文章目录

  • 一：CPU的结构、功能
    • （1）选择题
    • （2）大题
  • 二：指令周期及指令执行过程
    • （1）选择题
    • （2）大题
  • 三：数据通路
    • （1）选择题
    • （2）大题
  • 四：控制器功能和工作原理
    • （1）选择题
    • （2）大题
  • 五：指令流水线
    • （1）选择题
    • （2）大题
  • 白中英课本习题

一：CPU的结构、功能

（1）选择题

  • 【B】

  • C

PSW属于运算器

  • D

  • A

  • B

★★★

  • B

此题易选C，PSW用于保存系统运行状态，条件转移指令执行时，需要对PSW中内容进行测试，判断是否满足转移条件

  • B

  • C

透明就是不可见的意思

  • B

★★★

  • C

转移指令时需要判断转移是否成功，如果成功那么PC修改为转移指令的目标地址，否则还是会自增

  • B

取指周期结束后，PC会自增一次，然后执行时PC又会跳转到目标地址，所以共2次

  • A

PC内容是指令在主存中的地址，所以PC与存储器地址的位数相等，自然取决于存储器容量

  • C

IR中存储的指令的内容，因此取决于指令字长

  • C

通用寄存器找那个用于存放操作数和各种地址信息，其位数与机器字长相等，以便于操作控制

  • B

  • D

  • C

  • B

★★★

  • C

地址译码器属于存储器

  • A

  • B

★★★

  • B

PC取决于存储器容量，指令32位，因此4GB/32bit=230^{30}30，所以PC至少30位
IR取决于指令字长，所以至少32位

（2）大题

二：指令周期及指令执行过程

（1）选择题

  • C

取指周期取出的是指令，执行周期取出的是数据

★★★

  • C

解释

  • 不采用指令预取技术，那么每个指令周期都需要取指令，同时又不采用Cache将技术，所以每次取指令时至少要访存一次，所以A对
  • 即使是空操作指令，在取指完成后，PC也会自动+1，而不是什么都不会改变，所以C错误

  • A

  • D

存取周期是指存储器进行两次独立的存储器操作所需要的最小间隔时间

  • C

  • A

  • D

  • B

取指操作是自动进行的

  • A

注意是根据地址取出指令，不要误选D

★★★

  • B

机器周期通常由存取周期确定

  • D

  • D

  • C

  • A

  • B

例如双字指令，三字指令与单字指令的取指操作是不同的

  • A

★★★

  • A

解释

  • 指令字长一般是存储字长的整数倍。当指令字长为存储字长的2倍时，则需要两次访存，取指周期就等于及其周期的2倍。如果指令字长等于存储字长，那么取指周期等于机器周期。因此I,IV错误

（2）大题

三：数据通路

  • 着重考察大题

（1）选择题

  • C

  • D

  • D

解释

  • 采用CPU内部总线方式：结构简单，实现容易，性能低，存在冲突
  • 不采用CPU内部总线方式：结构复杂，硬件量大，不易实现，不存在冲突，性能高

  • D

（2）大题

四：控制器功能和工作原理

（1）选择题

  • D

  • D

★★★

  • B

CU的输入信号来源有：

  • 经过指令译码器产生的指令信息
  • 时序系统产生的机器周期信号和节拍信号
  • 来自执行单元的反馈信息，也即标志

  • C

微程序控制器工作流程如下

  • D

  • D

  • C

控 制 存 储 器 CM ： 它 是 微 程 序 控 制 器 的 核 心 部 件 ， 用 于 存 放 各 指 令 对 应 的 微 程 序 ， 使 用 只 读 存 储 器 ROM 构 成 。 每 一 条 机 器 指 令 对 应 的 微 指 令 序 列 。 由 CPU 厂 商 负 责 设 计 ， 并 目 在 CPU 出 厂 之 前 把 ROM 里 面 的 微 程 序 数 据 全 部 写 好

