1、指指 令令 系系 統統1.什么叫機器指令？什么叫指令系統？為什么說指令系統與機什么叫機器指令？什么叫指令系統？為什么說指令系統與機器的主要功能以及與硬件結構之間存在著密切的關系？器的主要功能以及與硬件結構之間存在著密切的關系？答：機器指令：把每一條機器語言的語句叫機器指令。指令系統：將全部機器指令的集合叫做機器的指令系統 機器的指令系統集中反映了機器的功能。計算機設計者主要研究如何確定機器的指令系統，如何用硬件電路，芯片，設備來實現機器指令系統的功能，計算機的使用者則是依據機器提供的指令系統，使用匯編語言來編制各種程序。計算機使用者根據機器指令系統所描述的機器功能，能很清楚地了解計算機內部寄存

2、器-存儲器的結構。以及計算機能直接支持的各種數據類型。2022-3-1723.什么是指令字長、機器字長和存儲字長？什么是指令字長、機器字長和存儲字長？ 答：指令字長即指機器指令中含二進制代碼的總位數。指令字長取決于從操作碼的長度、操作數地址的長度和操作數地址的個數。不同的指令的字長是不同的。 存儲字長指一個存儲單元存儲二進制代碼的位數。 機器字長指CPU一次能處理中數據的位數你，通常與CPU中寄存器的位數有關。 三者位數可以相等，也可以不等。2022-3-1734. 零地址指令的操作數來自哪里？一地址指令的另一個操作數地址通常可采取什么尋址方式獲得？各舉一例說明。答：零地址指令的操作數來自堆棧

3、的棧頂和次棧頂。一地址指令的另一個操作數通常可采用隱含尋址方式獲得，即將另一操作數預先存放在累加器ACC中。2022-3-174 某指令系統字長為某指令系統字長為16位位，地，地址碼取址碼取4位位，試提出一種方案，使該，試提出一種方案，使該指令系統有指令系統有8條條三地址指令、三地址指令、16條條二二地址指令、地址指令、100條一地址指令。條一地址指令。 解：解：三地址指令格式三地址指令格式如下：如下： 4 4 4 44位位OP0000， A1，A2，A3；8條條三地址指令三地址指令0111，1000，0000， A2，A3；16條條二地址指令二地址指令1000，1111，1001，0000，

4、0000， A3；100條條一地址指令一地址指令1001，0110，0011，1001，0110，0100， 冗余編碼冗余編碼1001，1111，1111， 可用來擴充一、零地址指令條數可用來擴充一、零地址指令條數1010， 冗余編碼冗余編碼1111， 可用來擴充三、二、一、零地址指令條數可用來擴充三、二、一、零地址指令條數 7. 設指令字長為設指令字長為16位位，采用擴展，采用擴展操作碼技術，每個操作數的地址為操作碼技術，每個操作數的地址為6位位。如果定義了如果定義了13條條二地址指令，試問還二地址指令，試問還可安排多少條一地址指令？可安排多少條一地址指令？ 解：解：二地址指令格式二地址指令

5、格式如下：如下： 4 6 6 . 某機指令字長某機指令字長16位位，每個操作數的地，每個操作數的地址碼為址碼為6位，設操作碼長度位，設操作碼長度固定固定，指令分為零，指令分為零地址、一地址和二地址地址、一地址和二地址三種三種格式。若零地址格式。若零地址指令有指令有M種種，一地址指令有，一地址指令有N種種，則二地址，則二地址指令指令最多最多有幾種？若操作碼位數有幾種？若操作碼位數可變可變，則二，則二地址指令地址指令最多最多允許有幾種？允許有幾種？ 解：解：1）若采用定長操作碼時，二地址指）若采用定長操作碼時，二地址指令格式如下：令格式如下： 4 6 6 設二地址指令有設二地址指令有K種，則：種，

6、則： K=24-M-N 當當M=1（最小值），（最小值），N=1（最小值）時，二地址（最小值）時，二地址指令最多有：指令最多有： Kmax=16-1-1=14種種 2）若采用變長操作碼時，二地址指令格式仍如）若采用變長操作碼時，二地址指令格式仍如1）所示，但操作碼長度可隨地址碼的個數而變。此）所示，但操作碼長度可隨地址碼的個數而變。此時，時， M=(24 -K)*26-N)*26 ，即，即 K= 24 -(N/26 + M/212 )； （N/26 + M/212 向上取整）向上取整） 當當（N/26 + M/212 ） 1時，時，K最大，最大，則二地址指令最多有：則二地址指令最多有： Kma

