计算机组成原理第5章中央处理器

合集下载

陕西师范大学_计算机组成原理_课件ppt_白中英第5版_chp5

∙42/210∙ 陕西师范大学计算机科学学院
指令存储器
数据存储器
5.2.3 LAD指令执行过程详解
◊ 取指令过程与MOV指令相同 ◊ 下面讲解执行指令过程
∙43/210∙ 陕西师范大学计算机科学学院
∙44/210 ∙ , 陕西师范大学计算机科学学院 ③ ④ ⑤ ⑥ ① 从指令寄存器中的操作码（ CPU 程序计数器程序计数器内容加 102 识别出是号地址读出的 PC LAD 中的值为指令，至此，取指周期即告结束。 1LAD ，变成 102 指令通过指令总线 OP 103 （八进制）；）被译码；，为取下一条指令做好准备； IBUS 装入指令寄存器 IR； ② PC 的内容被放到指令地址总线 ABUS(I) 上,对指存进行译码并启动读命令；
5.2.2 MOV指令执行过程详解-执行指令 ◊ 执行指令过程详解
∙40/210∙ 陕西师范大学计算机科学学院
5.6 MOV指令执行过程详解-取指令
10
目标源
① ③ ⑤ OC 送出控制信号，打开 OC）送出控制信号到通用寄存器，选择 DR ALU 中的数据输出三态门，将 10 打入到目标寄存器 ALU输出送到数据总线 R1 R0 （， 10 R0 ）作源寄存器，选择的内容由 DBUS 00 上。注意，变为10。 R0 ② 操作控制器（ ④ OC送出控制信号，将送出控制信号到送出控制信号，将 ALU DBUS ，指定上的数据打入到数据缓冲寄存器 ALU 做传送操作； DR （10 ）； ∙41/210∙ 陕西师范大学计算机科学学院任何时候至此，作目标寄存器； MOV DBUS 指令执行结束。上只能有一个数据。
∙32/210∙ 陕西师范大学计算机科学学院
Eg.

计算机组成原理教案(第五章)

(1) I1: ADD R1，R2，R3 ； I2: SUB R4，R1，R5 ；
3.联合控制方式
此为同步控制和异步控制相结合的方式。情况（1）大部分操作序列安排在固定的机器周期中，对某些时间难以确定的操作则以执行部件的“回答”信号作为本次操作的结束；情况（2）机器周期的节拍脉冲数固定，但是各条指令周期的机器周期数不固定。
5.4 微程序控制器
5.4.1 微命令和微操作
控制字段判别测试字段
下地址字段
按照控制字段的编码方法不同，水平型微指令又分为三种：
I. 全水平型(不译法)微指令 II. 字段译码法水平型微指令 III. 直接和译码相混合的水平型微指令。
2.垂直型微指令
微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令。
下面举4条垂直型微指令的微指令格式加以说明。设微指令字长为16位，微操作码3位。
(1)寄存器-寄存器传送型微指令 (2)运算控制型微指令
(3)访问主存微指令 (4)
3.水平型微指令与垂直型微指令的比较
(1)水平型微指令并行操作能力强，效率高，灵活性强，垂直型微指令则较差。
(2)水平型微指令执行一条指令的时间短，垂直型微指令执行时间长。
5.8.3 流水线中的主要问题
流水过程中通常会出现以下三种相关冲突，使流水线断流。
1. 资源相关
资源相关是指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。
2. 数据相关
在一个程序中，如果必须等前一条指令执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两条指令就是数据相关的。
5.8 流水CPU
5.8.1 并行处理技术

计算机组成原理(白中英)

D0
D1
D2
D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
系统结构
RAID4
I/O系统
❖ 专用奇偶校验独立存取盘阵列
❖ 数据以块（块大小可变）交叉的方式存于各盘，奇偶校验信息存在一台专用盘上
数据块
校验码产生器
A0
A1
A2
A3
B0
B1
B2
B3
C0
C1
C2
C3
D0
D1
D2
D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
❖ 只写一次光盘
只写一次光盘（Write Once Only）：可以由用户写入信息，不过只能写一次，写入后不能修改，可以多次读出，相当于PROM。在盘片上留有空白区，可以把要修改和重写的的数据追记在空白区内。
❖ 可檫写式光盘
可檫写式光盘（Rewriteable）：利用磁光效应存取信息，采纳特殊的磁性薄膜作记录介质，用激光束来记录、再现和删除信息，又称为磁光盘，类似于磁盘，可以重复读写。
RAID6
I/O系统
❖ 双维奇偶校验独立存取盘阵列
❖ 数据以块（块大小可变）交叉方式存于各盘，检、纠错信息均匀分布在全部磁盘上
系统结构
A0 A1 A2
3校验码 D校验码
B0 B1
2校验码 C校验码
B2
C0
1校验码 B校验码
C1 C2
0校验码 A校验码
D1 D2 D3
校验码产生器
7.7 光盘存储设备
– 正脉冲电流表示“1”，负脉冲电流表示“0”； – 不论记录“0”或“1”，在记录下一信息前，记录电流
恢复到零电流 – 简洁易行，记录密度低，改写磁层上的记录比较困难，

