段。

（3）CPU 中，保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器為 指令寄存器 ，保存下一條指令地址的寄存器為 程序計(jì)數(shù)器PC ，保存CPU 訪存地址的寄存器為 地址寄存器（AR ） 。

（4）某機(jī)采用三地址格式指令，共能完成50種操作，某機(jī)器可在1K 地址范圍內(nèi)直接尋址，則指令字長應(yīng)取 36 位，其中操作碼 6 位，地址碼 30 位。

（5）變址尋址和基址尋址的區(qū)別是：在基址尋址中，基址寄存器提供 基址 ，指令提供 位移量 ；而在變址尋址中，變址寄存器提供 ？ ，指令提供 ？ 。

（6）設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一字節(jié)為操作碼，第二字節(jié)是位移量（用補(bǔ)碼表示），每當(dāng)CPU 從存儲(chǔ)器取出一個(gè)字節(jié)時(shí)，即自動(dòng)完成（PC ） 1=PC。設(shè)當(dāng)前指令地址為3008H ，要求轉(zhuǎn)移到300FH ，則該轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容為 00000111 。若當(dāng)前指令地址為300FH ，要求轉(zhuǎn)移到3004H, 則該轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容為 11110101 。

7. 有一個(gè)處理機(jī)共有10條指令，各指令的使用頻度分別為0.25，0.2，0.1，0.12，0.1，0.09，0.05，0.04，0.03，0.02，請分別用固定長編碼，Huffman 編碼和2/8擴(kuò)展編碼進(jìn)行編碼。 解：

固定長編碼：

Huffman 編碼：

11. 某處理機(jī)的指令有雙地址，單地址和零地址3類，地址字段的長度為3位，整個(gè)指令字長為16位，則最多可以有多少條雙地址指令？可以最多有多少條單地址指令？ 解：

最多有210條雙地址指令；

最多有（210-1）*23條單地址指令

14. 假設(shè)某計(jì)算機(jī)指令字長度為32位，具有二地址，一地址，零地址3種指令格式，每個(gè)操作數(shù)地址規(guī)定用8位表示，若操作碼字段固定為8位，現(xiàn)已設(shè)計(jì)出K 條二地址指令，L 條零地址指令，那么這臺計(jì)算機(jī)最多能設(shè)計(jì)出多少條單地址指令？

解：

28-K-L

18. 某計(jì)算機(jī)指令字長為16位，采用擴(kuò)展操作數(shù)，操作數(shù)地址需4位，該指令已有三地址指令M 條，二地址指令N 條，沒有零地址指令，問最多還可有多少條一地址指令？ 解：

三地址最多24；二地址最多（24-M ）*24；

最多有（（24-M ）*24-N ）*24條一地址指令

1. 填空題

（1）微程序控制器的核心部件是存儲(chǔ)微程序的 控制存儲(chǔ)器 , 它一般用 只讀存儲(chǔ)器 構(gòu)成。

（2）控制器在生成各種控制信號時(shí), 必須按照一定的 順序 進(jìn)行, 以便對各種操作實(shí)施時(shí)間

上的控制。

（3）CPU 中, 保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器為 指令寄存器（IR ） , 保存下一條指令地址的寄存器為 程序計(jì)數(shù)器（PC ） , 保存CPU 訪存地址的寄存器為 地址寄存器（AR ） 。

（4）微指令格式可分為 水平 型和 垂直 型兩類, 其中 垂直 型微指令用較長的微程序結(jié)構(gòu)換取較短的微指令結(jié)構(gòu)。

（5）在微型計(jì)算機(jī)中,CPU 從主存取出一條指令并執(zhí)行該指令的時(shí)間叫 指令周期 , 它通常包含若干個(gè) 機(jī)器周期 , 而后者又包含若干個(gè) 時(shí)鐘周期 ，組成多級時(shí)序系統(tǒng)。

2.CPU 中包含哪些基本的寄存器? 分別起什么樣的作用？

通用寄存器（GR ）：功能不唯一，可由程序設(shè)計(jì)者根據(jù)需要進(jìn)行指定，如存放原始數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果，作為變址寄存器，計(jì)數(shù)器等。

程序計(jì)數(shù)器（PC ）：自動(dòng)取出指令并執(zhí)行

指令寄存器（IR ）：存放當(dāng)前執(zhí)行的指令

地址寄存器（AR ）：暫時(shí)存放當(dāng)前CPU 所訪問的內(nèi)存單元的地址

數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR ）：暫時(shí)存放由主存讀出的一條指令或一個(gè)數(shù)據(jù)字

狀態(tài)條件寄存器（PSW ）：用于保存由算術(shù)指令和邏輯指令運(yùn)行或測試的結(jié)果建立的各種條件碼內(nèi)容

4. 控制器中一般包含哪些基本部件？每個(gè)部件的功能是什么？

①程序計(jì)數(shù)器（PC ）：

②指令寄存器（IR ）：

③指令譯碼器（ID ）：分析操作碼，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號提供給控制單元。

④地址形成部件：根據(jù)不同的尋址方式來形成操作數(shù)的有效地址。

⑤脈沖源：產(chǎn)生一定頻率和寬度的時(shí)鐘脈沖信號作為整個(gè)機(jī)器的時(shí)鐘脈沖。

⑥啟停線路：保證可靠地送出或封鎖時(shí)鐘脈沖，控制時(shí)序信號的發(fā)生或停止，從而啟動(dòng)機(jī)器或使之停機(jī)。

⑦節(jié)拍信號發(fā)生器：用于將脈沖源產(chǎn)生的脈沖信號轉(zhuǎn)換為各個(gè)機(jī)器周期中所需的節(jié)拍信號，控制計(jì)算機(jī)完成每一步操作。

