CPU从主存取周期和指令周期一条指令并执行该指令的时间称为什么

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原理试卷答案1.doc
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一、名词解释:
异步控制方式: 异步控制不存在基准时标信号,微操作的时序是由专用的应答线路控制的,即控制器发出某一个微操作控制信号后,等待执行部件完成该操作时所发回的“回答”或“终了”信号,再开始下一个微操作。
向量地址: 是存放服务程序入口地址的存储单元地址,它由硬件形成
多重中断: 即指CPU 在处理中断的过程中,又出现了新的中断请求,此时若CPU 暂停现行的中断处理,转去处理新的中断请求,即多重中断
CMDR: 控制存储器地址寄存器
总线判优: 是当总线上各个主设备同时要求占用总线时,通过总线控制器,按一定的优先等级顺序确定某个主设备可以占用总线。系统的并行性:
进位链: 是传递进位的逻辑电路
有效地址是由形式地址间接提供的
微操作命令和微操作: 微操作命令是控制完成微操作的命令;微操作是由微操作命令控制实现的最基本操作。
快速缓冲存储器: 为了提高访存速度,在CPU和主存之间增设的高速存储器,
基址寻址: 有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。
流水线中的多发技术: 为了提高流水线的性能,设法在一个时钟周期(机器主频的倒数)内产生更多条指令的结果
一条指令的二进制代码位数
周期窃取: DMA 方式中由DMA 接口向CPU 申请占用总线,占用一个存取周期。
双重分组跳跃进位: n 位全加器分成若干大组,大组内又分成若干小组,大组中小组的最高进位同时产生,大组与大组间的进位串行传送。
硬件向量法: 是利用硬件产生向量地址,再由向量地址找到中断服务程序的入口地址。
是连接多个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。
指令流水: 是改变各条指令按顺序串行执行的规则,使机器在执行上一条指令的同时,取出下一条指令,即上一条指令的执行周期和下一条指令的取指周期同时进行。
是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法,它与硬件紧密相关,而且直接影响指令格式和指令功能。
微程序控制: 采用与存储程序类似的方法来解决微操作命令序列的形成,将一条机器指令编写成一个微程序,每一个微程序包含若干条微指令,每一条指令包含一个或多个微操作命令。
即精简指令系统计算机
存储器带宽:
指单位时间内从存储器进入信息的最大数量。
中断隐指令及功能: 中断隐指令是在机器指令系统中没有的指令,它是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令,其功能包括保护程序断点、寻找中断服务程序的入口地址、关中断等功能。
CPU能同时处理的数据位数
时钟周期: 节拍,时钟频率的倒数,机器基本操作的最小单位。
向量地址: 中断方式中由硬件产生向量地址,可由向量地址找到入口地址。
系统总线: 是指CPU、主存、I/O(通过I/O 接口)各大部件之间的信息传输线。按传输信息的不同,又分数据总线、地址总线和控制总线。
CPU能直接识别并执行的指令,它的表现形式是二进制编码。 CPU 访问主存 、周期挪用 和 DMA 和CPU 交替访问主存
2.一个总线传输周期包括 申请分配阶段 、 寻址阶段 、 传数阶段 和
四个阶段。
3.CPU采用同步控制方式时,控制器使用机器周期和节拍组成的多极时序系统。
4.在组合逻辑控制器中,微操作控制信号由指令操作码、时序和状态条件决定。
5.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫
,它通常包含若干个 机器周期 ,而后者又包含若干个 节拍
。 机器周期
组成多级时序系统。
6.I/O与主机交换信息的控制方式中,程序查询方式CPU和设备是串行工作的。
DMA 和 程序中断 方式CPU和设备是并行工作的,前者传送与主程序是并行的,后者传送和主机是串行的。
