计算机组成原理-考研试题(北京航空航天大学 1998年指令格式)

问答题（1998年北京航空航天大学）

某机器指令长度为16位，地址码长度都为6位，包含单地址指令、双地址指令和无地址指令，试问单地址指令最多能有多少条，此时双地址指令和无地址指令各为多少条？

答案解析

单地址指令最多能有（2⁴-1）×2⁶-1=959条。

此时双地址指令只有1条，无地址指令最多可有2⁶=64条。

讨论

计算机组成原理

在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目的是【】。

某计算机的指令系统字长为16位，采用扩展操作码，操作数地址需要4位。该指令系统已有三地址指令M条，二地址指令N条，没有零地址指令，问系统最多还有多少条一地址指令？

某指令系统字长16位，每个操作数的地址码长6位。设系统有无操作数、单操作数和双操作数3类。若双操作数指令有M条，无操作数指令有N条，问单操作数指令最多可能有多少条？

某计算机的字长16位，设有单地址指令和双地址指令两类，若每个地址字段均为6位，且双地址指令有X类，问单地址指令最多可以有多少类？

寻址的最终目的是__________。

假定指令系统有m条指令，指令操作码的位数为N位，则N至少应等于__________。

零地址的运算类指令在指令格式中不给出操作数地址，参加运算的两个操作数来自【】。

设某计算机采用单地址格式，指令和数据的长度均为4个字节，存储系统由Cache和主存组成，Cache的存取周期为40μs，命中率为90%。若程序中访存指令（访问存储系统以存取数据）占80%，且机器运行程序的速度为每秒400万条指令。试问该主存的供数率是多少？又若不配置Cache，在同样的机器速度下，主存的供数率是多少？

某机主存的读写周期为1μs。今采用增设Cache方案和采用多体交叉存取方案来使其有效访问周期减少到0.2μs，试问：① 设Cache的命中率为90%，则Cache的读写周期应为多少才能满足要求？② 设在多体交叉存取访问时，产生存储体访问冲突的概率为10%，则应有多少存储体并行工作才能满足要求？

解决多处理机系统中各Cache数据一致性问题的主要方法有软件方法、采用总线监测机制和采用__________方法。

指令系统

某机主存容量为4Mx16，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等6种寻址方式，试回答:(1)画出一地址指令格式，并指出各字段的作用；(2)该指令直接寻址的最大范围;(3)一次间址和多次间址的寻址范围；(4)立即数的范围(十进制数表示):(5)相对寻址的位移量(十进制数表示)；(6)上述6种寻址方式的指令哪一种执行时间最短?哪一种最长?为什么?哪一种便子程序浮动?哪一种最适合处理数组问题?

某机器有一个标志寄存器，其中有进位/借位标志CF、零标志ZF、符号标志SF和溢出标志OF，条件转移指令bgt（无符号整数比较大于时转移）的转移条件是【】。

某运算类型指令中有一个地址码为通用寄存器编号，对应通用寄存器中存放的是操作数或操作数地址，CPU 区分两者的依据是【】。

指令INCB-(R5)是一自减型寻址方式字节操作数指令，其寻址过程是先R5←(R5)-1，然后计算EA=(R5)，指令操作是加1操作。若指令执行前，16位寄存器R5的内容为(R5)=010046，内存以下字地址单元的内容（010044）=100000，（010046）=010000。指令执行后，寄存器和内存单元的内容有什么变化。（题中所有数据都是采用八进制数据。）

已知某机器字长16位，主存按字编址，其双操作数指令格式为：其中OP为操作码，R为通用寄存器地址，试问下列寻址方式能访问的最大主存区为多少机器字？（1）D为立即数：__________。（2）D为主存直接地址：__________。（3）D为主存间接地址：__________。（4）D为变地址形式地址，变址寄存器为R1（字长16位）：__________。

何谓变址寻址、基址寻址？两者有何区别？

对于自底向上生成的堆栈，若栈指针指向栈顶满单元，进栈时应做__________。

按照【】，可将计算机分为RSC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)。

偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址。下列寻址方式中，不属于偏移寻址的是【】。

假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H；地址1000H中的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是【】。

指令格式

在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目地是【】。

试设计出计算机指令系统中8种指令操作，使得指令操作集合具有基本算术运算、逻辑运算和控制功能的完备性，并加以简要说明。

某台计算机字长为16位，主存容量64kB，采用单字长地址指令，共64条指令，系统有4个通用寄存器R0、R1、R2、R3，试用4种寻址方式（寄存器直接寻址、存储器直接寻址、基址寻址、间接寻址）设计指令格式（通用存储器都为16位）。

地址码的长度不仅与主存容量有关，而且与__________有关。

单地址指令中实实现两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常采用__________寻址方式。

零地址运算指令的操作数来自__________。

计算机系统的三级存储器结构指的是_________、_________和_________。

某计算机的存储系统是由Cache、主存和磁盘组成的虚拟存储系统。若一字在Cache中，访问它需要时间T1ns；若字不在主存中，将其从磁盘装入主存需要T2ns，主存访问时间为T3ns，若Cache的命中率为p1，主存命中率为p2，求出该存储系统的平均字访问时间。

评价磁记录方式的基本因素一般有__________、__________和__________。

解释简化名词：PCI