2024计算机组成原理大纲

2024计算机组成原理大纲
9. 控制器和时钟 - 控制器的功能和设计原理 - 时钟的作用和设计方法 - 异常和中断处理
10. 计算机系统的可靠性和安全性 - 计算机系统的可靠性分析和评价 - 计算机系统的安全性和安全保护机制 - 计算机系统的故障诊断和容错技术
2024计算机组成原理大纲
以上是一个典型的计算机组成原理课程大纲的示例，不同学校和教师可பைடு நூலகம்会有所不同。该大纲涵盖了计算机系统的各个方面，从硬件到软件，从基本概念到高级技术，帮助学生全面了解和理解计算机系统的组成和工作原理。
2024计算机组成原理大纲
计算机组成原理是计算机科学与技术领域的一门基础课程，主要介绍计算机硬件系统的组成和工作原理。以下是一个典型的计算机组成原理课程大纲的示例：
1. 引言 - 计算机组成原理的定义和重要性 - 计算机的发展历程和趋势
2. 计算机系统概述 - 计算机的基本组成和功能 - 计算机硬件和软件的关系 - 计算机的性能指标和评价方法
6. 输入输出系统 - 输入输出设备的分类和特点 - 输入输出接口和控制器的设计原理 - 中断和DMA技术
2024计算机组成原理大纲
7. 总线系统 - 总线的基本概念和特点 - 总线的组成和连接方式 - 总线的传输方式和时序控制
8. 计算机性能与指令级并行 - 计算机性能的度量和提升方法 - 指令级并行的概念和技术 - 流水线和超标量技术
2024计算机组成原理大纲
3. 数据表示与处理 - 二进制数系统和数据表示 - 整数和浮点数的表示和运算 - 数据的编码和压缩
4. 存储器层次结构 - 存储器的分类和特点 - 主存储器和辅助存储器的组成和工作原理 - 存储器的层次结构和缓存技术

计算机组成原理第6版(白中英)第5章中央处理器

11
5.2.1 指令周期的基本概念
也叫节拍脉冲或T周期，是计算机处理操作的基本时间单位。在一个CPU周期内，要完成若干个微操作。这些微操作有的可以同时执行，有的需要按先后次序串行执行。因而需要把一个CPU周期分为若干个相等的时间段，每一个时间段称为一个节拍脉冲或T周期。时钟周期通常定义为机器主频的倒数。
10
5.2.1 指令周期的基本概念
CPU执行程序是一个“取指令—执行指令”的循环过程。
CPU从内存中取出一条指令，并执行这条指令的时间总和；指令周期常用若干个CPU周期来表示。又称机器周期，一般为从内存读取一条指令字的最短时间；一个CPU周期可以完成CPU的一个基本操作。一个CPU周期包含若干时钟周期。
3
3
5.1.2 CPU的基本组成
现代的CPU的组成
冯·诺依曼机的定义
• 运算器、控制器、片内Cache；
控制器的主要功能
• 从内存中取出一条指令，并指出下条指令的存放位置；PC、IR
• 对指令进行译码，产生相应的操作控制信号；
ID、时序电路、操作控制器
• 控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动；
12
5.2.1 指令周期的基本概念
定长CPU周期的指令示意图：
单周期CPU：在一个时钟周期内完成从指令取出到得到结果的工作，
以最长指令为准，效率低，目前较少采用。
多周期CPU：将指令的执行分成多个阶段，每个阶段在一个时钟周期
内完成，因而时钟周期段，不同指令所用的周期数不同。以下仅讨论多周期CPU。
求操作数有效地址
14
5.2.1 指令周期的基本概念一个简单的程序
地址指令
说明
100

计算机组成原理(本全PPT)

应用
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部总线和外部总线，内部总线连接计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程