7.I/O与主机交换信息的方式中,程序查询方式和中断方式都需通过程序实现数据传送,其中程序查询方式体现CPU与设备是串行工作的。
8.对于一条隐含寻址的算术运算指令,其指令字中不明确给出操作数的地址,其中一个操作数通常隐含在累加器中。
9.在总线的异步通信方式中,通信的双方可以通过不互锁、 半互锁和 全互锁 三种类型联络。
10.在微程序控制器中,一条机器指令对应一个 微程序 ,若某机有38条机器指令,通常可对应 41个微程序 。
11.完成一条指令一般分为 取指
执行 周期,前者完成 取指令和分析指令 操作,后者完成
执行指令 操作。
12.在写操作时,对Cache与主存单元同时修改的方法称作 写直达法 ,若每次只暂时写入Cache,直到替换时才写入主存的方法称作 回法 。
13.在小数定点机中,采用1位符号位,若寄存器内容为,当它分别表示为原码、补码和反码时,其对应的真值分别
正在加载中,请稍后...《控制器》一、选择题;1.指令周期是指__D____;ACPU从主存取出一条指令的时间B时钟周期时间C;A地址线B数据线C控制线D指令的操作码3.CPU;A.存储器容量B.机器字长C.指令的长度D.CP;A划分指令的执行步骤B确定每一步所需的时序控制信;A指令的操作码B节拍C地址信号D状态信号6.下列;A指令的操作码B时钟脉冲信号C指令的操作数DCZ;A发出
《控制器》 一、选择题 1. 指令周期是指 __D____ 。
A CPU 从主存取出一条指令的时间
B时钟周期时间 C CPU 执行一条指令的时间
D CPU 从主存取出一条指令加上执行这条指令的时间 2. 如果计算机的字长是8位的,那么其CPU的(
)也是8位的。 A 地址线
D 指令的操作码 3. CPU内通用寄存器的位数取决于
。 A.存储器容量
B.机器字长
C.指令的长度
D.CPU的管脚数 4. 设计控制信号产生部件时,以下(
)步骤不是必要的。 A划分指令的执行步骤
B确定每一步所需的时序控制信号 C根据每一个节拍所执行的功能写出控制信号的值 D确定指令执行所需的时间 5. 下列(
)不是控制信号形成部件的输入信号。 A指令的操作码
C 地址信号
D状态信号 6. 下列(
)不是节拍发生器的输入。 A指令的操作码
B时钟脉冲信号 C指令的操作数 D CZVS状态信号 7. 节拍发生器的功能是(
)。 A 发出执行指令时钟信号
B 发出CPU的工作节拍 C 标识每条指令不同的执行步骤
D 指出下一条指令的存储地址 8. 时序控制信号产生部件的逻辑表达式中有等式如下所示,其中等号左边表示的是输出信号,等号右边表示的是(
)要求该信号为1 的情形。 I7=(T==[0,0,1,1,])&(ADD#SUB#OR)&(!C)... A对应的指令
B对应的节拍
C对应的状态信号(CZVS)
D以上三项 9. 任何指令周期的第一步必定是( B
D取状态 10. 实验机的指令执行步骤中有两个步骤是公用的,它们是(
存储器的内容→AR,PC+1→PC
PC→IR,PC+1→PC C
PC+1→AR,PC+1→PC
PC→AR,PC+1→PC和存储器的内容→IR 11. CPU在(
)时检查是否有中断。
B总线周期结束
D一条指令结束(执行周期结束) 12. CPU组成中不包括
。 A.指令寄存器
B.地址寄存器
C.指令译码器
D.地址译码器 13. 一般程序计数器PC设计在控制器中,教学机为了简化设计,把PC设计在
中。 A.运算器
D.I/O接口 14. 计算机主频的周期是指
。 A.指令周期
B.时钟周期
C.CPU周期
D.存取周期 15. 一个节拍脉冲持续的时间长短是
。 A.指令周期
B.机器周期
C.时钟周期
D.以上都不是 16. 直接转移指令的功能是将指令中的地址代码送入
。 A.累加器
B.地址寄存器
D.存储器 17. 程序计数器PC的值是(
) A.计算结果
B.刚执行完的指令地址 C.操作数地址 D.要取的指令代码在主存中的地址 18. 在执行从存储器中读取数据的指令时,要先将存储器的地址送入(
)寄存器中。
D DR 19. CPU在响应中断后保存现场是将信息保存在(
B 通用寄存器
D 高速缓存 20. 状态寄存器用来存放
21. 22. 23. 24. 25. 26.
