计算机组成原理-考研试题(北京理工大学 2002年指令格式)

单项选择（2002年北京理工大学）

零地址的运算类指令在指令格式中不给出操作数地址，参加运算的两个操作数来自【】。

A、累加器和寄存器

B、累加器和暂存器

C、堆栈的栈顶和次栈顶单元

D、暂存器和堆栈的栈顶单元

答案解析

C

【解析】

对于零地址的运算类指令，指令中虽然没有出现地址码，但并不代表没有操作数地址，此时的地址是隐地址，指向的主存单元是堆栈的栈顶和次栈顶单元。

零地址的双操作数指令是专门为堆栈计算机准备的。在堆栈计算机中，两个参加运算的操作数都必须已经事先放在堆栈中，然后才能执行相应的运算指令。

讨论

计算机组成原理

设某计算机采用单地址格式，指令和数据的长度均为4个字节，存储系统由Cache和主存组成，Cache的存取周期为40μs，命中率为90%。若程序中访存指令（访问存储系统以存取数据）占80%，且机器运行程序的速度为每秒400万条指令。试问该主存的供数率是多少？又若不配置Cache，在同样的机器速度下，主存的供数率是多少？

某机主存的读写周期为1μs。今采用增设Cache方案和采用多体交叉存取方案来使其有效访问周期减少到0.2μs，试问：① 设Cache的命中率为90%，则Cache的读写周期应为多少才能满足要求？② 设在多体交叉存取访问时，产生存储体访问冲突的概率为10%，则应有多少存储体并行工作才能满足要求？

解决多处理机系统中各Cache数据一致性问题的主要方法有软件方法、采用总线监测机制和采用__________方法。

在主存—Cache存储系统中，当写操作Cache命中时有_________和_________两种更新策略，当写操作不命中是有_________和_________两种更新策略。

Cache存储器中保存的字块和__________中相应的字块保持一致。

试述带有Cache的内存储器的读写原理。

设有主存M1和辅存M2构成的2级存储体系，其中M1和M2的读出时间分别是1微秒和1毫秒。经实测，该2级存储系统的平均读出时间为100微秒。欲使其减小为10微秒，试改出两种改进的实现方法。

某计算机的存储系统是由Cache、主存和磁盘组成的虚拟存储系统。若一字在Cache中，访问它需要时间T1ns；若字不在主存中，将其从磁盘装入主存需要T2ns，主存访问时间为T3ns，若Cache的命中率为p1，主存命中率为p2，求出该存储系统的平均字访问时间。

某机器CPU可寻址的最大存储空间为64KB，存储器按字节编址，CPU的数据总线宽度为8位，可提供一个控制器信号为RD。目前，系统中使用的存储器容量为8KB，其中4KB为ROM。拟采用2K×8位的ROM芯片，其地址范围是0000H~0FFFH。4KB为ROM，拟采用4K×2位的RAM芯片，其地址范围为4000H~4FFFH。（1）需要RAM和ROM芯片各多少片？（2）画出CPU与存储器之间的连接图（译码器自定）。

CPU对主存储器进行读/写操作，应该分别给出哪些信息？

指令系统

已知某机器字长16位，主存按字编址，其双操作数指令格式为：其中OP为操作码，R为通用寄存器地址，试问下列寻址方式能访问的最大主存区为多少机器字？（1）D为立即数：__________。（2）D为主存直接地址：__________。（3）D为主存间接地址：__________。（4）D为变地址形式地址，变址寄存器为R1（字长16位）：__________。

试设计出计算机指令系统中8种指令操作，使得指令操作集合具有基本算术运算、逻辑运算和控制功能的完备性，并加以简要说明。

何谓变址寻址、基址寻址？两者有何区别？

对于自底向上生成的堆栈，若栈指针指向栈顶满单元，进栈时应做__________。

对于自底向上生成的堆栈，若栈指针指向栈顶满单元，出栈时，指针应该__________。

在指令中，操作数地址在某寄存器中的寻址方式称为【】寻址。

按照【】，可将计算机分为RSC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)。

在汇编指令中，操作数在某寄存器中的寻址方式称为【】寻址。

某机主存容量为4Mx16，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等6种寻址方式，试回答:(1)画出一地址指令格式，并指出各字段的作用；(2)该指令直接寻址的最大范围;(3)一次间址和多次间址的寻址范围；(4)立即数的范围(十进制数表示):(5)相对寻址的位移量(十进制数表示)；(6)上述6种寻址方式的指令哪一种执行时间最短?哪一种最长?为什么?哪一种便子程序浮动?哪一种最适合处理数组问题?

某机器有一个标志寄存器，其中有进位/借位标志CF、零标志ZF、符号标志SF和溢出标志OF，条件转移指令bgt（无符号整数比较大于时转移）的转移条件是【】。

指令格式

某台计算机字长为16位，主存容量64kB，采用单字长地址指令，共64条指令，系统有4个通用寄存器R0、R1、R2、R3，试用4种寻址方式（寄存器直接寻址、存储器直接寻址、基址寻址、间接寻址）设计指令格式（通用存储器都为16位）。

在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目地是【】。

在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目的是【】。

某机器指令长度为16位，地址码长度都为6位，包含单地址指令、双地址指令和无地址指令，试问单地址指令最多能有多少条，此时双地址指令和无地址指令各为多少条？

地址码的长度不仅与主存容量有关，而且与__________有关。

某指令系统字长16位，每个操作数的地址码长6位。设系统有无操作数、单操作数和双操作数3类。若双操作数指令有M条，无操作数指令有N条，问单操作数指令最多可能有多少条？

某计算机的指令系统字长为16位，采用扩展操作码，操作数地址需要4位。该指令系统已有三地址指令M条，二地址指令N条，没有零地址指令，问系统最多还有多少条一地址指令？

单地址指令中实实现两个数的算术运算，除地址码指明的一个操作数外，另一个常采用__________寻址方式。

零地址运算指令的操作数来自__________。

动态RAM是依靠__________来存储信息的。