CPU

CPU一、填空题1、目前CPU包括控制器、运算器和cache。

2、CPU的四个功能是：指令控制、操作控制、时间控制、数据加工。

3、CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为指令寄存器IR，保存下一条指令地址的寄存器为程序计数器PC，保存CPU访存地址的寄存器为内存地址寄存器MAR。

4、CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫做指令周期，它常用若干个机器周期来表示，而后者又包含若干个时钟周期。

5、运算器进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，所有它是执行部件。

6、在程序执行过程中，控制器控制计算机的运行总是处于取指令、分析指令和执行指令的循环之中。

7、顺序执行时PC的值自动加1，遇到转移和调用指令时，后续指令的地址是从指令寄存器的地址字段取得的。

8、CPU中用于存放当前正在执行的指令并为指令译码器提供信息的部件是指令寄存器IR。

9、状态寄存器是由各种状态标志位拼成的寄存器，如进位标志、溢出标志等。

10、控制器由于设计的方法的不同可分为组合逻辑控制器和微程序控制器。

11、控制器在生成各种控制信号时，必须按照一定的时序进行，以便对各种操作实施时间上的控制。

12、控制器发出的控制信号是空间因素和时间因素的函数，前者是指操作在什么条件下进行，后者是指操作在什么时候进行。

13、在微程序控制中，计算机执行一条指令的过程就是依次执行一个确定的微程序（微指令序列）的过程。

14、组合逻辑控制器又称为硬连线控制器，是由门电路组成的，它可以根据不同的指令产生不同的控制信号。

15、微程序控制器的核心部件是存储微程序的控制存储器，它一般是由只读存储器构成。

16、由于数据通路之间的结构关系，微操作可分为相容性和相斥性两种。

17、微程序入口地址是译码器根据指令的操作码产生的。

18、微指令的编码表示法是把一组相斥的微指令信号编码在一起。

19、微指令执行时，产生后续微地址的方法主要有：直接由微指令的下地址字段指出、根据机器指令的操作码形成。

20、微指令的格式可分为水平型微指令和垂直型微指令两类。

21、如果控制存储器使用的是EPROM等可擦写的只读存储器，从而实现运行不同软件时使用不同的微程序，那么这种微程序称为动态微程序。

22、一条转移指令的操作过程包括取指令、指令译码和计算地址三部分。

23、任何指令周期的第一步必定是取址周期。

24、微指令中的顺序控制部分用来决定下一条微指令的地址25、计算机中执行一条指令的机器周期可以是相同的，也可以是不同的，前者是指在一个周期中含有的节拍数相同。

26、指令执行过程中，DBUS到MDR到IR所完成的功能是将从存储器中读出的指令经数据总线送入存储器数据寄存器，在通过内部总线送入指令寄存器。

27、一条指令的执行可以与一段微指令构成的微程序相对应。

微指令可由一系列微命令组成。

28、控制器的功能是根据指令操作码和时序信号来产生各种操作控制信号，从而完成取指令和执行指令的控制。

29、一般而言，CPU至少有PC、IR、MAR、MDR、PSW和累加器六个寄存器。

30、在同一微周期中不可能同时出现的微命令，称之为互斥的微命令；在同一微周期中可以同时出现的微命令，称之为相容的微命令。

显然，相容的微命令不能放在一起译码。

31、微程序设计技术是利用软件（程序存储）方法设计控制单元的一门技术。

二、选择题1、CPU内通用寄存器的位数取决于（B ）。

A.存储器容量B.机器字长C.指令的长度D.CPU的管脚数2、CPU组成中不包括（D ）。

A.指令寄存器B.指令译码器C.地址寄存器D.地址译码器3、程序计数器PC属于（B ）。

A.运算器B.控制器C.存储器D.I/O接口4、计算机主频的周期是指（B）。

A.指令周期B.时钟周期C.CPU周期D.存取周期5、以硬连线方式构成的控制器也称为（A）。

A.组合逻辑控制器B.微程序控制器C.存储逻辑控制器D.运算器6、直接转移指令的功能是将指令的地址代码送入（C）。

A.累加器B.地址寄存器C.程序计数器D.存储器7、一节拍脉冲持续的时间长短是（C）。

A.指令周期B.机器周期C.时钟周期D.以上都不对8、运算器的通用寄存器可充当累加器的（D）。

A.仅一个B.有二个C.有四个D.不少于一个9、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上执行这条指令的时间。

