【软考软件评测师】第二十章 计算机组成与体系结构（CPU指令系统）
【软考软件评测师】第二十章 计算机组成与体系结构（CPU指令系统）
第二十章 计算机组成与体系结构
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- 【软考软件评测师】第二十章 计算机组成与体系结构（CPU指令系统）
- 第一部分 知识点集锦
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- 1.CPU组成
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- 1）运算器
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- 1.累加寄存器
- 2.通用寄存器
- 3.状态字寄存器
- 2）控制器
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- 1.指令寄存器
- 2.地址寄存器
- 3.数据寄存器
- 4.程序计数器
- 3）寄存器组
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- 1.寄存器的作用
- 2.寄存器组的分类
- 2.CPU对主存的访问
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- 1）随机存取
- 2）顺序存取
- 3）索引存取
- 4）哈希存取
- 第二部分 综合知识历年真题
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- 2020下综合知识历年真题（1分）
- 2019下综合知识历年真题（1分）
- 2018下综合知识历年真题（1分）
- 2017下综合知识历年真题（2分）
- 2016下综合知识历年真题（1分）
- 2014下综合知识历年真题（1分）
- 2013下综合知识历年真题（1分）
- 2012下综合知识历年真题（1分）
- 2011下综合知识历年真题（2分）
第一部分 知识点集锦
1.CPU组成
中央处理器主要包括运算器和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。所以CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成。
计算机中的CPU是硬件系统的核心，用于数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。
1）运算器
运算器由算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器和条件状态寄存器组成，是数据加工处理部件，用于完成计算机的各种算术和逻辑运算
1.累加寄存器
累加器寄存器是专门存放算术或逻辑运算的一个操作数和运算结果的寄存器
加法器是算术逻辑运算单元的部件。
2.通用寄存器
通用寄存器：用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。
通用寄存器组是CPU中的一组工作寄存器，运算时用于暂存操作数或地址。在程序中使用通用寄存器可以减少访问内存的次数，提高运算速度。
3.状态字寄存器
状态字寄存器用于保存指令执行完成后产生的条件码，例如运算是否有溢出，结果为正还是为负，是否有进位等。此外，PSW还保存中断和系统工作状态等信息。
2）控制器
控制器用于控制整个CPU的工作，决定了计算机运行过程的自动化，不仅能保证程序的正确执行，而且还能处理异常事件，控制器一般包括指令控制逻辑（包括：指令寄存器、程序计数器、地址寄存器、指令译码器）、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
指令寄存器一般用来保存当前正在执行的一条指令。
指令寄存器是CPU中的关键寄存器，其内容为正在执行的指令，显然其位数取决于指令字长
指令寄存器（IR）用于存放正在执行的指令，指令从内存取出后送入指令寄存器。其操作码部分经指令译码器送微操作信号发生器，其地址码部分指明参加运算的操作数的地址形成方式。在指令执行过程中，指令寄存器中的内容保持不变。
在汇编语言程序中，程序员可以直接访问通用寄存器以存取数据，可以访问状态字寄存器以获取有关数据处理结果的相关信息，可以通过相对程序计数器进行寻址，但是不能访问指令寄存器，所以它对程序员来说是透明的。
2.地址寄存器
存储器地址寄存器一般用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址，以方便对内存的读写操作。