7、x=16-1=15種種（只留一種編碼作擴展標志用。）（只留一種編碼作擴展標志用。） 討論：討論：此時此時 一地址指令條數為：一地址指令條數為： N=（24 - K）26 - M/26； （ M/26向上取整）。向上取整）。 零地址指令條數為：零地址指令條數為： M = 216 - 212K - 26N； 當當K最大時（最大時（K=15），一地址指令最多有：），一地址指令最多有： Nmax=64 - 1=63種；種； 零地址指令最多有：零地址指令最多有： Mmax=64種種 注意：注意：應首先根據題意畫出指令基本格式。應首先根據題意畫出指令基本格式。9. 試比較間接尋址和寄存器間接尋址。試比較間

8、接尋址和寄存器間接尋址。 間接尋址和寄存器間址都可擴大尋址范圍，它們形成有效地址的方式類似：間接尋址需通過訪存（若是多次間址還需多次訪存）得到有效地址；寄存器間接尋址有效地址不是存放在存儲單元中，而是存放于寄存器中，故比間接尋址少訪存一次。2022-3-1711 試比較試比較基址尋址基址尋址和和變址尋址變址尋址。 解：比較如下：解：比較如下： 1）都可有效地）都可有效地擴大擴大指令尋址范圍。指令尋址范圍。 2）基址尋址時，基準地址由基址寄存器給）基址尋址時，基準地址由基址寄存器給出，地址的出，地址的改變改變反映在反映在位移量位移量A的取值上；變的取值上；變址尋址時，基準地址由址尋址時，基準地址

9、由A給出，地址的改變反給出，地址的改變反映在映在變址值的自動修改變址值的自動修改上，變址值由變址寄存上，變址值由變址寄存器給出。器給出。 3）基址寄存器內容通常由）基址寄存器內容通常由系統程序系統程序設定，設定，變址寄存器內容通常由變址寄存器內容通常由用戶用戶設定。設定。 4）基址尋址適用于程序的）基址尋址適用于程序的動態重定位動態重定位，變，變址尋址適用于址尋址適用于數組或字符串處理數組或字符串處理，適用場合，適用場合不不同同。 11. 畫出畫出先變址再間址先變址再間址及及先間址再變址先間址再變址的尋址過的尋址過程示意圖。程示意圖。 解：解：1）先變址再間址先變址再間址尋址過程簡單示意如下：

10、尋址過程簡單示意如下： EA=(IX)+A， (IX)+1IXIXOP M AEA操作數操作數IX：變址寄存器，：變址寄存器，既可是專用寄存器，既可是專用寄存器，也可是通用寄存器之一。也可是通用寄存器之一。設一重間接設一重間接2）先間址再變址先間址再變址尋址過程簡單示意如下：尋址過程簡單示意如下： EA=(IX)+(A)， (IX)+1IX設一重間接設一重間接 注意：注意： 1 1）英文縮寫）英文縮寫EAEA表示有效地址，不能亂用。表示有效地址，不能亂用。 2 2）示意圖中應標明）示意圖中應標明EAEA（有效地址）的位置。（有效地址）的位置。 12. 畫出畫出“SUB R1”指令對操作數的尋址

11、及減法指令對操作數的尋址及減法過程的流程圖。設被減數和結果存于過程的流程圖。設被減數和結果存于ACC中，中，表示表示間接尋址，間接尋址，R1寄存器的內容為寄存器的內容為2074H。 解：解： SUB R1指令尋址及減法過程的流程圖：指令尋址及減法過程的流程圖： 13. 畫出執行畫出執行“ADD *-5”指令（指令（*為相對尋址特征）為相對尋址特征）的信息流程圖。設另一個操作數和結果存于的信息流程圖。設另一個操作數和結果存于ACC中，中，并假設并假設（PC）=4000H。 解：由于本題未指定數據通路結構，因此只能解：由于本題未指定數據通路結構，因此只能大概地排一下信息流程圖，并且流程圖中突出大概

