微指令格式

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计算机组成原理作业题7

第7次作业单选题：1、以硬连线方式构成的控制器也称为（A）A、组合逻辑控制器B、微程序控制器C、存储逻辑控制器D、运算器2、假设微操作控制信号用Cn表示，指令操作码译码器输出用Im表示，节拍电位信号用Mr表示，节拍脉冲信号用Ti表示，状态反馈信号用Bj表示，则硬布线控制器的基本原理可描述为（D）A、Cn=f(Im，Ti)B、Cn=f(Im，Bj)C、Cn=f(Mr，Ti，Bj)D、Cn=f(Im，Mr，Ti，Bj)3、在微程序控制器中，执行指令微程序的首条微指令地址是通过（D）得到的A、程序计数器B、前条微指令C、µPC+1D、指令操作码映射4、相对于微程序控制器，硬布线控制器的特点是（D）A、指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展容易B、指令执行速度慢，指令功能的修改和扩展难C、指令执行速度快，指令功能的修改和扩展容易D、指令执行速度快，指令功能的修改和扩展难5、微程序控制器的速度比硬布线控制器慢，主要是因为（D）A、增加了从磁盘存储器读取微指令的时间B、增加了从主存读取微指令的时间C、增加了从指令寄存器读取微指令的时间D、增加了从控制存储器读取微指令的时间6、在微程序控制的计算机中，若要修改指令系统，只要（D）A、改变时序控制方式B、改变微指令格式C、增加微命令个数D、改变控制存储器的内容7、以下说法正确的是（D）A、采用微程序控制器是为了提高速度B、控制存储器采用高速RAM电路组成C、微指令计数器决定指令执行顺序D、一条微指令存放在控制存储器的一个单元中8、以下说法正确的是（B）A、控制器产生的所有控制信号称为微指令B、微程序控制器比硬布线控制器更加灵活C、微处理器的程序称为微程序D、采用微程序控制器的处理器称为微处理器9、硬布线控制器与微程序控制器相比（B）A、硬布线控制器的时序系统比较简单B、微程序控制器的时序系统比较简单C、两者的时序系统复杂程度相同D、两者时序系统复杂程度不确定10、微程序控制器中，控制部件向执行部件发出的某个控制信号称为（D）A、微程序B、微指令C、微操作D、微命令11、在采用增量方式的微指令中，下一条微指令的地址（A）A、在微指令计数器µPC中B、在程序计数器PC中C、根据条件码产生D、在当前的微指令中12、在微程序控制器中，微程序的入口地址是由（C）形成的A、机器指令的地址码字段B、微指令的微地址字段C、机器指令的操作码字段D、微指令的操作码字段13、微地址是指微指令（D）A、在主存的存储位置B、在堆栈的存储位置C、在磁盘的存储位置D、在控制存储器的存储位置14、关于微指令的编码方式，下面叙述正确的是（B）A、直接表示法和编码表示法不影响微指令的长度B、一般情况下，直接表示法的微指令位数多C、一般情况下，编码表示法的微指令位数多D、都不对15、兼容性微命令是指几个微命令是（A）A、可以同时出现的B、可以相继出现的C、可以相互替代的D、可以相互容错的16、以下叙述中，正确的是（A）A、同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作B、同一个CPU周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作C、同一个CPU周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作D、都不对17、在组合逻辑控制器中，微操作控制信号的形成主要与（B）信号有关A、指令操作码和地址码B、指令译码信号和时钟C、操作码和条件码D、状态信号和条件18、微程序存放在（A）A、控制存储器B、RAMC、指令寄存器D、内存储器19、微程序控制存储器属于（D）的一部分A、主存B、外存C、CacheD、CPU20、微指令格式分为水平型和垂直型，水平型微指令的位数（B），用它编写的微程序（）A、较多、较长B、较多、较短C、较少、较长D、较少、较短综合题：1、简述主存和控存、程序和微程序、指令周期和微指令周期的异同。

计算机组成原理_课程设计任务书

课程设计课程名称：计算机组成原理设计题目：一个非常简单的CPU的设计学院：信息工程与自动化专业：计算机科学与技术年级： 08级 1班学生姓名：张桥指导教师：李凌宇日期： 2010-9-9教务处制课程设计任务书信息工程与自动化学院计算机专业 08 1 年级学生姓名：张桥课程设计题目：一个简单的CPU的设计课程设计主要内容：设计一台完整的计算机。

