第五章 中央处理器 习题课

• 一、选择题 • 7、广泛应用于IBM PC中的Intel 8088 CPU是（ ）。 • A. 8位微处理器；B. 16位微处理器； • C. 准16位微处理器。 • 8、广泛应用于IBM PC中的Intel 8086 CPU是（ ）。 • A. 16位微处理器；B. 准16位微处理器； • C. 准32位微处理器。 • 9、Intel 80386是32位微处理器， Intel 80486是（ ）位微处理器。 • A. 16； B. 32； C. 64。
XXX
3位
X X
2位 01：+ 10：11：M
X X
2位 01：R 10：L 11：V
X
X X X X
1位 4位 1：+1 0001：PCout
001：PC → B 010：R1 →B 011：R1 →B 100：R2→B 101：R2 →B 110：R3 →B 111：R3 →B
0010：PCin 0011：R1out 0100：R1in 0101：R2out 0110：R2in 0111：R3out 1000：R3in
• 6、设有一运算器通路如下图所示。假设操作 数a和b（均为补码）已分别放在通用寄存器 R1和R2中，ALU有+、-、M（传送）三种操 作功能。 • 试回答： • （1）指出相容性微操作和相斥性微操作； • （2）采用编码控制方式（字段直接译码法） 设计适用于此运算器的微指令格式； • （3）画出计算（1/2）（a-b）→R2的微程序 流程图，试问执行周期需要几条微指令？ • （4）按设计的微指令格式，写出（3）要求 的微代码。
• • • • • •
一、选择题 4、下列说法中（ ）是正确的。 A. 指令周期等于机器周期； B. 指令周期大于机器周期； C. 指令周期是机器周期的两倍。 5、微程序控制器中，机器指令与微指令 的关系是（ ）。 • A. 每一条机器指令由一条微指令来执行； • B. 每一条机器指令由一段用微指令编成 的微程序来解释执行； • C . 一段机器指令组成的程序可由一个微 程序来执行。
6、在CPU中，指令寄存器的作用是（A），其 位数取决于（B）；程序计数器的作用是 （C），其位数取决于（D）。 7、通常控制器的设计可分为（A）和（B）两 大类，相对应的控制器结构就有（C）式和 （D）式，前者采用的核心器件是（E），后 者采用的核心器件是（F）。 • 8、CPU中至少要有如下六类寄存器：（A） 寄存器，（B）计数器，（C）寄存器，（D） 寄存器，（E）寄存器，（F）寄存器。 • 9、控制器主要包括（A）、（B）、（C）、 （D）和（E）。
• 5、比较组合逻辑控制器和微程序控制器的设 计思想。 • 解答：组合逻辑控制器的设计思想主要是采 用硬布线逻辑—— • 首先根据指令系统，写出对应机器指令的全 部微操作及其节拍安排，然后列出操作时间 表，再写出每一种微操作的逻辑表达式，化 简后画出相应的逻辑图，即完成了设计； • 这种逻辑电路主要是由门电路构成的复杂树 型网络，一旦构成后，除非重新设计和物理 上对它重新接线，否则要增加新的控制功能 是不可能的。
• B选通门的任一控制信号与A选通门的控制信 号； • ALU的任一信号与加1控制信号； • 寄存器的四个输入控制信号； • 五组控制信号中组与组之间是相容的。 • （2）采用字段直接译码法设计微指令格式如 下（不包括顺序控制部分）：
XXX
3位
001：MDR → A 010：R1 →A 011：R2 →A 100：R3 → A
• 三、判断题 • 1、运算器中的累加器没有加法器功能，有寄 存器功能。 • 2、通用寄存器只能存放数据，不能存放地址。 • 3、通用寄存器可以存放数据和地址，还可以 用做指令寄存器IR和程序计数器PC。 • 4、在取指令操作完成之后，PC中存放的是 下一条实际执行的指令的地址。 • 5、取指令操作不受指令的操作码控制。 • 6、控存用来存放微程序和数据。
右移R 左移L 直送V
移位器 ALU +1
B选通门 （与或门） 非逻辑
