计算机组成原理-考研试题(硕士研究生入学考试 2013年寻址方式)

单项选择（2013年硕士研究生入学考试）

假设变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H；地址1000H中的内容为2000H，地址2000H中的内容为3000H，地址3000H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是【】。

A、1000H

B、2000H

C、3000H

D、4000H

答案解析

D

【解析】

变址寄存器R的内容为1000H，指令中的形式地址为2000H，则有效地址为1000H+2000H=3000H。

地址3000H中的内容为4000H，则变址寻址方式下访问到的操作数是4000H。

讨论

计算机组成原理

偏移寻址通过将某个寄存器内容与一个形式地址相加而生成有效地址。下列寻址方式中，不属于偏移寻址的是【】。

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【】。

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？

寻址方式

以下【】寻址方式用来支持浮动程序设计。

设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码，第二个字节是相对位移量（用补码表示）。每当CPU从存储器取出第一个字节时，即自动完成(PC)+1→PC。设当前PC的内容为2003H，要求转移到200AH地址，则该转移指令第字节的内容应为【】。若PC的内容为2008H，要求转移到2001H，则该指令第二字节的内容应为【】。

指令INCB-(R5)是一自减型寻址方式字节操作数指令，其寻址过程是先R5←(R5)-1，然后计算EA=(R5)，指令操作是加1操作。若指令执行前，16位寄存器R5的内容为(R5)=010046，内存以下字地址单元的内容（010044）=100000，（010046）=010000。指令执行后，寄存器和内存单元的内容有什么变化。（题中所有数据都是采用八进制数据。）

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__________。

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。

指令系统

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？

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。

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）。

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【】。

假定指令系统有m条指令，指令操作码的位数为N位，则N至少应等于__________。

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【】。