二.填空题 1. 目前的CPU包括
和 一级CACHE。 2. 控制器的主要功能是向计算机其它部件提供
信号。 3. 下一条指令的地址存放在
寄存器中。 4. IR寄存器存储的是
,AR寄存器存储的是
,PC存储的是
。 5. 从存储器中读出的指令机器码存放在
中。 6. 执行跳转指令所完成的功能就是修改
寄存器的内容。 7. 任何指令周期的第一步必定是
。 8. CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫
,它常用若干个
来表示,而后者又包含若干个
。 9. CPU 中,保存当前正在执行的指令的寄存器为(指令寄存器IR),保存当前正在执行的指令的地址的寄存器为(程序计数器PC),保存 CPU 访存地址的寄存器为(AR),保存当前栈顶地址的寄存器叫(栈顶指针SP )。 10. 在程序执行过程中,控制器控制计算机的运行总是处于( 取指令) 、分析指令和( 执行指令) 的循环之中。 11. 控制器发出的控制信号是
因素的函数,前者是指出操作在什么条件下进行,后者是指操作在什么时刻进行。 12. 微程序设计技术是利用
的一门技术。 13. 在同一微周期中不可能同时出现
的微命令叫互斥的微命令;在同一微周期中
可以同时出现
的微命令叫相容的微命令。显然, 相容的微命令
不能放在一起译码。 14. 教学计算机中,表示运算结果是零的是
状态寄存器中的ZF
;表示运算结果溢出的是
状态寄存器中的OF
。 15. 硬布线控制器中的时序控制信号产生部件的输入是(
),其输出是(
)。 16. 节拍发生器的输入是(
)。 17. RISC 的中文含义是 __精简指令系统计算机_ , CISC 的中文含义是 __复杂指令系统计算机__ 。
18. CPU 响应中断时,保护现场两个关键的硬件状态是
程序断点PC 程序状态字PSW 。
19. 在计算机中,时序信号的作用是 ( 为计算机各部件的协调工作提供时间标志 )。 20. 写出指令“OUT
80H”的第三拍和第4拍的时控制器发出的控制信号,填写下列表格中的控制信号的值。(你认为无关的可以用斜线表示) MRW
SCISSH DC2
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 某寄存器中的值有时是地址,这只有计算机的
才能识别它。 A.译码器
B.判断程序
D.时序信号 以硬布线方式构成的控制器也叫
。 A.组合逻辑型控制器
B.微程序控制器 C.存储逻辑型控制器
D.运算器 对组合逻辑的控制器,指令不同的执行步骤是用( C )给出的
A、程序计数器
B、节拍发生器
D、时序控制信号产生部件
微程序控制器中的微程序是(
)。 A在指令执行过程中产生 B由硬布线控制器产生的
C指令操作码 D已经编写好存储在ROM中 微程序放在
中。 A.指令寄存器
C.控制存储器
D.内存 微程序控制器中,机器指令与微指令的关系是( C
)。 A. 每条机器指令由一条微指令执行
B. 每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条微指令来执行
D. 每条微指令由若干条机器指令组成
三、简答题 1. 在寄存器 - 寄存器型,寄存器 - 存储器型和存储器 - 存储器型三类指令中,哪类指令的执行时间最长?哪类7/12
指令的执行时间最短?为什么? 2. CPU 中主要有哪些专用寄存器?各自功能是什么? IR:存放现行指令,指令从存储器中取出。 PC:存放指令在存储器中的地址,程序开始执行前,将起始地址(第一条指令地址) →PC,PC应具有寄存信息和计数两种功能。 AR:保存当前CPU所访问内存单元地址或IO端口号 DR:暂时存放指令或数据 PSW:指示程序工作方式、反映程序运行结果 SP:栈顶指针寄存器 3. 简述CPU的功能。 (1).指令控制:程序的顺序控制,称为指令控制。 (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部件,从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 (3)时间控制:对各种操作实施时间上的控制,称为时间控制。 (4)数据加工:对数据进行算术运算和逻辑运算处理,完成数据的加工处理。 4. RISC 的主要特点。
