免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2021年上半年 软件设计师 上午试卷 综合知识
  第1题      
  知识点:   CPU的组成   CPU   内存   指令
  章/节:   计算机硬件基础知识       

 
CPU中,用( )给出将要执行的下一条指令内存中的地址。
 
 
  A.  程序计数器
 
  B.  指令寄存器
 
  C.  主存地址寄存器
 
  D.  状态条件寄存器
 
 
 

 
  第2题    2020年下半年  
   36%
计算机中提供指令地址的程序计数器PC在( )中。
  第6题    2010年上半年  
   37%
关于64位和32位微处理器,不能以2倍关系描述的是(6)。
  第2题    2013年下半年  
   39%
指令寄存器的位数取决于(2)。
   知识点讲解    
   · CPU的组成    · CPU    · 内存    · 指令
 
       CPU的组成
        CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成。
        1)运算器
        运算器由算术逻辑单元(Arithmetic and Logic Unit,ALU)、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态条件寄存器组成,它是数据加工处理部件,完成计算机的各种算术和逻辑运算。相对控制器而言,运算器接受控制器的命令而进行动作,即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的,所以它是执行部件。运算器有以下两个主要功能。
        (1)执行所有的算术运算,如加、减、乘、除等基本运算及附加运算。
        (2)执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试,如与、或、非、零值测试或两个值的比较等。
        下面简要介绍运算器各部件的组成和功能。
        (1)算术逻辑单元。ALU是运算器的重要组成部件,负责处理数据,实现对数据的算术运算和逻辑运算。
        (2)累加寄存器(AC)。AC通常简称为累加器,它是一个通用寄存器。其功能是当运算器的算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时,为ALU提供一个工作区。
        (3)数据缓冲寄存器(DR)。在对内存储器进行读写操作时,用DR暂时存放由内存储器读写的一条指令或一个数据字,并将不同时间段内读写的数据隔离开来。
        (4)程序状态字寄存器(PSW)。PSW保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码和内容,主要分为状态标志和控制标志,如运算结果进位标志(C)、运算结果溢出标志(V)、运算结果为0标志(Z)、运算结果为负标志(N)、中断标志(I)、方向标志(D)和单步标志等。这些标志通常分别由一位触发器保存,保存了当前指令执行完成之后的状态。通常,一个算术操作产生一个运算结果,而一个逻辑操作则产生一个判决。
        2)控制器
        运算器只能完成运算,而控制器用于控制整个CPU的工作,它决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行,而且要能够处理异常事件。控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。
        (1)指令寄存器(IR)。当CPU执行一条指令时,先把它从内存储器取到缓冲寄存器中,再送入IR暂存,指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令,控制其他的组成部件工作,从而完成所需的功能。
        (2)程序计数器(PC)。PC具有寄存信息和计数两种功能,又称为指令计数器。程序的执行分为两种情况,一种是顺序执行,另一种是转移执行。在程序开始执行前,将程序的起始地址送入PC,该地址在程序加载到内存时确定,因此PC的内容即是程序第一条指令的地址。执行指令时,CPU将自动修改PC的内容,以便使其保存的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的,所以修改的过程通常只是简单地对PC加1。当遇到转移指令时,后继指令的地址根据当前指令的地址加上一个向前或向后转移的位移量得到,或者根据转移指令给出的直接转移的地址得到。
        (3)地址寄存器(AR)。AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU存在操作速度上的差异,所以需要使用AR保存地址信息,直到内存的读/写操作完成为止。
        (4)指令译码器(ID)。指令分为操作码和地址码两部分,为了能执行任何给定的指令,必须对操作码进行分析,以便识别所完成的操作。指令译码器就是对指令中的操作码字段进行分析和解释,识别该指令规定的操作,向操作控制器发出具体的控制信号,控制各部件工作,从而完成所需的功能。
        3)寄存器组
        寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器,其作用是固定的。通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途,其数目因处理器不同而有所差异。
        4)内部总线
        内部总线(Internal Bus)将处理器的所有结构单元内部相连。它的宽度可以是8位、16位、32位或64位。
        目前比较流行的内部总线技术有以下几种。
        (1)I2C总线。
        I2C(Inter-Integrated Circuit,内部集成电路)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少、控制方式简化、器件封装体积小、通信速率较高等优点。在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象。
        (2)SPI总线。
        串行外围设备接口(Serial Peripheral Interface,SPI)总线技术是Motorola(摩托罗拉)公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功能很强,所以,与SPI有关的软件就相当简单,使CPU有更多的时间处理其他事务。
        (3)SCI总线。
        串行通信接口(Serial Communication Interface,SCI)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART,与MCS-51的异步通信功能基本相同。
 
       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。
 
       内存
        除了CPU,内存也是影响系统性能的最常见的瓶颈之一。看系统内存是否够用的一个重要参考就是分页文件的数目,分页文件是硬盘上的真实文件,当操作系统缺少物理内存时,它就会把内存中的数据挪到分页文件中去,如果单位时间内此类文件使用频繁(每秒个数大于5),那就应该考虑增加内存。具体考察内存的性能的参数包括内存利用率、物理内存和虚拟内存的大小。
 
       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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第1题    在手机中做本题