计算机组成原理 复习题.docx
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计算机组成原理复习题
指令系统
一、选择题
1.指令系统采用不同的寻址方式的目的主要是_____
A.实现存储程序和程序控制
B.缩短指令长度,扩大寻址空间,提高编程灵活性
C.可以直接访问外存
D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度
2、单地址指令中为了完成两个数的算术运算,除地址码知名的一个操作数外,另一个数常需采用_____
A.堆栈寻址方式B.立即寻址方式
C.隐含寻址方式D.间接寻址方式
3、二地址指令中,操作数的物理位置可安排在_____
A.栈顶和次栈顶B.两个主存单元
C.一个主存单元和一个寄存器D.两个寄存器
4、对某个寄存器中操作数的寻址方式称为______寻址。
A、直接B、间接C、寄存器D、寄存器间接
5、寄存器间接寻址方式中,操作数处在_______
A、通用寄存器B、主存单元
C、程序计数器D、栈堆
6、变址寻址方式中,操作数的有效地址等于______
A、基址寄存器内容加上形式地址(位移量)
B、堆栈指示器内容加上形式地址
C、变址寄存器内容加上形式地址
D、程序计数器内容加上形式地址
7、堆栈寻址方式中,设R1为通用寄存器,SP为堆栈指示器,Msp为SP指示的栈顶单元,如果进栈操作的动作是:
(R1)Msp,(SP)1SP,那么出栈操作的动作应为____
A、(Msp)R1,(SP)+1SP,B、(SP)+1SP,(Msp)A
C、(SP)-1SP,(Msp)AD、(Msp)R1,(SP)-1SP
8、程序控制类指令的功能是_____
A、进行算术运算和逻辑运算
B、进行主存与CPU之间的数据传送
C、进行CPU和I/O设备之间的数据传送
D、改变程序执行的顺序
9、运算型指令的寻址与转移性指令的寻址不同点在于_____
A、前者取操作数,后者决定程序转移地址
B、后者是操作数,前者决定程序转移地址
C、前者是短指令,后者是长指令
D、前者是长指令,后者是短指令
10、指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式,采用跳跃寻址方式,可以实现____
A、堆栈寻址B、程序的条件转移
C、程序的无条件转移D、程序的条件转移或无条件转移
11、算术右移指令执行的操作时_____
A、符号位填0,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位
B、符号位不变,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位
C、进位标志位移至符号位,顺次右移1位,最低为移至进位标志
D、符号位填1,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位
12、位操作类指令的功能是_____
A、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测(0或1)
B、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测(0或1)
C、对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置
D、进行移位操作
13、指出下面描述汇编语言特性的句子总概念上有错误的句子_____
A、对程序员的训练要求来说,需要硬件知识
B、汇编语言对机器的依赖性高
C、汇编语言的源程序通常比高级语言源程序短小
D、汇编语言编写程序执行速度比高级语言快
14、下列说法中不正确的是_____
A、机器语言和汇编语言都是面向机器的,它们和具体机器的指令系统密切相关
B、指令的地址字段指出的不是地址,而是操作数本身,这种寻址方式称为直接寻址
C、串联堆栈一般不需要堆栈指示器,但串联堆栈的读出是破坏性的
D、存储器堆栈是主存的一部分,因而也可以按照地址随即进行读写操作
15、就取得操作数的速度而言,下列寻址方式中速度最快的事_
_,速度最慢的是____,不需要访存的寻址方式是____.
