1、计算机专业基础综合（中央处理器）模拟试卷 3 及答案与解析一、单项选择题1-40 小题，每小题 2 分，共 80 分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。1 关于控制器的主要功能，下面说法中最准确的是( )。（A）产生时序信号（B）从主存取出一条指令（C）完成指令译码（D）从主存取出一条指令、完成指令译码、产生时序信号、指挥各部件完成指令指定的操作2 CPU 功能不包括( )。（A）执行指令（B）控制执行指令的顺序（C）执行 DMA 操作（D）检测并响应中断3 存放当前正在执行的指令并为译码部件提供信息的部件是( )。（A）指令译码器（B）程序计数器（C）指令寄存器（D）
2、地址寄存器4 下面各存储器件中，用于存储微程序的是( )。（A）主存（B） Cache（C）控制存储器（D）辅存5 从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间称为( )。（A）时钟周期（B）机器周期（C）工作周期（D）指令周期6 设计微程序的人员是( )。（A）硬件设计人员（B）软件设计人员（C）用户（D）管理员7 在 CPU 的状态寄存器中，若符号标志为“1”，表示运算结果是( )。（A）正（B）负（C）零（D）不一定8 下列说法中正确的是( )。（A）微程序控制方式和硬连线方式相比较，前者可以使指令的执行速度更快（B）若采用微程序控制方式，则可用 PC取代 PC（C）控制存储器通常用 R
3、AM（D）机器周期也称为 CPU 周期9 在计算机体系结构中，CPU 内部包括程序计数器 PC、存储器数据寄存器 MDR、指令寄存器 IR 和存储器地址寄存器 MAR 等。若 CPU 要执行的指令为：MOV R0，#100(即将数值 100 传送到寄存器 R0 中)，则 CPU 首先要完成的操作是( )。（A）100R 0（B） 100MDR（C） PCMAR（D）PCIR10 构成控制信号序列的最小单位是( )。（A）微程序（B）微指令（C）微命令（D）机器指令11 通常情况下，微指令位数最长的编码方法是( )。（A）直接表示法直接控制法（B）字段直接编码表示法（C）字段间接编码表示法（D）
4、混合表示法12 微程序控制器比硬布线控制器慢，原因是( )。（A）增加了从外存读微指令的时间（B）增加了从主存读微指令的时间（C）增加了从 IR 中读微指令的时间（D）增加了从控制存储器读微指令的时间13 相对于硬布线控制器，微程序控制器的特点是( )。（A）指令执行速度较快，修改指令的功能或扩展指令集难（B）指令执行速度较快，修改指令的功能或扩展指令集容易（C）指令执行速度较慢，修改指令的功能或扩展指令集难（D）指令执行速度较慢，修改指令的功能或扩展指令集容易14 微程序是在( ) 时被执行的。（A）安装硬件（B）安装软件（C）执行指令（D）故障诊断15 当微指令采用分段编码时，我们将互斥性
5、微命令( )。（A）放在同一段中（B）用多级译码来区分（C）放在不同段中（D）任意存放16 异步传送方式常用于( )中，作为主要控制方式。（A）微型机的 CPU 内部控制（B）硬连线控制器（C）微程序控制器（D）串行 IO 总线17 某计算机的指令系统中共有 101 条不同的指令，采用微程序控制方式时，控制存储器中具有的微程序数目至少是( )。（A）100（B） 102（C） 103（D）10418 控制器同步控制方式是指( )。（A）由统一时序信号控制的方式（B）由握手信号控制的方式（C）由中断控制的方式（D）由程序查询控制的方式19 以下说法中，错误的是( )。（A）指令执行过程中的第一步