12、地排一下信息流程圖，并且流程圖中突出尋址尋址過程過程的實現。的實現。 ADD *-5指令信息流程圖如下：指令信息流程圖如下： 設設相對尋址相對尋址的轉移指令占的轉移指令占兩個兩個字節，字節，第一個字節是操作碼，第二個字節是第一個字節是操作碼，第二個字節是相對位相對位移量移量，用，用補碼補碼表示。假設當前轉移指令第一表示。假設當前轉移指令第一字節所在的地址為字節所在的地址為2000H，且，且CPU每取出一個每取出一個字節便字節便自動完成（自動完成（PC）+1PC的操作。試問的操作。試問當執行當執行“JMP *+8”和和“JMP *-9”指令時，轉移指令時，轉移指令第二字節的內容各為多少？指令第二

13、字節的內容各為多少？ 解：據題意，相對尋址的轉移指令格式解：據題意，相對尋址的轉移指令格式如下：如下： 當執行當執行JMP指令時，指令時，指令第二字節的內容指令第二字節的內容不變不變，PC的內容變為的內容變為2002H。此時轉移指令第。此時轉移指令第二字節內容各為：二字節內容各為： A1= +8 = 0000 1000 = 08H A2= -9 = 1111 0111 = F7H 其有效地址各為：其有效地址各為： EA1= (PC) +8 = 2002H+0008H = 200AH EA2= (PC) 9 =2002H+FFF7H = 1FF9H 16. 某機主存容量為某機主存容量為4M 16

14、位位，且存儲字長，且存儲字長等于等于指令字長，若該機指令系統可完成指令字長，若該機指令系統可完成108種種操作，操作碼位數操作，操作碼位數固定固定，且具有直接、間接、，且具有直接、間接、變址、基址、相對、立即等變址、基址、相對、立即等六種尋址方式六種尋址方式，試，試回答以下問題。回答以下問題。 （1）畫出）畫出一地址指令格式一地址指令格式并指出各字段并指出各字段的作用。的作用。 （2）該指令）該指令直接尋址直接尋址的最大范圍。的最大范圍。 （3）一次一次間接尋址和間接尋址和多次多次間接尋址的尋間接尋址的尋址范圍。址范圍。 （4）立即數立即數的范圍（十進制表示）。的范圍（十進制表示）。 （5）相

15、對尋址的位移量（十進制表示）。）相對尋址的位移量（十進制表示）。 （6）上述六種尋址方式的指令中哪一種）上述六種尋址方式的指令中哪一種執行時間最短，哪一種最長，為什么？哪一執行時間最短，哪一種最長，為什么？哪一種便于程序浮動，哪一種最適合處理數組問種便于程序浮動，哪一種最適合處理數組問題？題？ （7）如何修改指令格式，使指令的尋址）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴大到范圍可擴大到4M？ （8）為使一條轉移指令能轉移到主存的）為使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采取什么措施？簡要說明之。任一位置，可采取什么措施？簡要說明之。解：（解：（1）單字長一地址指令）單字長一地址指令格式格式：

16、 7 3 6 （2）A為為6位，該指令直接尋址的最大范位，該指令直接尋址的最大范圍為圍為26=64字字； （3）一次間址的尋址范圍為）一次間址的尋址范圍為216=64K字字； 多次間址的尋址范圍為多次間址的尋址范圍為215=32K字；字； （4）立即數的范圍：若采用補碼表示為）立即數的范圍：若采用補碼表示為1FH20H；十進制表示為；十進制表示為31 -32；無符號數；無符號數為為063； （5）相對尋址的位移量范圍在采用補碼相對尋址的位移量范圍在采用補碼表示時同立即數范圍，為表示時同立即數范圍，為31 -32； （6）六種尋址方式中，）六種尋址方式中，立即尋址立即尋址指令指令執行時間最短，因

17、為此時不需尋址；執行時間最短，因為此時不需尋址； 間接尋址間接尋址指令執行時間最長，因為尋指令執行時間最長，因為尋址操作需訪存一次到多次；址操作需訪存一次到多次； 相對尋址相對尋址便于程序浮動，因為此時操便于程序浮動，因為此時操作數位置可隨程序存儲區的變動而改變，作數位置可隨程序存儲區的變動而改變，總是相對于程序一段距離；總是相對于程序一段距離； 變址尋址變址尋址最適合處理數組問題，因為最適合處理數組問題，因為此時變址值可此時變址值可自動修改而不需要修改程序。自動修改而不需要修改程序。 （7）為使指令尋址范圍可擴大到）為使指令尋址范圍可擴大到4M，需要有效地址需要有效地址22位，此時可將單字長