3.数据寄存器
存储器数据寄存器主要是用来保存操作数和运算结果等信息的，其目的是为了节省读取操作数所需占用总线和访问存储器的时间。
4.程序计数器
用于存放下一条指令所在单元的地址的地方。
程序计数器是存放指令地址的寄存器，其作用是：当程序顺序执行时，每取出一条指令，程序计数器（PC）内容自动增加一个值，指向下一条要取的指令。当程序出现转移时，则将转移地址送入PC，然后由PC指向新的指令地址
若某条无条件转移汇编指令釆用直接寻址，则该指令的功能是将指令中的地址码送入程序计数器。
3）寄存器组
寄存器组是CPU中的一个重要组成部分，它是CPU内部的临时存储空间。寄存器既可以用来存放数据和地址，也可以存放控制信息或CPU工作时的状态。
1.寄存器的作用
在CPU中增加寄存器的数量，可以使CPU把执行程序时所需的数据尽可能地放在寄存器中，从而减少访问内存的次数，提高其运行速度。但是，寄存器的数目也不能太多，除了增加成本外，寄存器地址编码增加还会增加指令的长度。
2.寄存器组的分类
CPU中的寄存器通常分为存放数据的寄存器、存放地址的寄存器、存放控制信息的寄存器、存放状态信息的寄存器和其他寄存器等类型。
2.CPU对主存的访问
CPU以随机访问的方式访问主存，即按地址对主存中某一单元进行读/写。
1）随机存取
表示以同等时间存取一组序列中的一个随意元素。序列中的元素占用地址连续的存储空间。
2）顺序存取
是指访问信息时，只能按存储单元的位置，顺序地一个接一个地进行存取。
3）索引存取
是指需要建立一个元素的逻辑位置与物理位置之间相对应的索引表，存取元素时先访问索引表，先获取元素存储位置的相关信息，然后在到元素所在的存储区域访问元素。
4）哈希存取
是指按照事先设定的哈希函数，根据元素的关键码计算出该元素的存储位置。
第二部分 综合知识历年真题
2020下综合知识历年真题（1分）
【2020年评测真题第05题：绿色】
05.计算机中提供指令地址的程序计数器(PC) 在（ ）中。
A.控制器
B.运算器
C.存储器
D.IO设备
解答：答案选择A。
2019下综合知识历年真题（1分）
【2019年评测真题第03题：绿色】
03.CPU 执行指令时，先要根据程序计数器将指令从内存读取出并送入（ ），然后译码并执行。
A.数据寄存器
B.累加寄存器
C.地址寄存器
D.指令寄存器
解答：答案选择D。
2018下综合知识历年真题（1分）
【2018年评测真题第03题：绿色】
03.计算机系统中，CPU对主存的访问方式属于（ ）。
A.随机存取
B.顺序存取
C.索引存取
D.哈希存取
解答：答案选择A。
2017下综合知识历年真题（2分）
【2017年评测真题第03题：绿色】
03.CPU中设置了多个寄存器，其中，（ ）用于保存待执行指令的地址。
A.通用寄存器
B.程序计数器
C.指令寄存器
D.地址寄存器
解答：答案选择B。
【2017年评测真题第05题：绿色】
05.CPU是一块超大规模的集成电路，其中主要部件有（ ）。
A.运算器、控制器和系统总线
B.运算器、寄存器组和内存储器
C.控制器、存储器和寄存器组
D.运算器，控制器，和寄存器组
解答：答案选择D。
2016下综合知识历年真题（1分）
【2016年评测真题第03题：绿色】
03.程序计数器（PC）是（ ）中的寄存器。
A.运算器
B.控制器
C.Cache
D.I/O设备
解答：答案选择B。
2014下综合知识历年真题（1分）
【2014年评测真题第03题：红色】
03.属于CPU中算术逻辑单元的部件是 （ ） 。
A.程序计数器
B.加法器
C.指令寄存器
D.指令译码器
解答：答案选择B。
2013下综合知识历年真题（1分）
【2013年评测真题第02题：黄色】
02.指令寄存器的位数取决于（ ）。
A.存储器的容量
B.指令字长
C.数据总线的宽度
D.地址总线的宽度
解答：答案选择B。
2012下综合知识历年真题（1分）
【2012年评测真题第01题：绿色】
01.在CPU中，（ ）不仅要保证指令的正确执行，还要能够处理异常事件。
A.运算器
B.控制器
C.寄存器组
D.内部总线
解答：答案选择B。
2011下综合知识历年真题（2分）
【2011年评测真题第01题：黄色】
01.若某条无条件转移汇编指令釆用直接寻址，则该指令的功能是将指令中的地址码送入（ ）。
A.PC （程序计数器）
B.AR （地址寄存器）
C.AC （累加器）
D.ALU （算术逻辑单元）
解答：答案选择A。蒙对。
【2011年评测真题第05题：红色】
05.在CPU的寄存器中，（ ）对用户是完全透明的。
A.程序计数器
B.指令寄存器
C.状态寄存器
D.通用寄存器
解答：答案选择B。