计算机专业基础综合计算机组成原理(指令系统)模拟试卷1

计算机专业基础综合计算机组成原理（指令系统）模拟试卷1

(总分：44.00，做题时间：90分钟)

一、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)

1.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是( )。

A.实现存储程序和程序控制

B.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性√

C.可以直接访问外存

D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度

2.对某个寄存器中操作数的寻址方式称为寻址。

A.直接

B.间接

C.寄存器√

D.寄存器间接

3.变址寻址方式中，操作数的有效地址等于( )。

A.基值寄存器内容加上形式地址(位移量)

B.堆栈指示器内容加上形式地址

C.变址寄存器内容加上形式地址√

D.程序计数器内容加上形式地址

4.程序控制类指令的功能是( )。

A.进行算术运算和逻辑运算

B.进行主存与CPU之间的数据传送

C.进行CPU和I／O设备之间的数据传送

D.改变程序执行的顺序√

5.指令的寻址方式有顺序和跳跃两种方式。采用跳跃寻址方式，可以实现( )。

A.堆栈寻址

B.程序的条件转移

C.程序的无条件转移

D.程序的条件转移或无条件转移√

6.位操作类指令的功能是( )。

A.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测(0或1)

B.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态强置(0或1)

C.对CPU内部通用寄存器或主存某一单元任一位进行状态检测或强置√

D.进行移位操作

7.下列说法中不正确的是( )。

A.机器语言和汇编语言都是面向机器的，它们和具体机器的指令系统密切相关

B.指令的地址字段指出的不是地址，而是操作数本身，这种寻址方式称为直接寻址√

C.串联堆栈一般不需要堆栈指示器，但串联堆栈的读出是破坏性的

D.存储器堆栈是主存的一部分，因而也可以按照地址随机进行读写操作

8.下列几项中，不符合RISC指令系统的特点是( )。

A.指令长度固定，指令种类少

B.寻址方式种类尽量减少，指令功能尽可能强√

C.增加寄存器的数目，以尽量减少访存次数

D.选取使用频率最高的一些简单指令，以及很有用但不复杂的指令

9.安腾处理机的典型指令格式为( )位。

A.32位

B.64位

C.41位√

D.48位

10.下面操作中应该由特权指令完成的是( )。

A.设置定时器的初值

B.从用户模式切换到管理员模式√

C.开定时器中断

D.关中断

二、设计题(总题数：4，分数：8.00)

11.假设某计算机的指令长度为20位，具有双操作数、单操作数和无操作数三类指令，每个操作数地址规定用6位表示。若操作码字段固定为8位，现已设计出m条双操作数指令，n条无操作数指令。在此情况下，这台计算机最多可以设计出多少条单操作数指令?

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：由于设定全部指令采用8位固定的OP字段，故这台计算机最多的指令条数为2 8=256条。因此最多还可以设计出(256－m－n)条单操作数指令。)

12.8个通用寄用器(长度16位)，X指定寻址模式，主存最大容量为256K字。(1)假设不用通用寄存器也能直接访问主存的每一个操作数，并假设操作码或OP=6位，请问地址码域应分配多少位?指令字长度应有多少位?(2)假设X=11时，指定的那个通用寄存器用作基值寄存器，请提出一个硬件设计规则，使得被指定的通用寄存器能访问1M主存空间中的每一个单元。

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：(1)因为2 18=256K字，地址码域=18位。操作码域=6位。指令长度=18+3+3+6+2=32位。 (2)此时指定的通用寄存器用作基值寄存器(16位)。但16位长度不足以覆盖1M字地址空间，为此可将通用寄存器左移4位，低位补0形成20位基地址，然后与指令字形式地址相加得有效地址，可访问主存1M地址空间中的任一单元。)

