计算机专业基础综合计算机组成原理（中央处理器）历年真题试卷汇编1

总结；指令信息存放在指令寄存器(IR)中，数据信息存放在存储器数据寄存器(MDR)中，状态信息即程序状态字存放在状态标记寄存器(PSW)中。

二、 分析题(总题数：5，分数：14.00)

27.比较硬布线控制和微程序控制。【中国科学院1999年】

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：控制器有以下两种设计方法：硬布线控制器。它是将指令执行时的各个机器周期的微操作信号用时序逻辑电路来实现，硬布线控制器速度快，但设计复杂繁琐，适合于RISC结构。微程序控制器。它是将机器指令根据其执行步骤分成若干条微指令，指令执行时从控制存储器中依次取出这些微指令，发出指令所需要的全部微操作控制信号，从而完成指令的执行。微操作控制器相对硬布线控制器速度慢，但设计比较规整，易于实现指令系统修改，适合于CISC结构。微程序控制器的控制功能是在存放微程序的控制存储器和存放当前正在执行的微指令的寄存器直接控制下实现的；而硬布线控制器则由逻辑门组合实现。性能在同样的半导体工艺条件下，微程序控制器的速度比硬布线控制器的速度低。因而在超高速机器中，对影响速度的关键部分，往往采用硬布线逻辑门。)

28.简单叙述在微程序设计的计算机中，微程序控制器的基本工作原理。【复旦大学2001年】

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：每条机器指令的执行都可以分为两大步：取指和执行。微程序控制也可分为两段。在取指阶段，微操作控制器把取指微程序的首地址送入微地址寄存器，到相应的控制存储器中取出一条微指令送到微指令寄存器，微指令的微操作码字段发出各种微命令，由微地址码指出下条微指令的地址，一直重复取微指令，执行微指令，直到取出该条机器指令为止。根据取出指令的译码情况，形成该机器指令执行阶段的微程序首地址并将该地址送微地址寄存器，从控制寄存器中读出相应的微指令送微指令寄存器，由此产生各种微命令，并由微地址码给出下一条微指令地址，重复取微指令，执行微指令的操作，直到微程序的微指令执行完毕，又返回下一条机器指令的取指阶段。)

29.某计算机的数据通路结构如图5-1所示，写出实现ADDR1，(R2)的微操作序列(含取指令及确定后继指令地址)。【天津大学2001年】 __________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：实现ADDR1，(R2)的微操作序列为： 实现ADD R1，(R2)的微操作序列为： PC→MAR：PC→BUS．BUS→MAR M→MDR： READ (PC)+1→PC +1 MDR→IR； MDR→BUS.BUS→IR R1→LA； R1→BUS，BUS→LA R2→MAR； R2→BUS.BUS→MAR M→MDR： READ MDR→LB： MDR→BUS．BUS→LB (LA)+(LB)→MDR； +，移位器→BUS，BUS→MDR MDR→M： WRITE) 此计算机为单总线结构。

30.设CPU内部结构如图5-2所示，此外还有B、C、D、E、H、L6个寄存器(图中未画出)，它们各自的输入和输出端都与内部总线相通，并分别受控制信号控制(如Bin寄存器B的输入控制；Bout为寄存器B的输出控制)，假设ALU的结果直接送入Z寄存器中。要求从取指令开始，写出完成下列指令的微操作序列及所需的控制信号。ADDB，C(B)+(C)→BSUBAC，H(AC)+(H)→AC,(AC)一(H)→AC

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：两条指令的微操作序列如下：ADDB，C指令： ①(PC)→MAR ；PCout，MARin，Read ②(PC)+1→PC ：+1 ⑨M(MAR)→MDR→IR ；MDRout，IRin ④B→Y ；Bout，Yin (9(Y)+(C)→z ：Gout，ALUin，“+” ⑧(Z)→B ；Zout，Bin suB AC，H指令： ①(PC)→MAR ；PCout，MARin，Read ②(PC)+1→PC ：+1 ③M(MAR)→MDR→IR ；MDRout，IRin ④AC→Y ；ACout，Yin ⑤(Y)一(H)→z ；Hout，ALuin，“一” ⑥(z)→AC ；Zout，ACin)

某计算机有如图5-3所示的功能部件，其中M为主存，MBR为主存数据寄存器，MA为主存地址寄存器，IR为指令寄存器，PC为程序计数器(具有自动加1功能)，R0～R3为通用寄存器，C、D为暂存寄存器，ALU为算术逻辑单元，移位寄存器可左移、右移、直通传送。【西安电子科技大学2005年】（分数：6.00）

(1).将所有的功能部件连接起来，组成完整的数据通路，并用单向或双向箭头表示信息传送方向。 __________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：数据通路如图5-6所示。加，相加的结果直接传送到R1中。

) (2).写出“ADDR1，(R2)”指令周期信息流。该指令的含义是将R1中的数与(R2)指示的主存单元中的数相__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：“ADDR1，(R2)”指令执行各阶段信息流程如下：取指： (PC)→Bus→MAR M(MAR)→MDR (MDR)→Bus→IR (PC)+1→PC 取源操作数： (R2)→Bus→MAR M(MAR)→MDR (MDR)→Bus→C 取目的操作数： (R1)→Bus→D 执行阶段： (C)+(D)→Bus→R1)

(3).写出“ADD(R1)，R2”指令周期信息流。该指令的含义是将(R1)指示的主存单元中的数与R2中的数相加，相加的结果传送到(R1)中。

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：“ADD(R1)，R2”指令执行各阶段信息流程如下：取指： (PC)→Bus→MAR M(MAR)→MDR (MDR)→Bus→IR (PC)+1→PC 取源操作数： (R2)→Bus→C 取目的操作数： (R1)→Bus→MAR M(MAR)→MDR (MDR)→Bus→D 执行阶段： (C)+(D)→Bus→MDR (MDR)→M(MAR))

1)本题要求将所有功能部件连接起来组成完整的数据通路，则需要了解完整的指令执行过程。指令的执行过程包括取指令、取操作数、执行操作3部分。取指令时，要根据PC提供的地址从主存储器中读取现行指令，送到MDR中，然后再送到IR中。同时改变PC的内容使之指向下一条指令地址。取操作数时，根据寻址方式计算地址，然后到存储器中取操作数，如果是双操作数指令则需要取源操作数和目标操作数。执行操作时，要将操作数完成相应的操作，并根据目标操作数的寻址方式存储结果。本题中，R0～R3、IR、PC、C、D都需要跟总线相连接，它们可以从总线获取数据，也可以向总线发送数据，所以它们与总线连接需要双向箭头；而MAR需要从总线获取主存地址，然后到主存中去取数据，故MAR与总线、MAR与主存的连接都只需要单向箭头：数据通过MDR传到总线，MDR也可以从总线中获取数据将其存储到主存中，所以总线与MDR、MDR与主存之间需要双向箭头：执行运算时从C、D中获取数据，到ALU中进行计算，将结果通过移位器传送到总线上，可以看出这些过程都是单方向的，所以它们的连接需要单向箭头。2)“ADDR1，(R2)”指令的含义是将R1中的数与(R2)指示的主存单元中的数相加，相加的结果直接传送到R1中。那么根据上述指令执行过程，可以作出其指令周期信息流。需要注意的是，该指令中源操作数采用间址寻址方式，故需要访问主存以获得正确的源操作数。3)“ADD(R1)，R2”的指令周期信息流与2)相类似，不同的是该指令中源操作数是直接寻址，该指令中目的操作数采用间址寻址方式，故需要访问主存以获得正确的源操作数，且运算结果要保存到(R1)所指示的存储单元中。解答：