计算机组成原理期末试题及答案

第一章电脑系统概论电脑的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。

早起将运算器和控制器合在一起称为CPU〔中央处理器〕。

目前的CPU包含了存储器，因此称为中央处理器。

存储程序并按地址顺序执行，这是冯·诺依曼型电脑的工作原理，也是CPU自开工作的关键。

电脑系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构，它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。

习题：4冯·诺依曼型电脑的主要设计思想是什么？它包括那些主要组成部分？主要设计思想是：存储程序通用电子电脑方案，主要组成部分有：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备5什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。

每个存储单元都有编号，称为单元地址。

如果某字代表要处理的数据，称为数据字。

如果某字为一条指令，称为指令字7指令和数据均存放在内存中，电脑如何区分它们是指令还是数据？每一个基本操作称为一条指令，而解算某一问题的一串指令序列，称为程序第二章运算方法和运算器按对阶操作。

直接使用西文标准键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。

为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。

1第三章内部存储器即CPU 能直接访问内存〔cache 、主存〕，双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。

cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术，并且发展为多级cache 体系，指令cache 与数据cache 分设体系。

要求cache 的命中率接近于1适度地兼顾了二者的优点又尽量防止其缺点，从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想，因而得到了普遍采用。

习题： 1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器，问：〔1〕该存储器能存储多少个字节的信息？〔2〕如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成，需要多少片；〔3〕需要多少位地址做芯片选择？(1)字节M 4832*220= (2)片84*28*51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 2 已知某64位机主存采用半导体存储器，其地址码为26位，假设使用4M ×8位DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间，并选用内存条结构形式，问：〔1〕假设每个内存条16M ×64位，共需几个内存条？〔2〕每个内存条共有多少DRAM 芯片？〔3〕主存共需多少DRAM 芯片？CPU 如何选择各内存条？(1). 共需模块板数为m ：m=÷2^24=4(块)(2). 每个模块板内有DRAM 芯片数为32 (片)(3) 主存共需DRAM 芯片为：4*32=128 (片)每个模块板有32片DRAM 芯片，容量为16M ×64位，需24根地址线(A23~A0) 完成模块板内存储单元寻址。

计算机组成原理第三版

计算机组成原理第三版
计算机组成原理第三版是一本关于计算机硬件和软件组成的经典教材。

本书主要介绍了计算机的基本原理和构造，是计算机科学与技术、电子信息工程等相关专业的重要教材之一。

本书第一章介绍了计算机系统的发展历程和基本概念，包括计算机的定义、基本组成部分以及计算机的性能指标。

第二章讲述了数字逻辑电路的基本概念和设计原理，包括布尔代数、逻辑门、多路选择器和加法器等。

第三章讨论了存储器和存储器层次结构的设计和实现。

其中包括主存储器的组织与映射、虚拟内存和高速缓存等内容。

第四章介绍了指令系统和计算机的指令执行过程。

其中包括指令的格式、寻址方式、指令的执行周期和数据通路等。

第五章讲述了中央处理器（CPU）的设计和实现。

包括控制器、数据通路、指令流水线和乱序执行等。

第六章介绍了I/O系统的组成和工作原理，包括I/O接口、I/O 通道、DMA传输和中断处理等内容。

第七章讨论了计算机总线的结构和功能，包括地址总线、数据总线和控制总线等。

第八章介绍了计算机的输入输出设备，包括显示器、键盘、鼠标和打印机等。

第九章讨论了计算机体系结构的设计和性能评价。

包括指令级并行和线程级并行的基本概念和实现。

第十章介绍了计算机网络的基本概念和组成部分，包括局域网、广域网和互联网等。

最后一章讨论了一些计算机系统的实践和发展趋势，包括多核处理器、量子计算机和脑机接口等。

通过学习计算机组成原理，读者可以了解计算机的工作原理和实现细节，为进一步深入研究计算机科学和相关领域打下坚实的基础。

计算机科学与技术学科联考计算机组成原理考点归纳与典型题详解(中央处理器)【圣才出品】

第5章中央处理器5.1 考点归纳【考纲指定考点】【题型及考点分析】本章是计算机组成原理的重点，一般常考选择题与综合题。

综合题一般考查数据通路的分析，指令执行阶段的节拍与控制信号的安排、流水线技术与性能分析等。

选择题一般考各种寄存器的特点，指令执行的各种周期与特点，控制器的相关概念，流水线的相关概念。

复习本章首先就要弄懂数据通路，再在此基础上弄懂指令执行的个阶段的节拍与控制信号的安排。

一、CPU的功能和基本结构1．中央处理器（CPU）的功能中央处理器（CPU）：就是计算机完成取指令、分析指令及执行指令的功能部件，一般具有以下几个功能：（1）指令控制。

