计算机组成原理-考研试题(硕士研究生入学考试 2009年寻址方式)

单项选择（2009年硕士研究生入学考试）

某机器字长16位，主存按字节编址，转移指令采用相对寻址，由两个字节组成：第1字节为操作码字段，第2字节为相对位移量字段。假定取指令时，每取一个字节 PC 自动加 1。若某转移指令所在主存地址为2000H，相对位移量字段的内容为06H，则该转移指令成功转移后的目标地址是【】。

A、2006H

B、2007H

C、2008H

D、2009H

答案解析

C

【解析】

执行该转移指令时，PC的值为2000H+2=2002H。若成功转移，该指令的操作就是取PC的值加上相对位移量字段的内容，结果(2002H+06H=2008H)再写回 PC。

讨论

计算机组成原理

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【】。

下列选项中，能引起外部中断的事件是【】

某计算机的指令流水线由四个功能段组成。已知指令流经各功能段的时间(忽略各功能段之间的缓存时间) 分别为 90ns、80ns、70ns 和 60ns，则该计算机的CPU时钟周期至少是【】。

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?

假定我们有一台计算机，如果所有的Cache 访问都命中的话，它的CPI是2.0。唯一的数据访问指令是Store和Load，它们占指令总数的40%，不命中的损失是25个时钟周期，不命中率是2%。如果所有的指令访问Cache都命中的话，那么机器的速度是存在Cache不命中的多少倍？

某台计算机只有Load/Store指令能对存储器进行读/写操作，其他指令只对寄存器进行操作。根据程序跟踪实验结果，已知每种指令所占比例及CPI为：逻辑指令：CPI为1，占比43%Load指令：CPI为2，占比21%Store指令：CPI为2，占比12%转移指令：CPI为2，占比24%① 求上述情况下的平均CPI；② 假设程序由M条指令组成。算术逻辑运算中25%的指令的两个操作数中的一个已在寄存器中，另一个必须在算术逻辑指令执行前用Load指令从存储器取到寄存器中。因此有人建议增加另一种算术逻辑指令，其特点是一个操作数取自寄存器，另一个操作数取自存储顺，即寄存器-存储器型，假设这种指令的CPI等于2，同时，转移指令的CPI变为3。求新指令系统的平均CPI。

某计算机系统采用浮点运算部件后，使浮点运算速度提高到原来的20倍，而系统运行一个程序的整体性能提高到原来的5倍，试计算该程序中浮点操作所占用的比例。

假定我们正在考虑两种条件转移指令的设计方法，这两种方法如下：CPU A：先通过一条比较指令设置条件码A，再用一条分支指令检测条件码；CPU B：比较操作包含在分支指令中。在两种CPU中，条件转移指令都需要两个时钟周期，所有其他指令都需要一个时钟周期。在CPU A中，全部指令的20%是条件转移指令，因为每次条件转移都需要一次比较，所以比较指令约占所有指令的20%。如果CPU A的时钟频率是 CPU B的1.25倍，问哪一种CPU更快？如果CPU A的时钟频率只是CPU B的1.1倍，结果又是多少？

假设我们有一个需要运行100秒的标准程序，其中有90秒是CPU时间，剩下的是I/O占用的时间。如果在以后的5年中，CPU 速度每年可以提高 50%且 I/0时间保持不变，那么5年后我们的程序要耗费多少时间。

用一台40MHz的处理机执行标准测试程序，它包含的混合指令数和响应所需要的时钟周期为：算术逻辑指令：CPI为1，占比60%高速缓存命中的加载与存储：CPI为2，占比18%转移指令：CPI为4，占比12%调整缓存缺失的存储访问：CPI为8，占比10%。求有效CPI、MIPS速率和程序的执行时间。

寻址方式

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）：__________。

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。

在汇编指令中，操作数在某寄存器中的寻址方式称为【】寻址。

寻址的最终目的是__________。

寄存器间接寻址时，操作数在__________中。

间接寻址方式需要__________次访问存储器，获取数据。

在指令中用寄存器进行寻址的有____________、____________、____________、____________、____________和等方式。

指令系统

某计算机的字长16位，设有单地址指令和双地址指令两类，若每个地址字段均为6位，且双地址指令有X类，问单地址指令最多可以有多少类？

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？

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。

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__________。

在指令格式中，采用扩展操作码设计方案的目地是【】。

某计算机的指令系统定长为16位，采用扩展操作码，操作数地址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：最多还有多少条一地址指令？