18、一地位，此時可將單字長一地址指令的格式改為址指令的格式改為雙字長雙字長，如下圖示：，如下圖示： 7 3 6 （8）如使一條轉移指令能轉移到主存如使一條轉移指令能轉移到主存的的任一位置任一位置，可采用上述雙字長一地址指令，可采用上述雙字長一地址指令，通過通過選用合適的選用合適的尋址方式完成。尋址方式完成。（如選用直（如選用直接尋址就可轉移到主存接尋址就可轉移到主存任一位置任一位置，但選用相，但選用相對尋址則只能在對尋址則只能在2M范圍內轉移。）范圍內轉移。） 除此之外，（除此之外，（7）、（）、（8）兩題也可通過）兩題也可通過段尋址方式段尋址方式達到擴大尋址空間的目的（達到擴大尋址空間的目的（此

19、時此時不需修改指令格式不需修改指令格式）。總之，不論采取何種）。總之，不論采取何種方式，最終得到的方式，最終得到的實際地址實際地址應是應是22位位。方案二：方案二： （7）如果仍采用單字長指令（）如果仍采用單字長指令（16位）位）格式，格式，為使指令尋址范圍擴大到為使指令尋址范圍擴大到4M，可通，可通過過段尋址段尋址方案實現。安排如下：方案實現。安排如下： 硬件設硬件設段寄存器段寄存器DS（16位），用來存放位），用來存放段地址段地址。在完成指令尋址方式所規定的尋。在完成指令尋址方式所規定的尋址操作后，得有效地址址操作后，得有效地址EA（16位），再由位），再由硬件硬件自動自動完成段尋址，最后

20、得完成段尋址，最后得22位物理地位物理地址址。 物理地址物理地址=（DS） 26 + EA 注：注：段尋址方式由硬件隱含實現。在編段尋址方式由硬件隱含實現。在編程指定的尋址過程完成、程指定的尋址過程完成、EA產生之后由硬產生之后由硬件自動完成，對用戶是透明的。件自動完成，對用戶是透明的。方案三：方案三： （7）在采用單字長指令（）在采用單字長指令（16位）格式時，位）格式時，還還可通過可通過頁面尋址頁面尋址方案使指令尋址范圍擴大到方案使指令尋址范圍擴大到4M。安排如下：。安排如下： 硬件設硬件設頁面寄存器頁面寄存器PR（16位），用來存放位），用來存放頁面地址頁面地址。指令尋址方式中增設頁面尋

21、址。當。指令尋址方式中增設頁面尋址。當需要使指令尋址范圍擴大到需要使指令尋址范圍擴大到4M時，編程選擇時，編程選擇頁面尋址頁面尋址方式，則：方式，則： EA =（PR）A（有效地址（有效地址=頁面地址頁面地址“拼接拼接”6位形式地址）位形式地址） 這樣得到這樣得到22位有效地址。位有效地址。 通過基址尋址與段尋址獲得實際地址的區通過基址尋址與段尋址獲得實際地址的區別：別： 1）基址尋址的基地址一般比較長（）基址尋址的基地址一般比較長（ 存儲存儲器地址位數），位移量比較短（器地址位數），位移量比較短（=形式地址位形式地址位數），相加后得到的有效地址長度數），相加后得到的有效地址長度=基地址長基地

22、址長度。此時主存不分段。度。此時主存不分段。 實際地址實際地址=有效地址有效地址=基地址基地址+位移量位移量 段尋址是基址尋址的一種變種，當基地址段尋址是基址尋址的一種變種，當基地址短于存儲地址時，基址尋址就變成了段尋址，短于存儲地址時，基址尋址就變成了段尋址，基地址就叫做段地址，此時主存分段。基地址就叫做段地址，此時主存分段。 實際地址實際地址=段地址段地址 偏移量偏移量+段內位移量（有段內位移量（有效地址）效地址） 2）基址尋址一般在）基址尋址一般在機器字長機器字長 存儲地址長度存儲地址長度的的機器中，可直接通過尋址計算獲得實際地址。機器中，可直接通過尋址計算獲得實際地址。 在在機器字長機