完成取指令、分析指令和执行指令的操作。

（2）操作控制。

CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行运作。

（3）时间控制。

产生时序信号，对指令操作进行控制。

（4）数据加工。

对数据进行算术和逻辑运算。

（5）中断处理。

对计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求进行处理。

2．中央处理器的结构在计算机系统中，中央处理器主要有两大部件构成：控制器和运算器。

（1）控制器控制器由程序计数器，指令寄存器，指令译码器，时序产生器，和操作控制器等组成，完成协调与指挥整个计算机系统协调工作，其主要功能有：①从内存中取指令，并且指出下一条指令在内存中的位置。

②对指令进行译码，产生相应的控制信号，以便启动规定的动作。

③指挥并控制CPU，内存，输入输出设备间的数据流动方向。

（2）运算器运算器由算术逻辑单元，累加器，数据缓冲寄存器，状态条件寄存器组成，它是数据加工处理部件，运算器接受控制器发送过来的命令进行运作，其主要功能有：①执行所有算术运算。

②执行所有逻辑操作，并且进行逻辑测试，如零值测试或比较测试。

图5-1 CPU逻辑结构图（3）寄存器CPU中有很多寄存器，这些寄存器大致可以分为两类，一类是用户可见的寄存器，可对这类寄存器编程，如通用寄存器组、程序状态字寄存器；另一类是用户不可见的寄存器，对用户是透明的，不可以对这类寄存器编程，如存储器地址寄存器、存储器数据寄存器、指令寄存器。