6、就是取指令操作（B）为了进行取指令操作，控制器需要得到相应的指令（C）取指令操作是控制器自动进行的（D）在指令长度相同的情况下，所有取指令的操作都是相同的20 微指令中的微地址表示( )。（A）微操作的对象（B）存放微操作结果的地址（C）微操作数地址（D）后继微指令地址二、综合应用题41-47 小题，共 70 分。21 下图所示的处理机逻辑框图中，有两条独立的总线和两个独立的存储器。已知指令存储器 IM 最大容量为 16 384 字(字长 18 位)，数据存储器 DM 最大容量是 65 536 字(字长 16 位) 。各寄存器均有“ 打入”(Rin)和“送出”(Rout)控制命令，但图中未标出
7、。 设处理机格式为： 加法指令可写为“ADD X(R 1)”。其功能是(AC 0)+(Ri)+X)AC 1，其中(R i)+X)部分通过寻址方式指向数据存储器，现取 Ri 为 R1。试画出 ADD 指令从取指令开始到执行结束的操作序列图，写明基本操作步骤和相应的微操作控制信号。22 如图所示，某计算机的内部数据通路如下： 完成如下要求： (1)数据指令 STA R1，(R 2)，其指令的功能是将寄存器 R1 的内容传送至(R 2)中存储的内存地址所代表的存储单元中。请画出指令周期流程图。 (2)标出各微操作信号序列。23 下图为某计算机主机示意图，各部分之间的连线表示数据通路，数据传送方向如箭
8、头所示。 (1)给出图中寄存器 A、B、C 、 D 的名称。 (2)简述取指令的数据通路。 (3)简述取数指令 LOAD x 的数据通路( 完成功能(X)AC ，其中 X 为主存地址，由指令的地址码字段给出)。 (4)简述存数指令 STORE X 的数据通路 (完成功能(AC)X，其中 X 为主存地址，由指令的地址码字段给出)。 (5)简述加法指令 ADD X 的数据通路(完成功能(X)+(AC)AC，其中 X 为主存地址，由指令的地址码字段给出)。24 某模型机的数据通路结构如下图所示。 用寄存器传送语句(如 PCMAR) ，拟出下列指令从读取到执行的完整流程。 (1)数据传送指令 MOV
9、X(R0)，Y(R 1)，源和目的操作数地址均采用变址寻址，第 1 个参数 X 为源操作数的形式地址，第 2 个参数为目的操作数的形式地址，分别位于指令的第 2 个和第 3 个存储字。 (2)数据求反指令 COM 一一(R 0)，采用自减型寄存器间接寻址，结果送回自减后的地址单元。25 某计算机有如下部件：ALU，移位器，主存 M，主存数据寄存器 MDR，主存地址寄存器 MAR，指令寄存器 lR，通用寄存器 R0R 1，暂存器 C 和 D。 (1)请将各逻辑部件组成一个数据通路，并标明数据流向。 (2)画出“ADD R 1，(R 2)+”指令的指令周期流程图，指令功能是(R 1)+(R2)R
10、1。 计算机专业基础综合（中央处理器）模拟试卷 3 答案与解析一、单项选择题1-40 小题，每小题 2 分，共 80 分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。1 【正确答案】 D【试题解析】 完整角度上讲，控制器的主要功能可以表述为从主存取出一条指令、完成指令译码、产生时序信号、指挥各部件完成指令指定的操作。【知识模块】 中央处理器2 【正确答案】 C【试题解析】 DMA 操作由： DMA 控制器来执行。 CPU 的功能还包括发现和处理“异常”。【知识模块】 中央处理器3 【正确答案】 C【试题解析】 指令寄存器中主要存放的是当前正在执行的指令，而不是 PC。【知识模块】