A、直接寻址B、立即寻址C、间接寻址
16、下列说法中不正确的是_____
A、变址寻址时,有效数据存放在主存中
B、堆栈是先进后出的随即存储器
C、堆栈指针SP的内容表示当前堆栈内所存储的数据的个数
D、内存中指令的寻址和数据的寻址是交替进行的
17、下列几项中,不符合RISC指令系统的特点是___
A、指令长度固定,指令种类少
B、寻址方式种类尽量减少,指令功能尽可能强
C、增加寄存器的数目,以尽量减少访存次数
D、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
18、下面关于RISC技术的描述中,正确的是_____
A、采用RISC技术后,计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况
B、为实现兼容,新设计的RISC事从原来的CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的
C、RISC的主要目标是减少指令数
D、RISC设有乘、除法指令和浮点运算指令
19、安腾处理机的典型指令格式为____位
A、32位B、64位C、41位D、48位
20、下列各项中,不属于安腾体系结构基本特征的是_____
A、超长指令字B、显示并行指令计算
C、推断执行D、超线程
21、下面操作中应该由特权指令完成的是____
A、设置定时器的初值B、从用户模式切换到管理员模式
C、开定时器中断D、关中断
二、分析题
1、指令格式结构如下所示,试分析指令格式及寻址方式特点。
15109540
OP
目标寄存器
源寄存器
2、指令格式结构如特所示,试分析指令格式及寻址方式特点。
15107430
OP
-----
源寄存器
变址寄存器
位移量(16位)
3、指令格式结构如特所示,试分析指令格式及寻址方式特点。
312625242320190
OP
X
目标寄存器
20位地址
4、某机的16位单子长访内指令格式如下:
42118
OP
M
I
X
A
其中,A为形式地址,补码表示(其中一位为符号位);
I为直接/间接寻址方式:
I=1为间接寻址,I=0为直接寻址方式;
M为寻址模式:
0为绝对寻址,1为基地寻址,2为相对寻址,3为立即寻址;
X为变址寻址。
设PC,Rz,Rb为别为指令计数器、变址寄存器,基地址寄存器,E为有效地址,试解答如下问题:
(1)该指令格式能定义多少种不同的操作?
立即寻址操作数的范围是多少?
(2)在非间址情况下,写出个计算有效地址的表达式
(3)设基值寄存器14为,在非变址直接基地址寻址时,确定存储器可寻址的地址范围。
(4)间接寻址是,寻址范围是多少?
5、已知计算机指令字长为16位,其双操作数指令的格式如下:
0567815
OP
R
D
其中OP为操作码,R为通用寄存器地址,试说明在下列各种情况下能访问的最大主存区为多少机器字?
(1)D为直接操作数;
(2)D为直接主存地址;
(3)D为间接地址(一次间址);
(4)D为变址形式地址,假定变址寄存器为R1(字长为16位)。
6、一种二地址RS型指令的结构如下所示:
6位4位1位2位16位
OP
------
通用寄存器
I
X
位移量D
其中I为间接寻址标志位,X为寻址模式字段,D为位移量字段,通过I,X,D的组合,可够成下表所示的寻址方式:
寻址方式
IX
有效地址E算法
说明
(1)
000
E=D
(2)
001
E=(PC)+D
PC为程序计数器
(3)
010
E=(R2)+D
R2为变址寄存器
(4)
011
E=(R3)
(5)
100
E=(D)
(6)
101
E=((PC)+D)
(7)
110
E=((R2)+D)
(8)
111
E=((R1)+D)
R1为基址寄存器
请写出8种寻址方式的名称,并指出哪几种访问存储器速度较慢?
7、给出下表中操作数寻址方式的有效地址E的算法
序号
寻址方式名称
有效地址E算法
说明
(1)
立即
操作数在指令中
(2)
寄存器
操作数在某寄存器内,指令给出寄存器号
(3)
直接
D为偏移量
(4)
基址
B为基址寄存器
(5)
基址+偏移量
(6)
比例变址+偏移量
I为变址寄存器,S为比例因子(1,2,4,8)
(7)
基址+变址+偏移量
(8)
基址+比例变址+偏移量
(9)
相对
PC为程序计数器或当前指令指针寄存器
8、某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示,该机有两个20位基值寄存器,四个16位变址寄存器,十六个16位通用寄存器。
指令便会格式中的S(源)、D(目标)都是通用寄存器,M是主存中的一个单元。
15107430
OP
---
目标
源
MOVS,D
1510987430
OP
基值
源
变址
STAS,M
位移量
15107430
OP
-----
目标
LDA,M,D
20位地址
问:
(1)处理机完成哪一种操作花的时间最短?
(2)处理机完成哪一种操作花的时间最长?
(3)第种指令的执行时间有时会等于第种指令的执行时间吗?
(4)假设第、、种指令的操作码是:
MOV=(A)H,STA=(1B)H,LDA=(3C)H
下列情况下每个十六进制指令字分别代表什么操作?
(a)(F0F1)H(3CD2)H(b)(2856)H
(c)(6FD6)H(d)(1C2)H
上述指令中有没有编码不对的?
如果有,应如何改正才能使其成为处理机能执行的合理指令?
