计算机组成原理-等级考试试题(程序员软考 2017年秋 CPU的组成和功能)

单项选择（2017年秋程序员软考）

CPU中设置了多个寄存器，其中，【】用于保存待执行指令的地址。

A、通用寄存器

B、程序计数器

C、指寄存器

D、地址寄存器

答案解析

B

【解析】

CPU中主要部件有运算单元、控制单元和寄存器组，其中的某些寄存器具有专门作用。地址寄存器通常用来暂存待访问(数据)内存单元的地址，指令寄存器暂存正在执行的指令，程序计数器用来暂存待执行指令的地址，大多数通用寄存器用来暂存数据。

讨论

计算机组成原理

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【】。

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【】。

某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成：第1字节为操作码字段，第2字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节 PC 自动加 1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目标地址是【】。

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【】。

下列选项中，能引起外部中断的事件是【】

某计算机的指令流水线由四个功能段组成。已知指令流经各功能段的时间(忽略各功能段之间的缓存时间) 分别为 90ns、80ns、70ns 和 60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是【】。

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?

假定我们有一台计算机，如果所有的Cache 访问都命中的话，它的CPI是2.0。唯一的数据访问指令是Store和Load，它们占指令总数的40%，不命中的损失是25个时钟周期，不命中率是2%。如果所有的指令访问Cache都命中的话，那么机器的速度是存在Cache不命中的多少倍？

某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作，其他指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占比例及CPI为：逻辑指令：CPI为1，占比43%Load指令：CPI为2，占比21%Store指令：CPI为2，占比12%转移指令：CPI为2，占比24%① 求上述情况下的平均CPI；② 假设程序由M条指令组成。算术逻辑运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算术逻辑指令执行前用Load指令从存储器取到寄存器中。因此有人建议增加另一种算术逻辑指令，其特点是一个操作数取自寄存器，另一个操作数取自存储顺，即寄存器-存储器型，假设这种指令的CPI等于2，同时，转移指令的CPI变为3。求新指令系统的平均CPI。

某计算机系统采用浮点运算部件后，使浮点运算速度提高到原来的20倍，而系统运行一个程序的整体性能提高到原来的5倍，试计算该程序中浮点操作所占用的比例。

中央处理机

在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是【】。

组合逻辑控制器中，微操作控制信号的形成与哪些信号有关？

微程序控制和组合逻辑控制哪一种速度更快？为什么？

什么是指令周期、机器周期（CPU周期）和T周期？指令的解释有哪3种控制方式？

给定运算部件和微指令格式如图所示。微指令的5位代码为“1”时分别执行下列传送动作，为“0”时不送。a. 寄存器A的内容送半加器；b. 寄存器B的内容送半加器；c. 寄存器C的内容送半加器；d. 寄存器D的内容送寄存器A；e. 寄存器D的内容送寄存器B规定每条微指令执行结束前，半加器结果自动送往寄存器C。请编写一个微程序使A、B两个寄存器的内容互换。

已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器的容量为1024×48位。微程序可在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共有4个（直接控制），微程序采用水平格式，如图所示。（1）微指令中的3个字段分别应为多少位？为什么？（2）画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑图。

简述微程序控制器和组合逻辑控制器的异同点。在微程序控制器中，微程序计数器μPC可以用具有计数（加1）功能的微地址寄存器μMAR代替，试问程序计数器PC是否可以用具有计数功能的存储器地址寄存器MAR代替？为什么？

影响并行加法器速度的关键因素是__________。

运算器的基本功能是实现__________和__________运算。

运算器虽由许多部件组成，但核心部件是【】。

CPU的组成和功能

中央处理器中有哪几个主要寄存器？试说明它们的作用。

Intel【】是一个具有16位数据总线的32位CPU。

衡量计算机的性能指标主要有哪些（举主要3项指标）？并说明为什么？

结合计算机的组成与结构，详细说明一条机器指令的执行过程。

一台计算机由运算器、存储器、输入输出设备和控制器4大部分组成，试画出以运算器为中心的系统结构和以存储器为中心的系统结构示意图。

直接转移指令执行时，是将指令中的地址送入【】。

CPU中不包括【】

CPU中用于暂时存放操作数和中间运算结果的是【】。

CPU是一块超大规模的集成电路，主要包含【】等部件。

CPU执行指令时，先根据【】的内容从内存读取指令，然后译码并执行。