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《计算机组成原理》总结完整版

由天下分享时间：2025/1/15 17:57:38 加入收藏我要投稿点赞

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C）暂存器和栈顶 D）寄存器和内存单元 16、下列寄存器中，反汇编语言程序员可见的是（B）

A）存储器地址寄存器(MAR) B）程序计数器(PC) C）存储区数据寄存器(MDR) D）指令寄存器(IR) ★17、什么是RISC? 它有什么特点？

答案： RISC是精简指令系统计算机，它有以下特点：

（1）选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令。（2）指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少。

（3）只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行。

（4）大部分指令在一个机器周期内完成。其意是指在采用流水线组织时每个机器周期内能完

成一条指令功能，而并不是说一条指令从取指到完成指定功能只要一个机器周期。（5） CPU中通用寄存器数量相当多。

（6）以硬布线控制为主，不用或少用微指令码控制。

（7）一般用高级语言编程，特别重视编译优化工作，其余指令的操作都在寄存器之间进行 ★18、什么是CISC？CISC指令系统的特点是什么？

答案： CISC是复杂指令系统计算机的英文缩写。其特点是：（1）指令系统复杂庞大，指令数目一般多达2、3百条。（2）寻址方式多（3）指令格式多（4）指令字长不固定（5）可访存指令不加限制

（6）各种指令使用频率相差很大

（7）各种指令执行时间相差很大，大多数采用微程序控制器

★第八章控制单元的结构、功能及设计（课本9、10章）（重点）

? 本章内容：控制器的基本功能、控制器的基本组成、指令的执行过程、组合逻辑控制器组

成原理与实现方法、微程序控制器组成原理与实现方法、控制方式。

? 需要掌握的内容：指令的执行过程，组合逻辑控制器的组成原理与设计方法，微程序控制

器的设计方法，微指令的格式，微程序流的控制。 ? 本章主要考点：★微处理器内部数据通道

1、微程序的水平型微指令的下一条微指令地址通常有哪些来源？

使用紧跟在本条微指令之后的微指令作为下一条要执行的微指令

使用从指令的操作码映射出微指令地址的方式得到下一条微指令的地址

从微指令的下地址字段直接取得一个微子程序的入口地址，用于微子程序调用处理；从微指令下地址字段直接取得一个微指令的转移地址，用于微程序中微指令转移处理。

从微堆栈中取出从微子程序返回到微主程序断点的返回地址，用于微子程序返回处理。 2、简述计算机的控制器基本组成执行一条指令，要经过读取指令、分析指令、执行指令所规定的处理功能三个阶段完成，控制器还要保证能按程序中设定的指令运行次序，自动地连续执行指令序列。

为此，控制器组成中，必须有一个能提供指令在内存中的地址的部件，通称程序计数器(PC)，服务于读取指令，并接收下条要执行的指令的地址。

还要有一个能保存读来的指令内容的部件，通称指令寄存器(IR)，以提供本指令执行的整个过程中要用到的指令本身的主要信息。

控制器的第三个组成成分，是脉冲源、启停控制逻辑，指令执行的步骤标记线路，它标记

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出每条指令的各执行步骤的相对次序关系。

控制器的第四个组成成分，是全部时序控制信号的产生部件，它依据指令内容、指令的执行步骤(时刻)，也许还有些别的什么条件信号，来形成并提供出各部件当前时刻要用到的控制信号。计算机整机各硬件系统，正是在这些信号控制下协同运行，产生予期的执行结果，也就是执行一条又一条的指令。 3、简述控制器的基本功能

（1）指令控制：程对序的顺序进行控制

（2）操作控制：管理并产生由内存取出的每条指令的信号，把各种操作信号送往相应的部件，

从而控制控制这些部件按指令的要求进行动作（3）时间控制：对各种操作进行时间上的定时

（4）数据控制：对数据进行算数运算和逻辑运算处理 4、微程序的控制器和组合逻辑的控制器在组成和运行原理方面的相同、不同之处表现在哪里？共同点是：基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号，组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR，都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能

不同点是：处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样，组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号，其优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着大规模现场可编程集成电路的出现，该缺点已得到很大缓解；微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号是从控制存储器中读出来的，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件的，其缺点是运行速度要慢一些，优点是设计与实现简单些，易于用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计。