D.时钟周期时间。

10、在CPU中，跟踪后续指令地址的寄存器是（B）。

A.指令寄存器B.程序计数器C.地址寄存器D.PSW11、PSW用来存放（D）。

A.算术运算结果B.逻辑运算结果C.运算类型D.算术、逻辑运算及测试指令的结果状态12、微程序存放在（A）中。

A.控制存储器B.RAMC.指令寄存器D.内存储器13、与微指令的执行周期对应的是（A）。

A.指令周期B.机器周期C.节拍周期D.时钟周期14、在微程序控制器中，机器指令和微指令的关系是（C）。

A.每一条机器指令有一条微指令来执行。

B.一条微指令头若干条机器指令组成。

C.每一条机器指令由一段用微指令组成的微程序来解释执行。

D.一段微程序由一条机器指令来执行。

15、将微程序存储在ROM中不加修改的控制器属于（C）。

A.组合逻辑控制器B.动态微程序控制器C.静态微程序控制器16、关于微指令的编码方式，下面叙述正确的是（B）。

A.直接表示法和编码表示法不影响微指令的长度。

B.一般情况下，直接表示法的微指令位数多。

C.一般情况下，编码表示法的微指令位数多。

D.以上都不对。

17、在计算机中，存放微指令的控制存储器隶属于（D）。

A.外存B.高速缓存C.内存D.CPU18、微指令格式分为水平型和垂直型，水平型位数（B），用它编写的微程序（D）。

A.较少B.较多C.较长D.较短19、异步控制常作为（A）的主要控制方式。

A.单总线结构计算机中访问主存和外围设备时。

B.微型机的CPU控制中。

C.组合逻辑控制的CPU中D.微程序控制器中20、水平型微指令和垂直型微指令相比，（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.两者都是一次完成多个操作。

三、判断题1、在主机中，只有内存能存放数据。

错，寄存器也能存放数据。

2、一个指令周期由若干个机器周期组成。

对3、非访存指令不需从内存中取操作数，也不需将目的操作数存放到内存，因此这类指令的执行不需地址寄存器参与工作。

错，取指操作需要地址寄存器参与工作。

4、与微程序控制器相比，组合逻辑控制器的速度较快。

对5、控制存储器是用来存放微程序的存储器，它应该比主存速度快。

对6、机器的主频最快，机器的速度就最快。

错，计算机的运算速度首先和主频有关，主频越高运算速度就越快。

其次是字长，字长越长，单位时间内完成的数据运算就越多，运算速度就越快。

最后，是计算机的体系结构，体系结构合理，同样器件的整机速度就快。

四、简答题1、计算机内部有哪两股信息在流动？它们彼此之间有什么关系？答：一股是控制信息，即操作命令，器发源地是控制器，它分散流向各个部件；一股是数据信息，它受控制信息的控制，从一个部件流向另一个部件，边流动边加工处理。

2、如何区分数据信息和控制信息？答：指令和数据统统放在内存中，从形式上看，它们都是二进制编码，似乎很难分清哪些是指令字，哪些是数据字，然而控制器完全可以分辨它们。

一般来将，取指周期从内存读出的信息流是指令流，它流向控制器，由控制器解释从而发出一系列微操作信号；而执行周期从内存读出或送入内存的信息流是数据流，它由内存流向运算器，或者由运算器流向内存。

3、微程序控制器有何特点？答：与组合逻辑控制器比较，微程序控制器具有规整性、可扩展性等优点，是一种用软件方法来设计硬件的技术。

它可实现复杂指令的操作控制，且极具灵活性，可方便地增加和修改指令。

4、控制器地控制方式解决什么问题？有哪几种基本控制方式？答：计算机地基本工作是由指令控制。

指令地操作不仅涉及CPU内部，还涉及内存和I/O接口。

另外，指令地繁简程度不同，所需要的执行时间也有很大差异。

如何根据具体情况实施不同的控制，就是控制方式所要解决的问题。

控制器有三种基本控制方式：同步控制、异步控制和联合控制。

5、什么是指令？什么是微指令？二者有什么关系？答：指令是机器指令的简称，是计算机硬件能够直接识别和执行的操作命令。

控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令。

.计算机的指令有微指令,机器指令和宏指令之分.微指令是微程序级的命令,它属于硬件;宏指令是由若干条机器指令组成的软件指令,它属于软件;而机器指令则介于微指令与宏指令之间,通常简称为指令,每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作.一台计算机支持(或称使用)的全部指令构成该机的指令系统.指令系统直接与计算机系统的性能和硬件结构的复杂程度等密切相关,它是设计一台计算机的起始点和基本依据。

6、机器指令包括哪两个基本要素？微指令又包括哪两个基本要素？程序靠什么实现顺序执行？靠什么实现转移？微程序中顺序执行和转移依靠什么方法？答：机器指令通常由操作码和操作数两部分组成，操作码指出该指令所要完成的操作，即指令的功能，操作数指出参与运算的对象，以及运算结果所存放的位置等。

微指令的格式大体分成两类:水平型微指令和垂直型微指令。

程序靠指令的操作码来实现执行，操作数来实现转移。

在微程序控制的计算机中，将由同时发出的控制信号所执行的一组微操作称为微指令。

所以微指令就是把同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。

将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。

若干条微指令可以构成一个微程序，而一个微程序就对应了一条机器指令。

因此，一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。

简言之，一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。

7、在组合逻辑控制器中，，指令寄存器提供哪些与微操作命令形成有关的信息？时序部件提供哪些信号？它们在微命令形成中起什么作用？为什么微命令的形成与状态信息（PSW中的标志位）有关？答：指令寄存器（IR ）用来保存当前正在执行的一条指令。

当执行一条指令时，先把它从内存取到数据寄存器（DR）中，然后再传送至IR。

指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数字组成。

为了执行任何给定的指令，必须对操作码进行测试，以便识别所要求的操作。

指令译码器就是做这项工作的。

指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。

操作码一经译码后，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。

在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。

一般的微指令格式由操作控制和顺序控制两部分构成。

操作控制部分用来发出管理和指挥全机工作的控制信号。