13.机器字长32位，主存容量为1MB，16个通用寄存器，共32条指令，请设计双地址指令格式，要求有立即数、直接、寄存器、寄存器间接、变址、相对六种寻址方式。

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：根据题意，有32种操作码，故OP字段占5位；16个通用寄存器各占4位(源、目

的)；寻址模式字段X占3位；剩余字段D为立即数和直接寻址使用。指令格式如下：寻址模式定义如下：X=000，立即数=D X=001，直接寻址，E=D X=010，寄存器直接寻址X=011，寄存器间接寻址，E=(R) X=100，变址寻址，E=(R)+D X=101，相对寻址，E=(PC)+D)

14.3位来指明选用哪一个通用寄存器(12)位，②最高位用来指明它所选定的那个通用寄存器将用作变址寄存器(X=1时)，③主存容量最大为16384字。(1)假如我们不用通用寄存器也能直接访问主存中的每一个操作数，同时假设有用的操作码位数至少有7位，试问：在此情况下，“地址”码域应分配多少位?“OP”码域应分配多少位?指令字应有多少位?(2)假设条件位X=0，且指令中也指明要使用某个通用寄存器，此种情况表明指定的那个通用寄存器将用作基值寄存器。请提出一个硬件设计规则，使得被指定的通用寄存器能访问主存中的每一个位置。(3)假设主存容量扩充到32768字，且假定硬件结构已经确定不变，问采用什么实际方法可解决这个问题?

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：(1)地址码域=14位，2 14 =16384 操作码域=7位指令字长度=14+7+3=24位 (2)此时指定的通用寄存器用作基值寄存器(12位)，但12位长度不足以覆盖16K地址空间，为此可将通用寄存器内容(12位)左移2位低位补0形成14位基地址，然后与形式地址相加得一地址，该地址可访问主存16K 地址空间中的任一单元。 (3)可采用间接寻址方式来解决这一问题，因为不允许改变硬件结构。)

三、分析题(总题数：8，分数：16.00)

15.

__________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：指令格式与寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。操作码字段可指定64种操作。(2)RS型指令，一个操作数在通用寄存器(共16个)，另一个操作数在主存中。(3)有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器(共16个)内容加上位移量。)

16.某机的16位单字长访内指令格式如下：A为形式地址，补码表示(其中一位符号位)； I 为直接／间接寻址方式：I=1为间接寻址，I=0为直接寻址方式； M为寻址模式：0为绝对寻址，1为基地址寻址，2为相对寻址，3为立即寻址； X为变址寻址。设PC，R z，R b分别为指令计数器、变址寄存器，基地址寄存器，E为有效地址，试解答如下问题： (1)该指令格式能定义多少种不同的操作?立即寻址操作数的范围是多少? (2)在非间址情况下，写出各计算有效地址的表达式。 (3)设基值寄存器14位，在非变址直接基地址寻址时，确定存储器可寻址的地址范围。 (4)间接寻址时，寻址范围是多少?

__________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：(1)该指令格式可定义16种不同的操作。立即寻址操作数的范围是－128—+127。(2)绝对寻址(直接地址) E=A 基值寻址E=(R b)+A 相对寻址E=(PC)+A 立即寻址D=A 变址寻址E=(R z)+A (3)由于E=(R b )+A，R b =14位，故存储器可寻址的地址范围为(16383+127)—(16383－128)。 (4)间接寻址时，寻址范围为64K，因为此时从主存读出的数作为有效地址(16位)。)

17.一种二地址RS型指令的结构如下所示：其中I为间接寻址标志位，X为寻址模式字段，D为位移

量字段，通过I，X，D的组合，可构成下表所示的寻址方式：请写出8种寻址方式的名称，并指出哪几种访问存储器速度较慢?