23、器字長 存儲地址長度存儲地址長度的機器中，由于的機器中，由于CPU內部數據通路的限制，編程指定的任何一種尋址計內部數據通路的限制，編程指定的任何一種尋址計算得到的算得到的有效地址長度都等于機器字長有效地址長度都等于機器字長，為獲得更，為獲得更長的地址字，硬件長的地址字，硬件自動通過段尋址自動通過段尋址計算出存儲器實計算出存儲器實際地址。此時除際地址。此時除ALU之外，硬件還要增設專用的之外，硬件還要增設專用的地地址加法器址加法器。 相關問題：相關問題： * * 一般：機器字長一般：機器字長= =存儲字長；存儲字長； * * CPUCPU中所有寄存器（包括基址寄存器）的位數中所有寄存器（包括基址

24、寄存器）的位數= =機器字長；機器字長； * * 通常：通常：指令字長不一定等于機器字長。指令字長不一定等于機器字長。早早期的小型機由于字長較短，指令常以機器字長期的小型機由于字長較短，指令常以機器字長為單位變化（幾字長指令，如為單位變化（幾字長指令，如PDP-11PDP-11機），目機），目前以字節長為單位變化（幾字節指令）的較多。前以字節長為單位變化（幾字節指令）的較多。習題中指令字長習題中指令字長= =機器字長的假設只是為簡單機器字長的假設只是為簡單起見；起見； * * 當設當設指令字長指令字長= =存儲字長（存儲字長（= =機器字長）機器字長）時，時，如用如用立即尋址立即尋址，由于立即

25、數由形式地址直接給，由于立即數由形式地址直接給出，而形式地址的位數肯定不足一個字長，因出，而形式地址的位數肯定不足一個字長，因此此立即尋址非常適用于編程給出短常數立即尋址非常適用于編程給出短常數的場合。的場合。 提示：提示：尋址方式的正確選擇與編程技巧有尋址方式的正確選擇與編程技巧有關。關。 19. CPU內有內有32個個32位位的通用寄存器，設計一種能的通用寄存器，設計一種能容納容納64種操作種操作的指令系統。假設指令字長的指令系統。假設指令字長等于等于機器字機器字長，試回答以下問題。長，試回答以下問題。 （1）如果主存可）如果主存可直接或間接直接或間接尋址，采用尋址，采用“寄存寄存器器存儲

26、器存儲器”型指令，能型指令，能直接尋址直接尋址的的最大最大存儲空間是多存儲空間是多少？畫出少？畫出指令格式指令格式并說明各字段的含義。并說明各字段的含義。 （2）在滿足（）在滿足（1）的前提下，如果采用）的前提下，如果采用通用寄存通用寄存器作基址寄存器，器作基址寄存器，則上述則上述“寄存器寄存器存儲器存儲器”型指令的型指令的指令格式有何特點？畫出指令格式并指出這類指令可指令格式有何特點？畫出指令格式并指出這類指令可訪問多大的存儲空間？訪問多大的存儲空間？ 解：解： （1）如采用）如采用RS型型指令，則此指令一定指令，則此指令一定是是二地址二地址以上的地址格式，指令格式如下：以上的地址格式，指令

27、格式如下： 6 5 1 20 （2）如采用基址尋址，則指令格式中）如采用基址尋址，則指令格式中應給出應給出基址寄存器號基址寄存器號，以指定哪一個通用，以指定哪一個通用寄存器用作基址寄存器。指令格式變為：寄存器用作基址寄存器。指令格式變為： 6 5 1 1 5 1420.什么是什么是RISC？簡述它的主要特點。？簡述它的主要特點。即精簡指令集計算機特點：選取使用頻度高的簡單指令；指令長度固定，格式少，尋址方式少；只有存數/取數指令訪存，其他指令不訪存；CPU內有多個通用寄存器；采用流水線技術，大部分指令一個時鐘完成；控制器采用組合邏輯實現；采用優化的編譯程序。 2022-3-173521.試比較