11、 中央处理器4 【正确答案】 C【试题解析】 控制存储器在 CPU 内部，主要存放微程序。【知识模块】 中央处理器5 【正确答案】 D【试题解析】 本题主要考查的是指令周期的定义。【知识模块】 中央处理器6 【正确答案】 A【试题解析】 设计微程序的目的是为了控制时序，因此属于硬件设计人员的工作范畴。【知识模块】 中央处理器7 【正确答案】 B【试题解析】 状态标志寄存器用来存放程序状态字(PSW)。程序状态字的各位表征程序和机器运行的状态，是参与控制程序执行的重要依据之一。它主要包括两部分内容：一是状态标志，如进位标志(C)、结果为零标志 (z)等，大多数指令的执行将会影响这些标志位；二是控
12、制标志，如中断标志、陷阱标志等。符号标志位SF=0 表示为正数，符号标志位 SF=1 表示为负数。【知识模块】 中央处理器8 【正确答案】 B【试题解析】 在微程序控制方法中，PC 的作用与在指令控制过程中 PC 起到的作用相同。【知识模块】 中央处理器9 【正确答案】 C【试题解析】 无论运行什么类型的指令，CPU 首先需要取指令，取指令阶段的第一个操作就是将指令地址(程序计数器 PC 中的内容)送往存储器地址寄存器。取指周期完成的微操作序列是公共的操作，与具体指令无关，取指令操作如下：(1)将程序计数器 PC 中的内容送至存储器地址寄存器 MAR，记作(PC)MAR；(2)向主存发读命令，
13、记作 Read；(3)从主存中取出的指令送到存储器数据寄存器 MDR，记作 M(MAR)MDR；(4)将 MDR 的内容送至指令寄存器 IR 中，记作(MDR)IR；(5)将 PC 的内容递增，为取下一条指令做好准备，记作(PC)+1PC。题中虽然给出了一条具体的指令“MOV R0，#100”，实际上 CPU 首先要完成的操作是取指令，与具体指令是没有关系的。【知识模块】 中央处理器10 【正确答案】 C【试题解析】 控制信号序列的最小单位是微命令。【知识模块】 中央处理器11 【正确答案】 A【试题解析】 此题考查不同的微指令编码方法的特点：直接表示法直接控制法速度最快，但位数最长，编码空间
14、利用率最低。【知识模块】 中央处理器12 【正确答案】 D【试题解析】 微程序的执行过程中增加了从控存读微指令的时间，因此使得其速度慢于硬布线控制器。【知识模块】 中央处理器13 【正确答案】 D【试题解析】 考查硬布线控制器和微程序控制器的特点。【知识模块】 中央处理器14 【正确答案】 C【试题解析】 微程序的执行是在指令执行过程中的，通过执行微程序产生时序控制信号，推进指令执行过程的进行。【知识模块】 中央处理器15 【正确答案】 C【试题解析】 本题考查字段直接编码的特点。互斥性微命令是指不能同时或不能在同一个 CPU 周期内并行执行的微命令，反之则是可以并行执行的微命令。【知识模块】
15、 中央处理器16 【正确答案】 A【试题解析】 异步传输方式会用于微型机的 CPU 内部控制。【知识模块】 中央处理器17 【正确答案】 B【试题解析】 除去 101 条机器指令所对应的 101 个微程序外，至少还有一个取指微程序，所以至少有 102 个微程序。通常，一条机器指令对应一个微程序。由于任何一条机器指令的取指令操作都是相同的，因此可以将取指令操作抽出来编成一个独立的微程序，这个微程序只负责将指令从主存中取出送至指令寄存器。此外，也可以编出对应问址周期的微程序和中断周期的微程序。这样，控制存储器中的微程序个数应等于指令系统中的机器指令数再加上对应的取指、间址和中断周期等公用的微程序数
16、。若指令系统中具有 n 种机器指令，则控制存储器中的微程序数至少有 n+1 个。【知识模块】 中央处理器18 【正确答案】 A【试题解析】 同步是指由统一时序信号控制。【知识模块】 中央处理器19 【正确答案】 B【试题解析】 取指令操作完成的任务是将当前指令从主存中取出来并送至指令寄存器中去。这是指令运行过程中的第一步，与具体指令无关。取指令操作是控制器自动进行的，是控制器固有的功能。只要指令的长度相同，取指令的操作都是相同的。一条指令运行过程可以分为 3 个阶段：取指令阶段、分析取数阶段和执行指令阶段。其中取指令阶段的操作对任何一条指令来说都是必须要执行的操作，所以称为公共操作。完成取指阶