  • D

微指令计数器决定的是微指令的执行顺序

  • B

  • D

  • B

解释如下

  • B、D

  • B

  • C

一共需要3+2+4+3+3=15位

  • C

共有32条指令，各个指令对应的微程序平均为由4条微指令组成，所以指令对应的微指令有32×4=128，另外还有2条公共微指令，所以至少需要8位

★★★

  • C

若指令系统具有n种机器指令，那么控制存储器中微程序数至少是n+2个

  • 其中1个是公共的取指微程序
  • 另外一个是对应中断周期的微程序

  • A

  • B

  • C

解释如下

  • 硬布线肯定块
  • uPC和PC是两个东西，不可同日而语
  • CPU周期是指机器周期

  • A

  • B

CS按照微指令的地址访问

  • B

PSW属于运算器

（2）大题

五：指令流水线

（1）选择题

  • A

  • A

★★★

  • D

空间并行也即资源重复，主要是指多个功能部件共同执行同一任务的不同部分，典型的如多处理机系统；时间并行也即时间重复，让多个功能部件在时间上相互错开，轮流重叠执行不同人物的相同部分

  • D

  • C

  • A

★★★

  • A

吞吐能力是指单位时间内完成的指令数。m段流水线在第m个时钟周期后，每个时钟周期都可以完成一条指令，而m个并行部件在m个时钟周期后能完成全部的m条指令

  • B

T=(3+(12−1))Δt=14ΔtT=(3+(12-1))\Delta t=14\Delta tT=(3+(12−1))Δt=14Δt

★★★

  • C

T=(3+(20−4)4)Δt=7ΔtT=(3+\frac{(20-4)}{4})\Delta t=7\Delta tT=(3+4(20−4)​)Δt=7Δt

  • D

第一条指令在第5ns结束，后面的指令每隔2ns执行完一条。所以时间为（5+99×2）=203ns

  • D

S=3×83+8−1=2.4S=\frac{3×8}{3+8-1}=2.4S=3+8−13×8​=2.4

  • C


Δt=11.03G\Delta t=\frac{1}{1.03G}Δt=1.03G1​，所以TP=1.03G×1004+100−1=1.0×109TP=\frac{1.03G×100}{4+100-1}=1.0×10^{9}TP=4+100−11.03G×100​=1.0×109

  • B

  • B

  • C

是数据相关

  • B

  • C

（2）大题

白中英课本习题

【答案】

  • IR
  • MAR
  • MDR和通用寄存器

（）

【答案】


【答案】

有一套微指令是公用的，所以80×3=240，240+1=241，共241条微指令，一条微指令大小为4B，所以241×4B=964字节

【答案】

  • M=GM=GM=G
  • S3=H+D+FS_{3}=H+D+FS3​=H+D+F
  • S2=A+B+H+D+E+F+GS_{2}=A+B+H+D+E+F+GS2​=A+B+H+D+E+F+G
  • S1=A+B+F+GS_{1}=A+B+F+GS1​=A+B+F+G
  • C=H+D+Ey+Fy+GφC=H+D+Ey+Fy+GφC=H+D+Ey+Fy+Gφ

【答案】

当微命令数目大于操作控制字段时选用混合法
首先分析互斥微操作

  • a命令：与i、j互斥
  • b命令：与f、g、i、j互斥
  • c命令：与f、j互斥
  • d命令：与i、j互斥
  • e命令：与f、h、j互斥
  • f命令：与b、c、e、g、h、i、j互斥
  • g命令：与b、h、j互斥
  • h命令：与e、f、g、i互斥
  • i命令：与a、b、d、f、h、j互斥
  • j命令：与b、c、d、e、f、h、i互斥

选择互斥信号组e、f、h和d、i、j
将他们分别组成两个小组，进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a、b、c、g四个微命令信号可直接控制

【答案】

（1）暂存区寄存器C和D肯定要分别连接到ALU两端


（2）

【答案】

（1）因为控制存储器有512个单元，所以下地址是9位，4个判别条件需要4位，每一位 作为一个判别标志，所以微命令字段为35位

（2）

【答案】

（1）应选取100ns

（2）至少要推迟两个周期，直到所需数据产生

（3）
采用专用数据通路，推迟一个

【答案】

（1）
（2）、（3）

【答案】

【答案】

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