PC→B R1→B R1→B R2→B R2→B R3→B R3→B
+ M
MDR→A R1→A R2→A R3→A PCout
-
A选通门 （与或门）
PCin R1out R1 in R2out R2n R3out R3 in
PC R1 R2 R3
• 四、综合题 • 1、设计一个能产生5个机器周期的时序电路， 假设完成每条指令功能的时间均为5个机器周 期。 T5 T2 T3 T4 T1
S D 1 CP 0 R D 1 CP 0 D 1 CP 0 D 1 CP 0 D 1 CP 0
CP
总清
• 2、画出组合逻辑控制器框图，根据指令处理 过程，结合有关部件说明控制器的工作原理。 • 解答：组合逻辑控制器框图如下。 • 完成一条指令经过取指阶段和执行阶段——
……
uIR微命令控制 顺序控制
微地址 形成部件
状态条件
CM
中断系统
控制台
uAR
时序电路
• 4、比较组合逻辑控制器和微程序控制器的组 成。 • 解答要点：结合以上三、四题的答图，可见 两种控制器组成上的相同之处是： • 均有PC，IR，时序电路，中断机构及状态条 件。 • 不同之处主要是操作控制器即微操作命令序 列的形成部件不同：组合逻辑控制器的核心 部件是门电路，微程序控制器的核心部件是 控制存储器ROM。 • ——加上PLA控制器如何解答。
• 一、选择题 • 6、微指令执行的顺序控制问题，实际上 是如何确定下一条微指令的地址的问题， 通常用的一种方法是断定方式，其基本 思想是（ ）。 • A. 用微程序计数器来产生后继微指令地 址； • B. 通过指令中指定一个专门字段来产生 后继微指令地址； • C. 由设计者在微指令代码中指定，或者 由设计者指定的判别测试字段控制产生 后继微指令地址。
0010：PCin 0011：R1out 0100：R1in 0101：R2out 0110：R2in 0111：R3out 1000：R3in
010 101 01 01 1 0110
• 一、选择题 • 10、用PLA器件设计的控制器称为PLA控 制器，从技术实现的途径来看，PLA控制 器是一种（ ）。 • A. 用存储逻辑技术设计的控制器； • B. 用组合逻辑技术设计的控制器； • C. 用组合逻辑技术和存储逻辑技术设计 的控制器。 • 11、指令寄存器的位数取决于（ ）。 • A. 存储器的容量； • B. 指令字长； • C. 机器字长。
• 10、时序信号产生器提供机器所需的（A）时 序信号，在组合逻辑控制器中，时序信号常 采用（B）三级体制；在微程序控制器中，常 采用（C）二级体制。 • 11、硬联线控制器设计的基本思想是：某一 （A）控制信号是（B）译码输出、（C）信 号、（D）信号的函数。 • 12、微程序设计技术是利用（A）方法设计 （B）的一门技术，具有（C）等一系列优点。 • 13、微程序控制器主要由（A）、（B）、 （C）三大部分组成，其中A是只读型存储器， 它用来存放（D）。
• 微程序控制器的设计思想是采用存储逻辑— — • 首先根据指令系统，写出对应所有机器指令 的全部微操作及其节拍安排，然后列出操作 时间表； • 再根据微操作的数目，经压缩确定微指令的 控制方式、下地址形成方式、微指令格式及 微指令字长，编出全部微指令的代码即码点， 即完成了设计； • 最后将微指令的码点注入到ROM中，即可作 为微操作的命令信号。 • ——加上PLA控制器如何解答。
• 14、CPU中，保存当前正在执行的指令的寄 存器是（A），保存下条指令地址的寄存器是 （B），保存CPU访存地址的寄存器为（C）。 • 15、任何一条指令的执行过程都是一个（A） 序列的执行过程。 • 16、某32位CPU的主存物理空间为236字节， 虚拟存储空间为246字节，存储器按字节编址， 有半字长和单字长两种指令格式。则指令寄 存器的宽度为（A）比特；内存数据寄存器的 宽度为（B）比特；内存地址寄存器的宽度为 （C）比特；程序计数器的宽度为（D）比特， 该寄存器能够实现自动加（E）操作。