28、試比較RISC和和CISC。1. RISC更能更能 充分利用充分利用 VLSI 芯片芯片的面積的面積2. RISC 更能更能 提高計算機運算速度提高計算機運算速度指令數、指令格式、尋址方式少指令數、指令格式、尋址方式少，通用通用 寄存器多寄存器多，采用，采用 組合邏輯組合邏輯 ，便于實現便于實現 指令流水指令流水3. RISC 便于設計便于設計，可，可 降低成本降低成本，提高，提高 可靠性可靠性4. RISC 有效支持高級語言程序有效支持高級語言程序 5. RISC 不易不易 實現實現 指令系統兼容指令系統兼容 2022-3-1736 某計算機系統的指令字長為 22 位，具有無操作數、單操作數

29、、雙操作數三種指令格式，每個操作數地址為 7 位，當雙操作數指令條數取最大值，而且單操作數指令條數也取最大值時，請問這三種指令最多可能擁有的指令條數總共是多少 ? 255+127+1282022-3-1737CPU的結構和功能的結構和功能 2. 什么是什么是指令周期指令周期？指令周期是否？指令周期是否有一個有一個固定值固定值？為什么？為什么？ 解：指令周期是指一條指令從解：指令周期是指一條指令從開始開始取指令直到指令執行完取指令直到指令執行完這段時間。這段時間。 由于計算機中各種指令執行所需的由于計算機中各種指令執行所需的時間差異很大，因此時間差異很大，因此為了提高為了提高CPU運行運行效率效

30、率，即使在，即使在同步控制同步控制的機器中，不同的機器中，不同指令的指令周期長度都是指令的指令周期長度都是不一致不一致的，也的，也就是說指令周期對于不同的指令來說就是說指令周期對于不同的指令來說不不是一個固定值是一個固定值。 討論：討論：指令周期長度不一致的指令周期長度不一致的根本根本原因原因在于設計者，為了提高在于設計者，為了提高CPU運行效運行效率而這樣安排的，與率而這樣安排的，與指令功能不同指令功能不同及及指指令實際執行時間不同令實際執行時間不同沒有什么必然關系沒有什么必然關系。 4. 設設CPU內有下列部件：內有下列部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和和CU，要求：要求： （

31、1）畫出完成間接尋址的取數指）畫出完成間接尋址的取數指令令LDAX（將主存某地址單元（將主存某地址單元X的內的內容取至容取至AC中）的數據流（從取指令開中）的數據流（從取指令開始）。始）。 （2）畫出）畫出中斷周期中斷周期的數據流。的數據流。 解：解：CPU中的數據流向與所采用的中的數據流向與所采用的數據通路結構直接相關，數據通路結構直接相關，不同的數據不同的數據通路中的數據流是不一樣的。通路中的數據流是不一樣的。常用的常用的數據通路結構方式有直接連線、單總數據通路結構方式有直接連線、單總線、雙總線、三總線等形式，目前大線、雙總線、三總線等形式，目前大多采用多采用總線結構總線結構，直接連線方式

32、僅適，直接連線方式僅適用于結構特別簡單的機器中。用于結構特別簡單的機器中。 為簡單起見，本題采用為簡單起見，本題采用單總線單總線將題意所給將題意所給部件連接起來，框圖如下：部件連接起來，框圖如下： （1）假設為）假設為一重間址一重間址，在上述數據通路中，完，在上述數據通路中，完成間接尋址的取數指令成間接尋址的取數指令LDAX的數據流如下頁：的數據流如下頁：LDAX指令周期流程圖：指令周期流程圖： 說說 明明 PCBUS MAR存儲器讀（存儲器讀（CU(R) M）PC+1 PC LDA MDR MDR 說說 明明（2）中斷周期流程圖如下：）中斷周期流程圖如下： 說說 明明 A 說說 明明 討論：

33、討論：解這道題有解這道題有兩個要素兩個要素，首，首先要根據所給部件先要根據所給部件設計好數據通路設計好數據通路，既確定信息流動的既確定信息流動的載體載體。其次選擇好。其次選擇好描述描述數據流的方法，無論采用什么樣數據流的方法，無論采用什么樣的表達方式，其的表達方式，其關鍵關鍵都要能清楚地反都要能清楚地反映數據在通路上映數據在通路上流動的順序流動的順序，既強調，既強調一個一個“流流”字。較好的表達方式是字。較好的表達方式是流程流程圖圖的形式。的形式。 5、中斷周期前中斷周期前是什么階段？是什么階段？中斷周期后中斷周期后又是又是什么階段？在什么階段？在中斷周期中斷周期CPU應完成什么操作？應完成什