首先要确定该计算机的功能和用途。

在设计中根据功能和用途确定指令系统，定义数据通路，设计每条指令的执行流程，要求利用微程序进行设计，每人至少要求4条CPU指令，可以自己选择；在设计中要求画出指令系统的格式并说明各位的意义；要求画出数据通路并定义微操作信号；要求画出微程序流程图。

设计指导教师（签字）：教学基层组织负责人（签字）：年月日一台模型计算机的设计一、教学目的、任务与实验设备融会贯通本课程各章节的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，加深计算机工作中“时间—空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。

二、数据格式和指令系统本模型机是一个8位定点二进制计算机，具有四个通用寄存器：R 0～R 3，能执行11条指令，主存容量为256KB 。

1．数据格式数据按规定采用定点补码表示法，字长为8位，其中最高位（第7位）为符号位，小数点位置定在符号位后面，其格式如下：数值相对于十进制数的表示范围为：－1≤X ≤1―2―72．指令格式及功能由于本模型机机器字只有8位二进制长度，故使用单字长指令和双字长指令。

⑴ LDR Ri ，D格式 7 4 3 2 1 0功能：Ri ←M （D ）（2） STR Ri ，D格式功能：M （D ）←（Ri ）（3） ADD Ri ，Rj格式功能：Ri ←（Ri ）＋（Rj ）（4） SUB Ri ，Rj格式 7 4 3 2 1 0功能：Ri ←（Ri ）－（Rj ）（5） AND Ri ，Rj格式功能：Ri ←（Ri）∧（Rj）（6）OR Ri，Rj格式功能：Ri ←（Ri）∨（Rj）（7）MUL Ri，Rj格式7 4 3 2 1 0功能：Ri ←（Ri）×（Rj）（8）转移指令格式7 4 3 2 1 0功能：条件码00 无条件转移PC ←D01 有进位转移PC ←D10结果为0转移PC ←D11结果为负转移PC ←D⑼IN R i，M j格式其中M j为设备地址，可以指定四种外围设备，当M j=01时，选中实验箱的二进制代码开关。

计算机组成原理答案

《电脑组成原理》模拟题1一、名词解释1．总线：就是多个信息源分时传送数据到多个目的地的传送通路2．指令系统：一台电脑所能执行的全部指令的总和3．微指令：在一个单位时间中，能实现一定操作功能的微命令的集合。

4．溢出：在定点小数机器中,数的表示范围为|ｘ|<1. 在运算过程中如出现大于1的现象二、填空题1．按冯·诺依曼设计原则，其硬件是由〔运算器〕、〔控制器〕、〔存储器〕、〔输入设备〕和〔输出设备〕组成。

2．电脑系统是由〔硬件系统〕和〔软件系统〕两大部分构成。

3．电脑最主要的三大性能指标是〔基本字长〕、〔存储容量〕、和〔运算速度〕。

4．一个完善的指令系统应满足〔完备性〕、〔有效性〕、〔规整性〕、和〔兼容性〕的要求。

5．堆栈的硬件是由〔堆栈区〕和〔堆栈指针〕构成，存取是按〔后进先出〕原则。

6．通常控制器的设计可分为〔组合逻辑型〕和〔存储逻辑型〕，前者采用的核心器件是〔门电路〕，后者采用的核心器件是〔微程序控制器〕。

7．主机与外设的连接方式有(辐射型连接),(总线型连接)和(辐射,总线型连接〕。

8．目前在微型机中主机与外设广泛采用的信息交换方式是(程序查询)和(程序中断。

三、简答题1．简述中断的处理过程。

它与程序查询方式有何不同点？2．按通道的工作方式，通道分哪几类？简述其特点。

3．画图说明存储系统的层次结构，并说明各种存储器的特点。

参考答案：1．答案要点：中断的处理过程大致可分为五个步骤：1）中断请求2〕中断排队3〕中断响应4〕中断处理5〕中断返回与程序查询方式的不同点：1〕在程序中断方式下，CPU和外设可并行工作；而程序查询方式下，CPU与外设是串行工作的。

2〕程序中断方式适合于对外界随机事件的处理。

而程序查询方式不具备这样的能力。

2．答案要点：按通道的工作方式，通道可分为字节多路通道、选择通道和数组多路通道三种类型。

特点：字节多路通道：1〕有多个子通道，设备间可〔分时〕并行操作。

2〕数据以字节为单位交叉传送。

《计算机组成原理》课后习题答案

第1章计算机组成原理考试大纲第一章计算机体系结构和计算机组成冯。

诺伊曼体系的特点Amdahl定律第二章数制和数制转换各种码制的表示和转换浮点数的表示补码加减法布思算法浮点数的加减法海明码的计算练习：5，6，7，8，101、已知X=19，Y=35，用布思算法计算X×Y和X×(-Y)。