408中计算机组成原理选择题各章节分

408中计算机组成原理选择题各章节分408中计算机组成原理是一门重要的课程，它涵盖了计算机组成原理的各个方面。

在这门课程中，选择题是一种常见的考试形式，它能够帮助学生巩固知识，提高解题能力。

下面将对408中计算机组成原理选择题的各章节进行分析。

第一章：计算机系统概述。

这一章主要介绍了计算机系统的基本概念和组成部分。

选择题主要涉及计算机的发展历程、计算机的基本组成和计算机的性能指标等内容。

第二章：数据的表示和运算。

这一章主要介绍了计算机中数据的表示方式和运算方法。

选择题主要涉及二进制数的表示和转换、定点数和浮点数的表示和运算等内容。

第三章：存储器。

这一章主要介绍了计算机中的存储器的种类和组织方式。

选择题主要涉及存储器的层次结构、存储器的访问方式和存储器的容量等内容。

第四章：指令系统。

这一章主要介绍了计算机中的指令系统的设计和实现。

选择题主要涉及指令的格式和编码、指令的执行过程和指令的寻址方式等内容。

第五章：中央处理器。

这一章主要介绍了计算机中的中央处理器的结构和功能。

选择题主要涉及中央处理器的组成和工作原理、中央处理器的时序控制和数据通路设计等内容。

第六章：总线。

这一章主要介绍了计算机中的总线的种类和工作原理。

选择题主要涉及总线的分类和特点、总线的传输方式和总线的控制方式等内容。

第七章：输入输出系统。

这一章主要介绍了计算机中的输入输出系统的组成和工作原理。

选择题主要涉及输入输出设备的分类和特点、输入输出接口的设计和输入输出控制方式等内容。

第八章：中断和异常处理。

这一章主要介绍了计算机中的中断和异常处理的机制和方法。

选择题主要涉及中断的分类和处理过程、异常的产生和处理方式等内容。

通过对408中计算机组成原理选择题的各章节进行分析，我们可以看出，这门课程的内容非常丰富，涵盖了计算机组成原理的各个方面。

选择题能够帮助学生巩固知识，提高解题能力。

因此，学生在学习这门课程时，应该注重理论知识的学习，同时也要多做选择题，加强对知识的理解和应用能力。

西安电子科技大学_计算机组成原理第5章中央处理器_课件PPT

控制信号指令译码 /控制器
F→IR
IR
总线B IR→B
设ALU的功能有： F = A + B (ADD)， F = A - B (SUB)， F = A + 1 (INC)， F = A - 1 (DEC)，
MAR F→MAR
ABUS
M
Read Write
DBUS
F→PC F→R0 F→R1
F→Rn-1
28
5了5条微指令I1～I5所发出的控制信号a～j。设计微指令的控制字段，要求保持微指令本身的并行性，需要最少的控制位数为______。
A. 6
B. 7
C. 8
D. 10
微指令
激活的控制信号
abcde f gh i j
I1 √
√√√
I2
√√
√√
I3
西安电子科技大学计算机学院
计算机组成原理考研辅导
5 第章中央处理器
2021年9月3日 21:40:12
考研大纲
（一）CPU的功能和基本结构（二）指令执行过程（三）数据通路的功能和基本结构（四）控制器的功能和工作原理
1. 硬布线控制器 2. 微程序控制器
微程序、微指令和微命令微指令格式，微命令的编码方式微地址的形成方式
水平型垂直型混合型
A1 A2 … An-1 An 判断测试字段后续地址字段
操作控制
顺序控制
μOP 微操作码
Rd 目的地址
Rs 源地址
25
5.4 硬布线控制器和微程序控制器二、微程序控制器硬布线与微程序控制器的特点：硬布线：速度快，不规整，修改及扩充困难微程序：速度慢，规整，容易修改及扩充

计算机组成原理：中央处理器单元测试与答案

1、中央处理器是指（）。

A.运算器、控制器、主存B.运算器C.运算器、控制器D.控制器正确答案：C你错选为A2、冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中， CPU区分它们的依据是（）。

A.指令和数据所在的存储单元B.指令周期的不同阶段C.指令操作码的译码结果D.指令和数据的寻址方式正确答案：B3、在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是（）。

A.主存地址寄存器B.指令寄存器C.程序计数器D.状态标志寄存器正确答案：C4、指令寄存器的位数取决于（）。

A.存储字长B.指令字长C.存储器容量正确答案：B5、通用寄存器是（）。

A.可存放程序状态字的寄存器B.可存放指令的寄存器C.本身具有计数逻辑与移位逻辑的寄存器D.可编程制定多种功能的寄存器正确答案：D6、在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是（）。

A.中断寄存器B.程序状态字C.程序计数器D.累加寄存器正确答案：B7、指令译码器是对（）进行译码。

A.整条指令B.指令的地址C.指令的操作数字段D.指令的操作码字段正确答案：D8、微操作控制信号发生器的作用是（）。

A.产生控制时序B.完成指令操作码的分析功能C.从主存中取出指令D.产生各种微操作控制信号正确答案：D9、下列选项（）不属于微操作控制信号发生器的输入特性A.指令部件提供的译码信号B.被控制功能部件所反馈的状态及条件C.指令的地址码字段D.时序部件提供的时序信号正确答案：C10、三级时序系统提供的三级时序信号是（）。

A.指令周期、机器周期、时钟周期B.机器周期、节拍、脉冲C.指令周期、微指令周期、时钟周期D.指令周期、机器周期、节拍正确答案：B11、下列说法中（）是正确的。

A.指令周期是机器周期的两倍B.指令周期等于机器周期C.指令周期大于机器周期D.指令周期小于机器周期正确答案：C12、采用同步控制的目的是（）。

A.满足不同操作对时间安排的需要B.简化控制时序C.提高执行速度D.满足不同设备对时间安排的需要正确答案：B13、异步控制常用于（）。

计算机组成原理第五章(白中英版)PPT课件

取出CLA指令
算术逻辑单元
ALU
累加器AC
取指控制
操作控制器
时序产生器
执行控制
时钟
状态反馈
c
+ 1
c
20 CLA 21 ADD 30 22 STA 40 23 NOP 24 JMP 21
30 000 006 31 40
指令译码器
CLA
c
CLA
c 指令寄存器IR
缓冲寄存器DR
数据总线DBUS
15
2
第5章中央处理器计算机组成原理
5.1 CPU的组成和功能 5.2 指令周期 5.3 时序产生器和控制方式 5.4 微程序控制器 5.5 微程序设计技术 5.6 硬布线控制器 5.7 传统CPU
5.8 流水CPU 5.9 RISC CPU 5.10 多媒体CPU 5.11 CPU性能评价
3
5.1 CPU的功能和组成
30 000 006 31 40
CLA
c
CLA
c 指令寄存器IR
缓冲寄存器DR
数据总线DBUS
16
5.2.3 ADD指令的指令周期
一个CPU周期一个CPU周期一个CPU周期
取指令开始 PC+1
执行加操作
取下条指令PC+1
对指令译码
送操作数地址
取出操作数
取指令阶段
执行指令阶段
17
取出并执行ADD指令
☼ 第一章计算机系统概论 ☼ 第二章运算方法和运算器 ☼ 第三章存储系统 ☼ 第四章指令系统 ☼ 第五章中央处理器 ☼ 第六章总线系统 ☼ 第七章外围设备 ☼ 第八章输入输出系统 ☼ 第九章并行组织