34、么操作？ 答：從答：從CPU機器周期的機器周期的時序時序層次來看，層次來看，中斷中斷周期前周期前是指令的是指令的執行執行階段。階段。中斷周期后中斷周期后是是取指令取指令階段。在階段。在中斷周期中斷周期CPU應完成應完成關中斷關中斷、保存斷點保存斷點和和轉中斷服務程序入口轉中斷服務程序入口三個操作。三個操作。 16. 計算機為了計算機為了管理中斷管理中斷，在硬件上通常有哪些，在硬件上通常有哪些設置設置？各有何？各有何作用作用？對？對指令系統指令系統有何考慮？有何考慮？ 解：計算機為了管理中斷，在硬件上設有專門解：計算機為了管理中斷，在硬件上設有專門處理中斷的機構處理中斷的機構中斷系統中斷系統。它

35、通常。它通常包括包括：中斷：中斷請求寄存器、中斷優先級排隊器、向量編碼器、中請求寄存器、中斷優先級排隊器、向量編碼器、中斷允許觸發器（斷允許觸發器（EINT）、中斷標記觸發器（）、中斷標記觸發器（INT）、）、中斷屏蔽觸發器（寄存器）等。功能如下：中斷屏蔽觸發器（寄存器）等。功能如下： 中斷請求寄存器中斷請求寄存器對中斷源發來的一過性中對中斷源發來的一過性中斷請求信號進行斷請求信號進行登記登記； 中斷優先級排隊器中斷優先級排隊器對同時提出的多個中斷對同時提出的多個中斷請求信號進行請求信號進行裁決裁決，選出一個最緊迫的進行響應；，選出一個最緊迫的進行響應； 向量編碼器向量編碼器向量中斷時，用來產

36、生向量中斷時，用來產生向向量地址量地址； 中斷允許觸發器中斷允許觸發器（EINT）CPU中的中的中斷中斷總開關總開關，完成開、關中斷狀態的設置；，完成開、關中斷狀態的設置； 中斷標記觸發器中斷標記觸發器（INT）用來建立用來建立中斷中斷周期狀態周期狀態。INT=1，表示進入中斷周期，即開始，表示進入中斷周期，即開始執行中斷隱指令；執行中斷隱指令； 中斷屏蔽觸發器中斷屏蔽觸發器對于可屏蔽的中斷源對于可屏蔽的中斷源進行開、關中斷操作，可視為各中斷源的進行開、關中斷操作，可視為各中斷源的中斷中斷分開關分開關； 采用程序中斷技術時，指令系統中往往有采用程序中斷技術時，指令系統中往往有相關指令支持。常見

37、的指令有：相關指令支持。常見的指令有：開中斷、關中開中斷、關中斷、中斷返回斷、中斷返回等。等。 17. 在中斷系統中，在中斷系統中，INTR、INT、EINT這三個觸這三個觸發器各有何作用？發器各有何作用？ 解：解：INTR中斷請求觸發器，中斷請求觸發器，用來用來登記登記中斷中斷源發出的隨機性中斷請求信號，以便為源發出的隨機性中斷請求信號，以便為CPU查詢中查詢中斷及中斷排隊判優線路提供斷及中斷排隊判優線路提供穩定的穩定的中斷請求信號；中斷請求信號； EINT中斷允許觸發器，中斷允許觸發器，CPU中的中的中斷總開關中斷總開關。當當EINT=1時，表示允許中斷（開中斷），當時，表示允許中斷（開中

38、斷），當EINT=0時，表示禁止中斷（關中斷）。其狀態可由開、關時，表示禁止中斷（關中斷）。其狀態可由開、關中斷等指令設置；中斷等指令設置； INT中斷標記觸發器，中斷標記觸發器，控制器控制器時序系統時序系統中周中周期狀態分配電路的一部分，表示期狀態分配電路的一部分，表示中斷周期標記中斷周期標記。當。當INT=1時，進入中斷周期，執行時，進入中斷周期，執行中斷隱指令中斷隱指令的操作。的操作。討論：討論： 回答時首先應給出該觸發器的回答時首先應給出該觸發器的中文名稱中文名稱，然后說，然后說明其明其主要作用主要作用。 當進入中斷周期時，當進入中斷周期時，INT=1；（INT=1時，進入中斷周期）時