9、有一存储器堆栈。
其栈底地址为300,且有a,b,c三个数据依次存放在堆栈中,a放在栈底。
CPU中有一硬件堆栈指示器SP,且用通用寄存器R1作为数据交换器。
试画出数据c出栈以前与出栈以后堆栈、SP与通用寄存器R1的状态。
10、某单片机的指令格式如下所示
15109870
操作码
X
D
D:
位移量
X:
寻址特征位
X=00:
直接寻址
X=01:
用变址寄存器X1进行变址;
X=10:
用变址寄存器X2进行变址;
X=11:
相对寻址
设(PC)=1234H,(X1)=0037H,(X2)=1122H(H代表十六进制数),请确定下列指令的有效地址。
(1)4420H
(2)2244H(3)1322H(4)3521H(5)6723H
11、
(1)选择存执方式时主要考虑哪些因素?
(2)在指令格式中指明寻址方式有哪几种方法?
三、设计题
1、假设某计算机的指令长度为20位,具有双操作数、单操作数和无操作数三类指令,每个操作数地址规定用6为表示。
若操作码字段固定为8为,现已设计出m条双操作数指令,n条无操作数指令。
在此情况下,这台计算机最多可以设计出啊多少条单操作数指令?
2、某单片机字长为16位,主存容量为64K,采用单字长单地址指令,共有64条指令。
试采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。
3、一台处理机具有如下指令字格式:
6位2位3位3位18位
OP
X
源寄存器
目标寄存器
地址
其格式表明有8个通用寄存器(长度16位),X制定寻址模式,主存最大容量为256K字。
(1)假设不用通用寄存器也能直接访问主存的每一个操作数,并假设操作码或OP=6位,请问地址码域应分配多少位?
指令字长度应有多少位?
(2)假设X=11时,制定的那个通用寄存器用作基值寄存器,请提出一个硬件设计规则,使得被指定的通用寄存器能访问1M主存空间中的每一个单元。
4、某机字长16位,主存容量64K,指令为单字长指令,有50种操作码,采用页面寻址、间接、直接存址方式,CPU中有一个AC,PC,IR,MAR,MBR。
问:
(1)指令格式如何安排?
(2)存储器能划分成多少个页面?
每页多少单元?
(3)能否增加其他寻址方式?
5、机器字长32位,主存容量为1MB,16个通用寄存器,共32条指令,请设计双地址指令格式,要求有立即数、直接、寄存器、寄存器间接、变址、相对六种寻址方式。
6、在决定一台计算机采用何种寻址方式时,总要做出各种各样的权衡。
在下列各种情况下,具体的考虑是什么?
(1)单级间接寻址方式作为一种方法提出来的时候,硬件变址寄存器被认为是一种成本很高的办法。
随LSI电路的问世,硬件成本大降。
试问,现在是不是使用变址寄存区更为可取?
(2)如果允许在同一条指令中同时指定间接寻址方式和立即寻址方式,请问有效地址产生逻辑应如何处理这种情况?
(3)已知一台16位计算机配有16个通用寄存器。
请问,是否有一个简单的硬件设计规则,使我们可以指定这个通用寄存器的某些寄存器来进行20为的存储器寻址?
参与这种寻址的通用寄存器该采用什么办法区分出来?
7、一台处理机具有如下指令字格式:
1位3位
X
OP
寄存器
地址
其中,每个指令字中专门分出3位来指明选用哪一个通用寄存器(12)位,最高位用来指明它所选的的那个通用寄存器将用作变址寄存器(X=1时),主存容量最大为16384字。
(1)假如我们不用通用寄存器也能直接访问主存中的每一个操作数,同时假设有用的操作码位数至少有7位,试问:
在此情况下,“地址”码域应分配多少位?
“OP”码域应分配多少位?
指令字应有多少位?
(2)假设条件位X=0,且指令中也指明要使用某个通用寄存器,此种情况表明制定的那个通用寄存器将用作基值寄存器。
请提出一个硬件设计规则,使得被制定的通用寄存器能访问主存中的每一个位置。
(3)假设主存容量扩充到32768字,且假定硬件结构已经确定不变,问采用什么实际方法可解决这个问题?
8、现在要设计一个单片机,但机器字长尚悬而未决。
有两种方案等待抉择:
一种是指令字长16位,另一种是指令字长20位。
该处理机的硬件特色是:
有两个基值寄存器(20位);有两个通用寄存器组,每组各包括16个寄存器。
请问:
(1)16位字长的指令和20位字长的指令各有什么优缺点?
哪种方案较好?
(2)如果选用20位的指令字长,基址寄存器还有保留的必要吗?
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