RISC主要指精简指令集计算机系统,它的主要特点有: (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。 (5) CPU中通用寄存器数量比较多。 (6) 以硬布线控制为主,不用或少用微指令码控制。 5. 指令和数据均存放在内存中,计算机如何区分它们是指令还是数据? 可从时间和空间上进行区分: 从时间上讲,取指令事件发生在“取指周期”,取数据事件发生在“执行周期”。 从空间上讲,从内存读出的指令流流向控制器(指令寄存器)。从内存读出的数据流流向运算器(通用寄存器)。 6. 什么是指令周期? 举例说明一个指令周期往往要包含哪几个执行步骤? P105
指令周期通常是指计算机执行一条指令所用的时间。一个指令周期往往要包含几个执行步骤,例如可能包括读取指令、指令译码和读寄存器组、ALU执行运算、读写内存或接口、数据写回寄存器组这5个步骤。 7. 两种结构的控制器各自生成控制信号的方法有何不同? 8. 节拍发生器的作用是什么?节拍分配应遵循的原则是什么? 节拍发生器的作用是用多位触发器的输出信号的不同组合状态来标识每条指令的不同执行步骤 遵循的原则是:尽量做到从当前节拍切换到下一个节拍时,只有一个触发器的状态发生变化,或尽量使状态发生变化的触发器数目最少。
四. 分析、设计题 1. 已知一个CPU可以完成共8条指令;完成指令所需要的节拍共有4拍;在各节拍中完成各指令总共需要3个控制信号。每一条指令在各节拍中所需要的控制信号如下表。写出设计控制信号产生部件时,为信号“A”、“B”、“C”所写的逻辑表达式。 指令操作码 OP2 OP1 OP0 0
1 节拍编码 TM1
0 三位控制信号 A 1 1 0 0 8/12 B 1 0 1 1 C 0 0 1 0
1 1 0 1 0 1 0 1 1 0
2. 根据教学计算机中指令LDRR DR,[SR];STRR [DR],SR;OUT
I/O PORT;IN
I/O PORT;PUSH SR;POP
DR,请回答下列问题:(1) 指出源操作数和目标操作数? (2) 给出指令从取指到执行,每个步骤完成的具体操作。 (3) 找出各步骤的数据通路。
《存储系统》 一.填空题 1. 对存储器的要求是
,为解决这三者的矛盾,计算机、采用
分级存储体系
体系结构。 2. 三级存储器是由
构成的。 3. 计算机中增加高速缓存的主要目的是
存储器芯片实现。 4. CPU能直接访问
,但不能访问
和 I/O设备
。 5. Cache的映射方式有
全相联映象
组相联映象
三种。其中
组相联映象
方式,适度地兼顾了前两者的优点又尽量避免其缺点,比较理想。 6. 广泛使用的
都是半导体
存储器。前者的速度比后者快,
不如后者高。它们的共同缺点是断电后 不能
保存信息。 7. 闪速存储器能提供高性能、低功耗、高可靠性以及
能力,为现有的 存储器
体系结构带来巨大变化,因此作为 固态盘
用于便携式电脑中。 8. 相联存储器不按地址而是按
访问的存储器,在Cache中用来存放
,在虚拟存储器中用来存放 段表、页表和快表
。 9. 虚拟存储器指的是
层次,它给用户提供了一个比实际
主存空间大得多的
在存储器采用主存-Cache系统的计算机中,CPU读取主存中的一个字时,便发出此字的内存地址到(
)中,若此字已在(
)中,则用较快的读周期将此字传送给CPU;若非,则用较慢的读周期将此字从(
)读出送到CPU ,同时把含有此字的(
)中去。 11. 直接相联映像是将存储器的地址划分为块内字号,区内块号和区号三部分,标记是其中的(
)部分,主存存放到cache的限制是(
)。 12. 要进行刷新的是(
)态存储器,一般刷新的间隔时间不超过(
)。 13. 动态存储器的读是破坏性读,补救的措施是在读操作之后立即跟随一次(
)操作。 14. 动态存储器是将信息存储在电容中的,由于漏电会造成信息丢失,补救的方法是(
)。 15. 计算机的存贮系统是
内外存贮器 ,在取指周期,从内存取出的指令送往 __指令寄存器_ 。
16. 主存储器的性能指标主要是 __存储容量__、_存取时间_ _ 、存储周期和存储器带宽。 17. 存储器和 CPU 连接时,要完成 __地址线 数据线 控制线____ 的连接,方能正常工作。 18. 计算机中的存储器部件主要用来存放
。 19. 在主存储器中读取数据时,要先将存储器的地址送入
寄存器中。 20. SRAM 芯片的存储容量为4K*8 bit,其地址线和数据线数目分别为
。 21. 动态存储器要刷新的原因是
;和静态存储器相比,其优点是
。 22. 某计算机的存储器系统由Cache和主存储器。某程序执行过程中访存1000次,其中访问Cache缺失(未命中)100次,则Cache的命中率是
