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2024年上半年 上午试卷 综合知识
第 13 题
知识点 存储器的层次结构   指令系统   CPU   指令  
章/节 计算机硬件基础知识  
 
 
在计算机系统中,CPU中跟踪后继指令地址的寄存器是(  )。
 
  A.  指令寄存器
 
  B.  状态条件寄存器 
 
  C.  程序计数器
 
  D.  主存地址寄存器
 
 




 
 
相关试题     计算机体系结构的发展 

  第2题    2011年上半年  
指令系统中采用不同寻址方式的目的是(2).

  第5题    2013年下半年  
(5)不是RISC的特点。

  第1题    2011年下半年  
若某条无条件转移汇编指令采用直接寻址,则该指令的功能是将指令中的地址码送入(1)。 

相关试题     存储系统 

  第2题    2015年下半年  
虚拟存储体系由(2)两级存储器构成。

  第6题    2016年下半年  
以下关于Cache与主存间地址映射的叙述中,正确的是(6)。

  第4题    2017年下半年  
内存按字节编址。若用存储容量为32Kx8bit的存储器芯片构成地址从AOOOOH到DFFFFH的内存,则至少需要( )片芯片。

 
知识点讲解
· 存储器的层次结构
· 指令系统
· CPU
· 指令
 
        存储器的层次结构
        计算机的三层存储体系结构如下图所示。
        
        存储器层次结构示意框图
        三层存储结构是高速缓存(Cache)、主存储器(Main Memory,MM)和辅助存储器(外存储器)。若将CPU内部寄存器也看作存储器的一个层次,那么存储器的层次分为4层。若有些计算机没有高速缓存,那么存储器的层次分为两层,即只有主存和辅存。
 
        指令系统
        指令系统指的是一个CPU所能够处理的全部指令的集合,是一个CPU的根本属性。一条指令一般包括两个部分,即操作码和地址码。操作码指明操作的类型,地址码主要指明操作数及运算结果存放的地址。
        1)寻址方式
        表示指令中操作数所在的方法称为寻址方式。常见的寻址方式有以下几种。
        (1)立即寻址:操作数作为指令的一部分而直接写在指令中,这种操作数称为立即数。
        (2)寄存器寻址:指令所要的操作数已存储在某寄存器中,或把目标操作数存入寄存器。
        (3)直接寻址:指令所要的操作数存放在内存中,在指令中直接给出该操作数的有效地址。
        (4)寄存器间接寻址:操作数在存储器中,操作数的有效地址用SI、DI、BX和BP这4个寄存器之一来指定。
        (5)寄存器相对寻址:操作数在存储器中,其有效地址是一个基址寄存器(BX、BP)或变址寄存器(SI、DI)的内容和指令中的8位/16位偏移量之和。
        (6)基址加变址寻址方式:操作数在存储器中,其有效地址是一个基址寄存器(BX、BP)和一个变址寄存器(SI、DI)的内容之和。
        (7)相对基址加变址寻址:操作数在存储器中,其有效地址是一个基址寄存器(BX、BP)的值、一个变址寄存器(SI、DI)的值和指令中的8位/16位偏移量之和。
        2)CISC和RISC
        (1)CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)的基本思想是:进一步增强原有指令的功能,用更为复杂的新指令取代原先由软件子程序完成的功能,实现软件功能的硬化,导致机器的指令系统越来越庞大而复杂。
        CISC的主要弊病如下。
        ①指令集过分庞杂。
        ②微程序技术是CISC的重要支柱,每条复杂指令都要通过执行一段解释性微程序才能完成,这就需要多个CPU周期,从而降低了机器的处理速度。
        ③由于指令系统过分庞大,使高级语言编译程序选择目标指令的范围很大,并使编译程序本身冗长而复杂,从而难以优化编译使之生成真正高效的目标代码。
        ④CISC强调完善的中断控制,势必导致动作繁多、设计复杂、研制周期长。
        ⑤CISC给芯片设计带来了很多困难,使芯片种类增多、出错概率增大、成本提高而成品率降低。
        (2)RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)的基本思想是:通过减少指令总数和简化指令功能,降低硬件设计的复杂度,使指令能单周期执行,并通过优化编译,提高指令的执行速度,采用硬线控制逻辑,优化编译程序。
        RISC的关键技术如下。
        ①重叠寄存器窗口技术。在加州大学伯克利分校的RISC项目中,首先采用了重叠寄存器窗口(Overlapping Register Windows)技术。
        ②优化编译技术。RISC使用了大量的寄存器,如何合理分配寄存器、提高寄存器的使用效率及减少访存次数等,都应通过编译技术的优化来实现。
        ③超流水及超标量技术。这是RISC为了进一步提高流水线速度而采用的技术。
        ④硬布线逻辑与微程序在微程序技术中相结合。
 
        CPU
        CPU即中央处理器,它是计算机系统的核心部分。刚才所列的系统性能评价指标都是围绕CPU的。当然,这些指标的评价结果是建立在CPU与其他系统部件(如内存)的协同工作的基础上的。单就CPU而言,考察它在系统中的工作性能要关注CPU利用率、队列长度、每秒中断次数,等。
 
        指令
        指令是指挥计算机完成各种操作的基本命令。
        (1)指令格式。计算机的指令由操作码字段和操作数字段两部分组成。
        (2)指令长度。指令长度有固定长度的和可变长度的两种。有些RISC的指令是固定长度的,但目前多数计算机系统的指令是可变长度的。指令长度通常取8的倍数。
        (3)指令种类。指令有数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令等类型。



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