__________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：(1)直接寻址 (2)相对寻址 (3)变址寻址 (4)寄存器间接寻址 (5)间接寻址 (6)先相对后间接寻址 (7)先变址后间接寻址 (8)先基址后间接寻址后3种访存速度较慢。)

18.某16位机器所使用的指令格式和寻址方式如下所示，该机有两个20位基值寄存器，四个16位变址寄存器，十六个16位通用寄存器。指令汇编格式中的S(源)、D(目标)都是通用寄存器，M是主存中的一个单

元。问： (1)处理机完成哪一种操作花的时间最短? (2)处理机完成哪一种操作花的时间最长? (3)第②种指令的执行时间有时会等于第③种指令的执行时间吗? (4)假设第①、②、③种指令的操作码是：MOV=(A) H，STA=(1B) H，LDA=(3C) H，下列情况下每个十六进制指令字分别代表什么操作? (a)(F0F1) H (3CD2) H (b)(2856) H (c)(6FD6) H (d)(1C2) H上述指令中有没有编码不对的?如果有，应如何改正才能使其成为处理机能执行的合法指令?

__________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：(1)第①种。因为是RR型指令，不需要访问存储器。 (2)第②种。因为是RS型指令，需要访问存储器，同时要通过变址运算或基值运算变换求得有效地址，也需要时间。 (3)不可能。因为第③种指令虽访问存储器。但不需要进行地址变换运算，所以节省了求有效地址运算的时间开销。(4)MOV(OP)=001010 STA(OP)=011011 LDA(OP)=111100 (a)代表LDA指令，正确。把(13CD2) H的内容取至第15号通用寄存器。 (b)代表MOV指令，正确。把6号通用寄存器的内容传送至5号通用寄存器。 (c)错，改正为(28D6) H，代表MOV指令。 (d)错，改正为(28C2) H，代表MOV指令。)

19.：位移量X：寻址特征位X=00：直接寻址；X=01：用变址寄存器X1进行变址；X=10：用变址寄存器X2进行变址；X=11：相对寻址设(PC)=1234H，(X1)=0037H，(X2)=1122H(H 代表十六进制数)，请确定下列指令的有效地址。(1)4420H (2)2244H (3)1322H (4)3521H (5)6723H

__________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：(1)X=00，D=20H，有效地址EA=20H；(2)X=10，D=44H，有效地址EA=1122H+44H=1166H；

(3)X=11，D=22H，有效地址EA=1234H+22H=1256H；(4)X=01，D=21H，有效地址EA=0037H+21H=0058H；(5)X=11，D=23H，有效地址EA=1234H+23H=1257H。)

20.将C语句翻译成MIPS R4000汇编语言代码。C赋值语句是：f=(g+h)－(i+j)假设变量f、g、h、i、j

分别分配给寄存器$S0、$S1、$S2、$S3、$S4。

__________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：临时变量t0=g+h用$t0代替，临时变量t1=i+j用$t1代替，则MIPSR4000汇编语言表示如下： add $t0，$S1，$S2 #完成t0=gth add $t1，$S3，$S4 #完成t1=itj sub $S0，$t0，$t1 #完成f=t0－t1)

21.将如下MIPSR4000汇编语言翻译或机器语言指令。iw $t0，1200($t1)add $t0，$S2，$t0sw $t0，1200($t1) __________________________________________________________________________________________

正确答案：(正确答案：为方便起见，先写出十进制数表示的3条机器语言指令如下：然后再写出

二进制数表示的3条机器指令；其中十进制数(1200) 10表示成二进制数是(0000 0100 1011 0000) 2：) 22.将下面C语句翻译成ARM汇编语言代码。C赋值语句是：f=(g+h)=(i+j)假设变量f、g、h、i、j分别放在寄存器r0、r1、r2、r3、r4中。

__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(正确答案：设g+h的求和结果暂存在寄存器r5，i+j的求和结果暂存在寄存器r6，则ARM汇编语言代码如下所示：ADD r5，r0，r1；r5=r0+r1=g+h ADD r6，r2，r3；r6=r2+r3=i+j SUB r4，r5，r6；r4=r5－r6=f=(g+h)－(i+j))