⑧控制單元（CU ）：根據(jù)當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的需要，以及其他有關(guān)的因素，產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)序控制信號，并根據(jù)被控功能部件的反饋信號調(diào)整時(shí)序控制信號。

⑨中斷控制邏輯：控制中斷處理的硬件邏輯

7. 程序和微程序，機(jī)器指令和微指令，主存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器這幾個(gè)概念有何區(qū)別？

（1）程序和微程序。程序是由程序員編寫的，由指令組成，而微程序用以控制指令的執(zhí)行，它是由微指令組成的。

（2）機(jī)器指令和微指令。機(jī)器指令是把程序員編寫的程序經(jīng)編譯以后成為機(jī)器能執(zhí)行的以二進(jìn)制碼形式表示的指令；在微程序控制的計(jì)算機(jī)中通過執(zhí)行一串微指令完成一條指令的功能。

（3）主存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器。主存儲(chǔ)器用來存放程序和數(shù)據(jù)，在運(yùn)行程序時(shí)，CPU 從主存儲(chǔ)器取指令和存取數(shù)據(jù)，一般由隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 構(gòu)成?？刂拼鎯?chǔ)器用來存放微程序，用以解釋指令的執(zhí)行，一般由只讀存儲(chǔ)器ROM 構(gòu)成

8. 指令和數(shù)據(jù)均放在內(nèi)存中，從形式上看，它們都是二進(jìn)制編碼，如何區(qū)分當(dāng)前所讀取的是指令還是數(shù)據(jù)，兩種情況下對訪存結(jié)果的處理有何差異？

答：取指周期從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器，由控制器解釋從而發(fā)出一系列微操作信號；而執(zhí)行周期從內(nèi)存讀出或送入內(nèi)存的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運(yùn)算器，或者由運(yùn)算器流向內(nèi)存。

11. 水平型微指令和垂直型微指令有何差異？

水平型指令：一條微指令中定義并執(zhí)行多個(gè)并行微操作的微指令。并行操作能力強(qiáng)，效率高，靈活性強(qiáng)，執(zhí)行一條機(jī)器指令時(shí)所需的微指令數(shù)量少，執(zhí)行速度快，字長較長。

垂直型指令：在微指令中設(shè)置微操作碼字段，采用微操作碼編譯法，由微操作碼規(guī)定微指令的功能。并行操作能力低，效率低，執(zhí)行一條機(jī)器指令時(shí)所需的微指令數(shù)量多，執(zhí)行速度長，字長較短，簡單易用。

13. 某機(jī)采用微程序控制方式，水平型編碼控制的微指令格式，共有微命令30個(gè)，構(gòu)成4個(gè)互斥類，各包含5個(gè)，8個(gè)，14個(gè)和3個(gè)微命令，外部條件3個(gè)。

（1）若采用字段直接編碼方式和直接控制方式，微指令的操作控制字段各取幾位？

（2）假設(shè)微指令字長為24位，設(shè)計(jì)出微指令的具體格式。

（3）在（2）的情況下，控制存儲(chǔ)器允許的最大容量為多少？

解：

（1）字段直接編碼方式：3 4 4 2=13

直接控制方式：30

（2）采用水平型微指令格式，控制字段13位，外部條件3個(gè), 采用斷定方式需2位控制位，下地址字段長度為24-13-2=9位；

（3）控制存儲(chǔ)器的容量為512*24位。

14. 已知某計(jì)算機(jī)有80條指令，平均每條指令由12條微指令組成，其中有一條取指微指令是所有指令公用的，設(shè)指令長度為32位，請計(jì)算出控制存儲(chǔ)器容量。

解：

（80*11 1）*32=880*32

控制存儲(chǔ)器可選的容量為1024*32位

15. 某機(jī)采用微程序控制方式，其控制端容量為1024*48位。微指令字長48位，微程序可在整個(gè)控制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制程序轉(zhuǎn)移條件共有4個(gè)（直接控制），微指令采用水平型格式，如圖5.25所示。

圖5.25 習(xí)題15圖

（1）微指令中3個(gè)字段分別為多少位？

（2）畫出圍繞這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。

解：

（1）控制字段：48-2-10=36位 判別測試字段：2位 下地址字段：10位

（2）

17. 某機(jī)器有8條微指令，10種控制信號，每條微指令發(fā)出的控制信號如表5.5所示。假設(shè)

微指令的控制字段為8位，試給出控制字段的設(shè)計(jì)方案。

表5.5 習(xí)題17的每條微指令發(fā)出的控制信號

解：

{e,f,h}和{b,g,j}構(gòu)成兩個(gè)互斥類，采用字段直接編譯法。 a,c,d,i 采用直接控制法。 具體設(shè)計(jì)如下圖：

h:11

j:11

20. 設(shè)某機(jī)配有A,B,C 3臺設(shè)備，其優(yōu)先順序是A>B>C，為改變中斷處理次序，將它們的屏蔽字分別設(shè)置為如表6.6所示。

表6.6 習(xí)題20的設(shè)備屏蔽字

請?jiān)趫D6.55中的時(shí)間軸給出的設(shè)備請求中斷的時(shí)刻，畫出CPU 執(zhí)行程序的軌跡。設(shè)A ，B ，C 中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間均為20μs

。

圖6.55 習(xí)題20圖