• 17、某计算机采用微程序控制，操作控制字 段为80位，如果采用完全水平型微指令，则 可定义（A）种微操作。假如所有的微操作都 不是互斥的，则原则上可同时启动（B）个微 操作，实际上是不可能的。 • 假如采用完全垂直型微指令，微操作码 为16位，则可定义（C）种微操作，此时一条 微指令可同时最多启动（D）个微操作。 • 由此可得出结论，垂直型微指令的字长 度比水平型微指令（E）。但其无并行操作功 能，所以执行一条机器指令的时间比水平型 微指令（F）。
XXX
3位
001：MDR → A 010：R1 →A 011：R2 →A 100：R3 → A
XXX
3位
X X
2位 01：+ 10：11：M
X X
2位 01：R 10：L 11：V
X
X X X X
1位 4位 1：+1 0001：PCout
001：PC → B 010：R1 →B 011：R1 →B 100：R2→B 101：R2 →B 110：R3 →B 111：R3 →B
第五章 中央处理器 习题课
• • • • • • • • • • • • 一、选择题 1、CPU是指（ ）。 A. 控制器； B. 运算器和控制器； C. 运算器、控制器和主存。 2、指令周期是（ ）。 A. CPU执行一条指令的时间； B. CPU从主存中取出一条指令的时间； C . CPU从主存中取出一条指令加上执行这条 指令的时间。 3、同步控制是（ ）。 A. 只适用于CPU控制的方式； B. 由统一时序信号控制的方式； C. 所有指令执行时间都相同的方式。
• 二、填空题 • 1、由于数据通路之间的结构关系,微操作 可分为（①）和（ ② ）两种。 • 2、在程序执行过程中，控制器控制计算 机的运行总是处于（ ① ）、分析指令和 （ ② ）的循环之中。 • 3、微程序控制器的核心部件是存储微程 序的（ ① ），它一般用（ ② ）构成。 • 4、CPU的四个主要功能是（A）、（B）、 （C）和（D）。 • 5、在CPU中保存当前正在执行指令的寄 存器是（A）；保存当前正在执行的指令 地址的寄存器是（B）；算术逻辑运算结 果通常放在（C）和（D）。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
• 一、选择题 • 12、微指令格式中，（ ）。 • A. 垂直型微指令采用较长的微程序结构 去换取较短的微指令结构； • B.垂直型微指令采用较短的微程序结构 去换取较长的微指令结构。 • 13、与微指令的指令周期对应的是（ ）。 • A. 指令周期； B. 机器周期； • C. 节拍周期； D. 时钟周期。 • 14、状态寄存器用来存放（ ）。 • 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。
• • • • • •
解答：（1）相斥性微操作有以下五组： 移位器（R、L、V）； ALU（+、-、M）； A选通门的四个控制信号； B选通门的七个控制信号； 寄存器的输入与输出控制信号（即，输入时 不能输出，反之亦然）。 • 相容性微操作有以下五类： • A选通门的任一控制信号与B选通门的控制信 号；
微指令格式的设计（微命令部分）
• （3）由于操作数（补码）已分别放在R1和 R2中，根据图给的数据通路，计算（1/2） （a-b） → R2的微程序流程图如下： 取指微指令
判断
（1/2）（a-b） → R2
• 可见，执行周期只需用一条微指令即可。
• （4）根据（2）的微指令格式，不考虑 顺序控制部分，这条微指令控制字段的 代码为： • 010101010110110
ID
PC
+1 至运算器 至存储器 中断系统
OP
ADDR 至输入设备
微操作命令 序列形成部件 时序电路 控制台
至输出设备
状态控制条件
• 3、画出微程序控制器框图，根据指令处理过 程，结合有关部件说明控制器的工作原理。 • 解答：微程序控制器框图如下。（也可用教 材P.175图5.24或Wilkes模型图） IR OP ADDR PC