2、使用IEEE 754标准格式表示下列浮点数：-5，-1.5，1/16，-6，384，-1/32。

3、已知X=-0.1000101×2-111，Y=0.0001010×2-100。

试计算X+Y，X-Y，X×Y和X/Y。

4、某浮点数字长12位，其中阶符1位，阶码数值3位，尾符1位，尾数数值7位，阶码和尾数均用补码表示。

它所能表示的最大正数是多少？最小规格化正数是多少？绝对值最大的负数是多少？5、求有效信息位为01101110的海明码校验码。

第三章练习：5解释下列概念：PROM，EPROM，E2PROM，Flash memory，FPGA，SRAM和DRAM。

第四章总线的分类总线操作周期的四个传输阶段总线仲裁的概念及其分类异步通信方式的种类总线的最大传输率第五章存储器的分类存储容量的扩展RAID的概念、特点以及分类Cache的地址映射Cache的写策略Cache的性能分析3C练习：4，5，71．一个容量为16K×32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少?用下列存储芯片时，各需要多少片?1K×4位，2K×8位，4K×4位，16K×l位，4K×8位，8K×8位2．现有1024×l的存储芯片，若用它组成容量为16K×8的存储器。

(1)实现该存储器所需的芯片数量?(2)若将这些芯片分装在若干块板上，每块板的容量为4K×8，该存储器所需的地址线总数是多少?几位用于选片?几位用作片内地址?(3)画出各芯片的连接逻辑图。

计算机组成原理复习题及答案87508

中南大学现代远程教育课程考试（专科）复习题及参考答案《计算机组成原理》一、选择题：1．定点运算器用来进行[ ] A．十进制数加法运算B．定点数运算C．浮点数运算D．即进行定点数运算也进行浮点数运算2．某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为[ ] A．64，16 B．16，64 C．64，8 D．16，163. 目前的计算机中，代码形式是[ ]A．指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B．指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C．指令和数据都以二进制形式存放D．指令和数据都以十进制形式存放4. 采用DMA 方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个[ ]A．指令周期 B．数据周期 C．存储周期 D．总线周期5．冯.诺依曼机工作方式的基本特点是[ ] A．多指令流单数据流B．按地址访问并顺序执行指令C．堆栈操作D．存储器按内容选择地址6．某机字长32位。

其中1位符号位，31位表示尾数。

若用定点整数表示，则最大正整数为[ ] A．+(231-1) B．+(230-1) C．+(231+1) D．+(230+1)7．下列数中最大的数是[ ]A.（100110001）2B.（227）8C.（98）16D.（152）108．哪种表示法主要用于表示浮点数中的阶码[ ]A. 原码B. 补码C. 反码D. 移码9. 由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用下列哪个来规定[ ] A．主存中读取一个指令字的最短时间 B．主存中读取一个数据字的最长时间C．主存中写入一个数据字的平均时间 D．主存中取一个数据字的平均时间10. 下面叙述的概念中哪个是正确的[ ]A．总线一定要和接口相连 B．接口一定要和总线相连C．通道可以代替接口 D．总线始终由CPU控制和管理11. 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过下列哪个来实现[ ]A．原码运算的二进制减法器 B．补码运算的二进制减法器C．补码运算的十进制加法器 D．补码运算的二进制加法器12. 下列有关运算器的描述中哪个是正确的[ ]A．只作算术运算，不作逻辑运算 B．只作加法C．能暂时存放运算结果 D．以上答案都不对13. 某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为[ ]A．8，512 B．512，8 C．18，8 D．19，814. 完整的计算机系统应包括[ ]A．运算器存储器控制器 B．外部设备和主机C．主机和应用程序 D．配套的硬件设备和软件系统15.没有外存储器的计算机初始引导程序可以放在 [ ] A．RAM B．ROM C．RAM和ROM D．CPU二、名词解释1.CPU周期：2.存取时间：3.存储设备数据传输率：4.微指令格式：5.同步通信：6.接口：7.计算机硬件：8.正逻辑：9.指令的编码格式：10.指令周期：11.存储周期：12.微命令：三、简答题1.计算机中为什么采用二进制数码？2.主存储器的性能指标主要有哪些？含义是什么？3.计算机的主要性能指标包括哪些？4.CPU结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

