第4章习题参考答案
1 第4章习题参考答案
1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？
答：不合理。指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。一个字符的ASCII是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。
2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。
答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。
双操作数指令
7位OP 12位操作数 12位操作数
单操作数指令
7位OP 25位操作数
无操作数指令
7位OP -
3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 9 8 7 4 3 0
OP - 目标寄存器 源寄存器
答：该指令格式及寻址方式特点如下：
(1) 单字长二地址指令。
(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。
(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。
(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
15 10 9 8 7 4 3 0
15 10 9 8 7 4 3 0
OP - 源寄存器 变址寄存器
偏移量(16位)
答：该指令格式及寻址方式特点如下：
(1) 双字长二地址指令，用于访问存储器。
期末试卷（四、五、六章）
一、选择题（每小题1分）
1 单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常需采用（C ）。
A 堆栈寻址方式 B 立即寻址方式
C 隐含寻址方式 D 间接寻址方式
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 寄存器间接寻址方式中，操作数在（B ）。
A 通用寄存器 B 主存单元 C 程序计数器 D 堆栈
4 机器指令与微指令之间的关系是（A ）。
A 用若干条微指令实现一条机器指令
B 用若干条机器指令实现一条微指令
C 用一条微指令实现一条机器指令
D 用一条机器指令实现一条微指令
5 描述多媒体CPU基本概念中，不正确的是（ D ）。
A 多媒体CPU是带有MMX技术的处理器
B MMX是一种多媒体扩展结构
C MMX指令集是一种多指令流多数据流的并行处理指令
D 多媒体CPU是以超标量结构为基础的CISC机器 6 流水线中造成控制相关的原因是执行（ A ）指令而引起。
A 条件转移 B 访内 C 算逻 D 无条件转移
7 PCI总线是一个高带宽且与处理器无关的标准总线。下面描述中不正确的是（B ）。
A 采用同步定时协议 B 采用分布式仲裁策略
C 具有自动配置能力 D 适合于低成本的小系统
8 同步控制是（ C ）。
A 只适用于CPU控制的方式
B 只适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
9 描述PCI总线中基本概念不正确的句子是（CD ）。
第1章 计算机系统结构的基本概念
解释下列术语
层次机构：按照计算机语言从低级到高级的次序，把计算机系统按功能划分成多级层次结构，每一层以一种不同的语言为特征。这些层次依次为：微程序机器级，传统机器语言机器级，汇编语言机器级，高级语言机器级，应用语言机器级等。
虚拟机：用软件实现的机器。
翻译：先用转换程序把高一级机器上的程序转换为低一级机器上等效的程序，然后再在这低一级机器上运行，实现程序的功能。
解释：对于高一级机器上的程序中的每一条语句或指令，都是转去执行低一级机器上的一段等效程序。执行完后，再去高一级机器取下一条语句或指令，再进行解释执行，如此反复，直到解释执行完整个程序。
计算机系统结构：传统机器程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。
在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
计算机组成：计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。
计算机实现：计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。
系统加速比：对系统中某部分进行改进时，改进后系统性能提高的倍数。
Amdahl定律：当对一个系统中的某个部件进行改进后，所能获得的整个系统性能的提高，受限于该部件的执行时间占总执行时间的百分比。
程序的局部性原理：程序执行时所访问的存储器地址不是随机分布的，而是相对地簇聚。包括时间局部性和空间局部性。
CPI：每条指令执行的平均时钟周期数。
测试程序套件：由各种不同的真实应用程序构成的一组测试程序，用来测试计算机在各个方面的处理性能。
存储程序计算机：冯·诺依曼结构计算机。其基本点是指令驱动。程序预先存放在计算机存储器中，机器一旦启动，就能按照程序指定的逻辑顺序执行这些程序，自动完成由程序所描述的处理工作。
计算机指令系统
1.寻址方式：指CPU指令中规定的寻找操作数所在的地址的方式。操作数： MOV AL , 05H
操作码 目的操作数 ， 源操作数 操作数引用时的字节顺序：若存放的信息是字节，则按顺序存放若存放的信息是字，则将字的低位字节存放在低地址，高位字节存放在高地址注：如果 没有特别说明，寻址方式是指源操作数的寻址方式。
2.寻址方式之一：立即寻址操作数作为立即数直接存在指令中，可为字节或字。
3.寻址方式之二：寄存器（直接）寻址操作数包含在指令规定的8位、16位寄存器中。寄存器寻址由于无需从存储器中取操作数，故执行速度快。
4.寻址方式之三：直接寻址在指令的操作码后面直接给出操作数的16位偏移地址。这个偏移地址也称为有效地址EA。操作数默认在DS段中。如果操作数在DS以外的其他段（CS,SS,ES）中，指令中必须指明段寄存器（段超越）。
5.寻址方式之四：寄存器间接寻址操作数地址的偏移量（有效地址EA）存放在寄存器中。以SI,DI, BX间接寻址，默认操作数在DS段中；以BP间接寻址，默认操作数在SS段中。
6.寻址方式之五：基址寻址基址寻址将规定的基址寄存器的内容加上指令中给出的偏移量，即可得到操作数的有效地址。基址寄存器包括基址寄存器BX和基址指针寄存器BP。
7.寻址方式之六：变址寻址变址寻址将规定的变址寄存器的内容加上指令中给出的偏移量，即可得到操作数的有效地址。变址寄存器包括源变址寄存器SI和目的变址寄存器DI。
8.寻址方式之七：基址-变址寻址指令中规定一个基址寄存器和一个变址寄存器，同时还给出一个8位或16位偏移量，将三者的内容相加得到操作数的有效地址。