计算机组成原理章节题库-中央处理器(圣才出品)

第5章中央处理器一、单项选择题1．条件转移指令执行时所依据的条件来自（）。

A．指令寄存器B．标志寄存器C．程序计数器D．地址寄存器【答案】B【解析】A项，指令寄存器用于存放当前正在执行的指令；B项，程序状态字寄存器用于保存系统的运行状态。

条件转移指令执行时，需对标志寄存器的内容进行测试，判断是否满足转移条件；C项，程序计数器用于存放下一条指令的地址；D项，地址寄存器用于暂存指令或数据的地址。

2．CPU中决定指令执行顺序的是（）。

A．指令寄存器IRB．程序计数器PCC．程序状态字寄存器PSWRD．主存地址寄存器MAR【答案】B【解析】CPU中用程序计数器PC来跟踪下一条将要执行的指令的地址，即通过程序计数器PC来决定指令执行顺序。

3．在CPU的寄存器中，（）对用户是透明的。

A．程序计数器B．状态寄存器C．指令寄存器D．通用寄存器【答案】Ｃ【解析】指令寄存器中存放当前执行的指令，不需要用户的任何干预，所以对用户是透明的。

其他三种寄存器的内容可由程序员指定。

4．在计算机系统中，表征系统运行状态的部件是（）。

A．程序计数器B．累加计数器C．中断计数器D．程序状态字【答案】D【解析】计算机系统中，程序状态字保存系统运行状态。

5．在CPU中用来存储指令后继地址的寄存器是（）。

A．主存地址寄存器B．程序计数器C．指令寄存器D．状态条件寄存器【答案】B【解析】为了保证程序能够连续地执行下去，CPU必须具有某些手段来确定下一条指令的地址。

而程序计数器正是起到这种作用，所以通常又称为程序计数器。

当程序转移时，转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值，此PC值就是下一条要执行的指令的地址。

有些机器中也称PC为指令指针IP。

6．关于微指令操作控制字段的编码方法，下面叙述正确的是（）。

A．直接控制法、最短编码法和字段编码法都不影响微指令的长度B．一般情况下，直接控制法的微指令位数多C．一般情况下，最短编码法的微指令位数多D．一般情况下，字段编码法的微指令位数多【答案】B【解析】对于相同的微命令数，微指令位数按最短编码法、字段编码法和直接控制法的顺序依次增加。

5中央处理单元CPU-1

操作控制
时间控制
实现算术运算和逻辑运算
计算机组成原理
6
控制器的功能
控制器是指挥与控制整台计算机各功能部件协同工作、自动执行计算机程序的部件。其作用是控制指令的执行过程。能够正确并且自动地连续执行指令按程序中设定的指令次序执行正确地分步完成每一条指令规定的功能读取指令 → 分析指令 → 执行指令进一步讲，就是向计算机各功能部件提供协调运行每一个步骤所需要的控制信号
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
状态标志：记录程序运行结果，指令执行结束后自动设置。控制标志：根据程序需要用指令设置，用于控制指令的执行方式
计算机组成原理
程序状态字（续）

OF：溢出标志，运算过程中如操作数超出了机器能表示的范围，称为溢出。 SF：符号标志，记录运算结果的符号，结果为负时置1，为正时置0。 ZF：零标志，运算结果为0时置1，否则为 0。 CF：进位标志，记录运算时从最高有效位产生的进位，有进位时置1，否则为0。
计算机系统三级时序

时钟周期：

在机器周期的工作往往还需要细分成几个步骤并要按一定顺序来完成。为此，需要将一个机器周期又分为若干个相等的时间段。每一个时间段内完成一步操作，这个时间段被称为时钟周期（节拍）。例如，按变址方式读取操作数时，则先要进行变址计算，然后才能访存取数。时钟周期是时序系统中最基本的时间分段。每个时钟周期完成一步操作，如完成一次传送、或加减等操作。
机器周期

在CPU执行程序的过程中，将指令周期划分成几个时间段，每个阶段称为一个机器周期，也称为CPU周期或工作周期。