计算机组成原理复习题及答案

中南大学现代远程教育课程考试（专科）复习题及参考答案《计算机组成原理》一、选择题：1．定点运算器用来进行 [ ]A．十进制数加法运算 B．定点数运算C．浮点数运算 D．即进行定点数运算也进行浮点数运算2．某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为[ ] A．64，16 B．16，64 C．64，8 D．16，163. 目前的计算机中，代码形式是 [ ]A．指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B．指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C．指令和数据都以二进制形式存放D．指令和数据都以十进制形式存放4. 采用DMA 方式传送数据时，每传送一个数据就要用一个 [ ]A．指令周期 B．数据周期 C．存储周期 D．总线周期5．冯.诺依曼机工作方式的基本特点是 [ ]A．多指令流单数据流 B．按地址访问并顺序执行指令C．堆栈操作 D．存储器按内容选择地址6．某机字长32位。

其中1位符号位，31位表示尾数。

若用定点整数表示，则最大正整数为 [ ]A．+(231-1) B．+(230-1) C．+(231+1) D．+(230+1)7．下列数中最大的数是 [ ]A. （1）2B. （227）8C. （98）16D. （152）108．哪种表示法主要用于表示浮点数中的阶码 [ ]A. 原码B. 补码C. 反码D. 移码9. 由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用下列哪个来规定 [ ] A．主存中读取一个指令字的最短时间 B．主存中读取一个数据字的最长时间C．主存中写入一个数据字的平均时间 D．主存中取一个数据字的平均时间10. 下面叙述的概念中哪个是正确的 [ ]A．总线一定要和接口相连 B．接口一定要和总线相连C．通道可以代替接口 D．总线始终由CPU控制和管理11. 在定点二进制运算器中，减法运算一般通过下列哪个来实现 [ ]A．原码运算的二进制减法器 B．补码运算的二进制减法器C．补码运算的十进制加法器 D．补码运算的二进制加法器12. 下列有关运算器的描述中哪个是正确的 [ ]A．只作算术运算，不作逻辑运算 B．只作加法C．能暂时存放运算结果 D．以上答案都不对13. 某DRAM芯片，其存储容量为512K×8位，该芯片的地址线和数据线数目为 [ ]A．8，512 B．512，8 C．18，8 D．19，814. 完整的计算机系统应包括 [ ]A．运算器存储器控制器 B．外部设备和主机C．主机和应用程序 D．配套的硬件设备和软件系统15.没有外存储器的计算机初始引导程序可以放在 [ ] A．RAM B．ROM C．RAM和ROM D．CPU二、名词解释周期：2.存取时间：3.存储设备数据传输率：4.微指令格式：5.同步通信：6.接口：7.计算机硬件：8.正逻辑：9.指令的编码格式：10.指令周期：11.存储周期：12.微命令：三、简答题1.计算机中为什么采用二进制数码？2.主存储器的性能指标主要有哪些？含义是什么？3.计算机的主要性能指标包括哪些？结构如图所示，其中一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器和其它四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

微指令格式

2.垂直型微指令垂直型微指令微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令 . 垂直型微指令的结构类似于机器指令的结构.它有操作码它有操作码，垂直型微指令的结构类似于机器指令的结构它有操作码，在一条微指令中只有l－个微操作命令个微操作命令，在一条微指令中只有－2个微操作命令，每条微指令的功能简单，因此，功能简单，因此，实现一条机器指令的微程序要比水平型微指令编写的微程序长得多 .它是采用较长的微程序它是采用较长的微程序结构去换取较短的微指令结构. 结构去换取较短的微指令结构下面举4条垂直型微指令的微指令格式加以说明条垂直型微指令的微指令格式加以说明. 下面举条垂直型微指令的微指令格式加以说明设微指令字长为16位做操作码3位设微指令字长为位，做操作码位. （1）寄存器-寄存器传送型微指令）寄存器寄存器传送型微指令 15 13 12 8 7 3 2 0 000 源寄存器编址目标寄存器编址其他其功能是把源寄存器数据送目标寄存器 .13—15位为微位为微操作码（下同），），源寄存器和目标寄存器编址各位操作码（下同），源寄存器和目标寄存器编址各 5位，可指定水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令）水平型微指令用户难以掌握，与指令比较相似，相对来说。与指令比较相似，相对来说。比较容易掌握 .
水平型微指令与机器指令差别很大，一般需要对机器的结构、水平型微指令与机器指令差别很大，一般需要对机器的结构、数据通路、时序系统以及微命令很精通才能设计 . 数据通路、 5.5.4 动态微程序设计微程序设计技术有静态微程序设计动态微程序设计之分静态微程序设计和之分。微程序设计技术有静态微程序设计和动态微程序设计之分。 1.静态微程序设计静态微程序设计对应于一台计算机的机器指令只有一组微程序，对应于一台计算机的机器指令只有一组微程序，而且这一组微程序设计好之后，一般无须改变而且也不好改变，程序设计好之后，一般无须改变而且也不好改变，这种微程序设计技术称为静态微程序设计。程序设计技术称为静态微程序设计。 2.动态微程序设计动态微程序设计当采用EPROM作为控制存储器时，还可以通过改变微指作为控制存储器时，当采用作为控制存储器时令和微程序来改变机器的指令系统，令和微程序来改变机器的指令系统，这种微程序设计技术称为动态微程序设计。采用动态微程序设计时，称为动态微程序设计。采用动态微程序设计时，微指令和微程序可以根据需要加以改变，微程序可以根据需要加以改变，因而可在一台机器上实现不同类型的指令系统。不同类型的指令系统。这种技术又称为仿真其他机器指令系统，以便扩大机器的功能。系统，以便扩大机器的功能。