39、，進入中斷周期） INT與與EINT配合使用以實現關中斷功能，即配合使用以實現關中斷功能，即INT=1，反相后使反相后使EINT=0；（關中斷并不是（關中斷并不是INT的主要功能，進入中斷周期后要的主要功能，進入中斷周期后要執行執行中斷隱指令的全部三個功能中斷隱指令的全部三個功能） INT表示自愿中斷，完成系統調用；表示自愿中斷，完成系統調用；（盡管（盡管INT觸發器的英文縮寫與觸發器的英文縮寫與INT指令助記符完全相指令助記符完全相同，但它們一個是同，但它們一個是硬件設置硬件設置，一個是，一個是軟中斷指令軟中斷指令，其，其作用完全不同）作用完全不同） INT標記目前是否正在運行中斷程序；標記

40、目前是否正在運行中斷程序；（INT標記在運行中斷程序時已不存在）標記在運行中斷程序時已不存在） INTINT表示處于中斷狀態中；表示處于中斷狀態中；（INTINT并不是在整個中斷過程中都存在）并不是在整個中斷過程中都存在） INTINT判斷中斷過程中是否接受其它中斷請求，判斷中斷過程中是否接受其它中斷請求，INT=0INT=0時，開中斷，允許中斷嵌套；時，開中斷，允許中斷嵌套；（INTINT標記與中斷嵌套技術沒有任何關系。它不能表標記與中斷嵌套技術沒有任何關系。它不能表示出中斷過程中是否接受其它中斷請求，示出中斷過程中是否接受其它中斷請求，INT=0INT=0也不也不表示開中斷）表示開中斷）

41、EINTEINT判斷判斷CPUCPU是否響應中斷請求；是否響應中斷請求；（CPUCPU根據根據EINTEINT狀態決定是否響應中斷請求）狀態決定是否響應中斷請求） 當當CPUCPU響應中斷時，響應中斷時，EINTEINT置置1 1；（當（當EINT=1EINT=1時，允許時，允許CPUCPU響應中斷）響應中斷） EINTEINT確保確保CPUCPU響應中斷后，不受新的中斷干擾；響應中斷后，不受新的中斷干擾；（CPUCPU響應中斷在先，進入中斷周期后才使響應中斷在先，進入中斷周期后才使EINT=0EINT=0，僅在單重中斷時，整個中斷過程保持僅在單重中斷時，整個中斷過程保持EINT=0EINT=

42、0，不接，不接受新的中斷請求）受新的中斷請求） EINTEINT表示中斷隱指令，表示中斷隱指令，INTINT起關中斷作用；起關中斷作用；（把（把EINTEINT和和INTINT的作用搞反了）的作用搞反了） INTR=1INTR=1，判斷哪個中斷源有請求；，判斷哪個中斷源有請求；（INTRINTR對中斷源的請求進行登記，當對中斷源的請求進行登記，當INTR=1INTR=1時，表時，表示有請求）示有請求） 24. 現有現有A、B、C、D四個中斷源，其優先級由高四個中斷源，其優先級由高向低按向低按ABCD順序排列。若中斷服務程序的執順序排列。若中斷服務程序的執行時間為行時間為20s，請根據下圖所示時

43、間軸給出的中斷，請根據下圖所示時間軸給出的中斷源請求中斷的時刻，畫出源請求中斷的時刻，畫出CPU執行程序的軌跡。執行程序的軌跡。 解：解： CPU執行程序的軌跡圖如下：執行程序的軌跡圖如下：與與 請求請求 請求請求 請求請求 請求請求 這是一個多重中斷的程序運行軌跡，圖中忽略這是一個多重中斷的程序運行軌跡，圖中忽略了中斷響應時間。了中斷響應時間。 25. 設某機有設某機有五個五個中斷源中斷源L0、L1、L2、 L3、L4，按，按中斷響應的優先次序中斷響應的優先次序由高向低排序由高向低排序為為L0L1 L2 L3 L4，現要求中斷處理次序改為，現要求中斷處理次序改為L1L4 L2 L0 L3，根據下面的格式，寫出各中斷源的根據下面的格式，寫出各中斷源的屏蔽字屏蔽字。 解：各中斷源屏蔽狀態見下表：解：各中斷源屏蔽狀態見下表： 表中：設屏蔽位表中：設屏蔽位=1表示表示