5、微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是______。（B） 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由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条微指令来执行 D）一条微指令由若干条机器指令组成 6、从信息流的传送效率来看，______工作效率最低。（A）

A）单总线系统 B）双总线系统 C）三总线系统 D）多总线系统 7、为了便于实现多级中断，保存现场最有效的方法是采用___。（C）

A）通用寄存器 B）存储器 C）堆栈 D）外存 8、在控制器中______用于保存当前正在执行的一条指令。（B）

A）程序计数器 B）指令寄存器 C）缓冲寄存器 D）地址寄存器 9、水平型微指令与垂直型微指令相比，_____。（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）两者都能一次完成多个操作 10、请在以下叙述中选出两个正确描述的句子是______。（D）

（1）同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相容微操作。（2）同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相容微操作（3）同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相斥微操作（4）同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相斥微操作 A）（1）（3） B）（2）（4） C）（2）（3） D）（1）（4） 11、二地址指令中，操作数的物理位置不可能安排在______。（A） A）栈顶和次栈顶 B）两个主存单元

C）一个主存单元和一个存储器 D）两个寄存器

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12、硬布线控制器是一种_____。（C）

A）用微程序技术设计的控制器 B）用存储逻辑技术设计的控制器

C）由门电路和触发器构成的复杂树形网络所形成的逻辑电路 D）用微程序技术和存储逻辑技术设计的控制器 13、控制器的功能是______。（D）

A）产生时序信号

B）完成指令操作码译码 C）从主存取出一条指令

D）从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生相关的操作控制信号，以解释执行

该指令

14、下图是一个简化的CPU与主存储器链接结构示意图（图中省略了所有多路选择器），其中有一个累加寄存器AC，一个状态寄存器和其他四个寄存器：主存地址寄存器MAR、主存数据寄存器MDR、程序计数器PC和指令寄存器IR，各部件及其之间的连线表示数据通路，箭头表示信息的传递方向。要求：

（1）写出图中a、b、c、d四个寄存器的名称。（2）简述图中指令从主存取到控制器的过程。

（3）写出数据从主存取出、运算、写回主存所经过的数据通路（假定数据地址已经在MAR中）。

解：（1）a 主存数据寄存器 MDR b 指令寄存器IR

c 主存地址寄存器MAR d 程序计数器PC

（2） PC内容==>MAR，PC+1，读取主存，读出数据==>IR

（3）读取主存==>MDR，MDR==>ALU，AC==>ALU，运算，结果==>MDR，存储器写。 15、下图是一个简化的CPU与主存储器链接结构示意图（图中省略了所有多路选择器），其中有一个累加寄存器ACC和其他三个寄存器：主存地址寄存器MAR、程序计数器PC和指令寄存器IR，各部件及其之间的连线表示数据通路，箭头表示信息的传递方向。

（1）写出图中a、b、c三个寄存器的名称。

（2）简述图中指令从主存取到控制器的过程。

（3）写出数据从主存取出、运算、写回主存所经过的数据通路（假定数据地址已经在MAR中）

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解：（1） a 指令寄存器IR b 程序计数器PC c 主存地址寄存器MAR （2） PC内容==>MAR，PC+1，读取主存，读出数据==>IR

（3）读取主存==>DR1，ACC==>DR2，运算，结果==>BUS，存储器写。 16、一个模型机如图所示，并假定控制存储器的容量为256×24（位），微地址寄存器为6位。 1）试指出相容性和相斥性的微操作各2组。 2）设计适合模型机的微指令格式并说明理由。

解：（1）

（2）由于微地址占用6位，给微操作控制字段只留下了18位，而在该模型机中位命令有20个，如果采用直接编码方式，显然不够，所以采用分段直接编码与直接编码方法向结合的方法，将相互排斥的微命令编制在一个段内，总的操作控制字段分为四个部分；第一部分为直接编码，

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第二部分为A段，处理各个功能部件的装入微命令，第三字段为B段，处理各个部件向总线发送数据的微命令，第四字段为C段，处理为指令下地址的处理方法；微指令格式如下：

◎第九章流水线（课本第8章）

? 本章主要考点：概念以及一些简单计算