17、段任务的时间称为取指周期。如果指令长度不相同，长指令的取指令操作将要比短指令复杂。【知识模块】 中央处理器20 【正确答案】 D【试题解析】 微地址表示的是后继微指令地址。【知识模块】 中央处理器二、综合应用题41-47 小题，共 70 分。21 【正确答案】 加法指令“ADD X(R i)”是一条隐含指令，其中一个操作数来自AC0，另一个操作数在数据存储器中，地址由通用寄存器的内容(R 1)加上指令格式中的 X 量值决定，可认为这是一种变址寻址。因此，指令周期的操作流程图如下图所示。相应的微操作控制信号列在框图外。 【知识模块】 中央处理器22 【正确答案】 见流程图。 【知识模块】 中央处
18、理器23 【正确答案】 (1)A 为主存数据寄存器 MDR，B 为主存地址寄存器 MAR，C 为指令寄存器 IR，D 为程序计数器 PC。 (2)取指令的数据通路为：DBMAC。 (3)取数指令：LOAD X 的功能是将指令地址码字段指出的主存单元的内容读到累加器 AC 中。由于该机中数据寄存器 MAR 与 AC 无直接通路，故由图可知，需要经过 ALU 来实现数据传送。取指阶段的数据通路同(1)，执行阶段的数据通路为：C(或 A)BMAALUAC 。 (4) 存数指令 STORE X 的数据通路取指阶段同(2)，执行阶段为： C(或 A)一一+BM ACAM (5) 加法指令ADD X 的数
19、据通路取指阶段同(2)，执行阶段为： 【知识模块】 中央处理器24 【正确答案】 (1)MOV X(R 0)，Y(R 1) 指令执行流程中的前 3 步是完成取指令都有的公操作；接下来的 5 步是去主存中取源操作数，把取出的数放在暂存器 C 中；然后的 4 步是形成目的操作数地址；最后 2 步完成传送操作。 1)PCMAR， Read： 取指令 2)MMDRIR 3)PC+1PC 4)PCMAR ，Read； 取源操作数形式地址 5)MMDRC 6)PC+1PC 7)C+R 0MAR，Read； 形成源操作数有效地址，并取源操作数 8)MMDRC ； 源操作数暂存 C 中 9)PCMAR， Re
20、ad； 取目的操作数形式地址 10)MMDRD 11)PC+1PC 12)D+RMAR； 形成目的操作数有效地址 13)CMDR； 将源操作数送存储器数据寄存器 14)MDRM，Write ； 将源操作数写入目的有效地址中 (2)COM 一一 (Rn) 指令执行流程中的前 3 步是取指令操作；接下来的 2 步是去主存中取源操作数，把取出的数放在暂存器 D 中：然后将 D 的内容取反，写入目的地址中。 PCMAR，Read； 取指令 MMDRIR PC+1PC R 0 一 1 一 R0，R 0一 1MAR，Read ；修改 R。的内容(源和目的操作数地址) MMDRD： 取出源操作数 DMDR； 将源操作数取反 MDRM，Write； 写入目的地址中【知识模块】 中央处理器25 【正确答案】 (1)各功能部件连接成如下图所示数据通路： (2)此指令为 RS 型指令，一个操作数在 R1 中，另一个操作数在 R2 为地址的内存单元中，相加结果放在 R1 中。送当前指令地址到 MAR，取当前指令到 IR，PC+1，为取下条指令做好准备。 提示：取 R，操作数C 暂存器。 送地址到MAR。取出内存单元中的操作数D 暂存器。相加后将和数R 1。【知识模块】 中央处理器