二、简答题 1. 请说明Cache的物理位置与作用。 Cache是高速缓存器,位于CPU与主存之间;其传送速率比主存高5-6倍,对提高CPU的利用率和信息的处理速度起非常关键的作用。 9/12
2. 存储器的主要性能指标是什么? 3. 简述SRAM、DRAM的特点,当前计算机系统中多选用DRAM芯片组成主存储器,为什么教学计算机使用SRAM组成主存储器? 4. 简述程序运行局部性原理 5. 简述存储器系统追求的目标与实现方法。 6. 三级结构存储器的组成?各级主要解决什么问题?是根据程序运行的什么原理? 7. 简述高速缓冲存储器的作用与实现。 8. Cache有哪三种映像方式?直接映像的优缺点是什么? Cache常用映像方式:全相联映像方式、直接映像方式、 组相联映像方式。 直接映像是简单的地址映像,地址变换速度较快,且遇到冲突替换时,只要将所在的块替换出来。不需要替换算法,硬件实现更容易,但它的命中率偏低。
三.分析设计题 1. 已知某一CPU有16条地址引脚A15~A0、16条数据引脚D15~D0,另有三条控制引脚MIO、REQ和WR。其中MIO为0表示有内存或外设访问,为1则表示无访问;REQ为0表示访问内存,为1表示访问外设;WR为0表示写操作,为1则表示读操作。现为该CPU设计主存,请回答下列问题: (1)该CPU最多能直接访问主存容量是多少?每个字最多可存放多少个二进制位?
(2)现采用规格为8K*4bit的RAM存储芯片构建8K*16bit的随机存储器,需要几片RAM芯片?
(3)给出所用RAM芯片与CPU的连接示意图,并给出RAM存储器的地址范围。
2. 设CPU有16根地址线,8根数据线,存储器读信号MEMR#(低电平有效)、存储器写信号MEMW#(低电平有效)。现有下列存储芯片:1K*4位SRAM;4K*8位SRAM;8K*8位SRAM;2K*8位ROM;4K*8位ROM;8K*8位ROM;及3:8译码器和各种门电路。要求: (1)主存的地址空间满足下述条件:最小8K地址为系统程序区(ROM区),与其相邻的16K地址为用户程序区(RAM区),最大4K地址空间为系统程序区(ROM区)。 (2)请分析存储芯片的片选逻辑,存储芯片的种类、片数 (3)画出CPU与存储器的连接图。
3. 设有一个具有24位地址和8位字长的存储器,求: (1)该存储器能存储多少字节的信息?答:存储单元数为2^24=16M,故能存储16M字节的信息 (2)若存储器由4M×1位的RAM芯片组成,需要多少片?
由于存储容量为16MB(8位字长),每4M字节需要4片(位并联方式),故需芯片数为16/4×8=32片 (3)需要哪种译码器实现芯片选择? 若用32片组成一个16M(8位字长),地址总线的低22位可直接连到芯片的A0-A21管脚,而地址总线的高2位(A22,A23)需要通过2:4线译码器进行芯片选择。存储器组成方案为位并联和地址串联相结合的方式。
4. 已知某CPU为8位数据线,16位地址线。用全译码的方法将2片4K*8的存储器芯片和1片8K*8的存储器芯片和CPU相连接,起始地址为8000H。 (1)写出存储器的二进制地址范围。 (2)画出连接图,标明图中的地址线及名称,数据线及名称,片选线及名称。
5. 已知某 8 位机的主存采用半导体存储器,地址码为 16 位,采用 4K × 4 位的 SRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用模块条形式,问:
(1) 若每个模块条为 32K × 8 位,共需几个模块条? (218×8)/(32k×8)=8,故需8个模块 (2) 每个模块条内有多少片 RAM 芯片 ?
(32k×8)/(4k×4)=16,故需16片芯片 (3) 主存共需多少 RAM 芯片? CPU 需使用几根地址线来选择各模块?使用何种译码器?
共需8×16=128片芯片,为了选择各模块,需使用3:8译码器 , 即3根地址线选择模块 10/12 三亿文库3y.uu456.com包含各类专业文献、外语学习资料、文学作品欣赏、各类资格考试、专业论文、幼儿教育、小学教育、行业资料、38组成复习题等内容。 
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指令周期是指CPU从主存中取出一条指令加上执行这条指令所需的时间。()
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