计算机组成原理试题及答案

《计算机组成原理》期末自测试卷A一、填空题：（每空1分，共15分）1、原码一位乘法中，符号位与数值位（分开计算），运算结果的符号位等于（相乘两位符号位的异或值）。

2、码值80H：若表示真值0，则为（移）码；若表示真值―128，则为（补）码。

3、微指令格式分为（垂直）型微指令和（水平）型微指令，其中，前者的并行操作能力比后者强。

4、在多级存储体系中，Cache存储器的主要功能是（解决CPU与主存之间的速度匹配问题）。

5、在下列常用术语后面，写出相应的中文名称：VLSI( 超大规模集成电路), RISC( 精简指令系统计算机), DMA( 直接存储器存储), DRAM( 动态随机读写存储器)。

6、为了实现CPU对主存储器的读写访问，它们之间的连线按功能划分应当包括（地址线），（数据线）（控制线）。

7、从计算机系统结构的发展和演变看，近代计算机是以（存储器）为中心的系统结构。

二、单项选择题：（每题2分，共40分）1、寄存器间接寻址方式中，操作数处于（ B ）中。

A、通用寄存器B、主存C、程序计数器D、堆栈2、CPU是指（ D ）。

A、运算器B、控制器C、运算器和控制器D、运算器、控制器和主存3、若一台计算机的字长为2个字节，则表明该机器（ C ）。

A、能处理的数值最大为2位十进制数。

B、能处理的数值最多由2位二进制数组成。

C、在CPU中能够作为一个整体加以处理的二进制代码为16位。

D、在CPU中运算的结果最大为2的16次方4、在浮点数编码表示中，（ A ）在机器数中不出现，是隐含的。

A、基数B、尾数C、符号D、阶码5、控制器的功能是（ D ）。

A、产生时序信号B、从主存取出一条指令C、完成指令操作码译码D、从主存取出指令，完成指令操作码译码，并产生有关的操作控制信号，以解释执行该指令。

6、虚拟存储器可以实现（ B ）。

A、提高主存储器的存取速度B、扩大主存储器的存储空间，并能进行自动管理和调度C、提高外存储器的存取周期D、扩大外存储器的存储空间7、32个汉字的机内码需要（ B ）。

作业讲评(第6章)-微指令格式可分为

1对于一台计算机：（1）画出主机框图（要求画到寄存器级）；（2）若存储器容量为64K×32 位，指出图中各寄存器的位数；2假设CPU在中断周期用堆栈保存程序断点，而且进栈时指针减1，出栈时指针加1。

分别写出组合逻辑控制和微程序控制在完成中断返回指令时，取指阶段和执行阶段所需的全部微操作命令及节拍安排。

答：假设进栈操作是先修改堆栈指针后存数，则出栈操作是先读数后修改堆栈指针。

（1）完成中断返回指令组合逻辑控制的微操作命令及节拍安排取指阶段T0 PC→MAR，1→RT1 M(MAR) →MDR，(PC) + 1→PCT2 MDR→IR，OP(IR) →ID执行阶段T0 SP→MAR，1→RT1 M(MAR) →MDRT2 MDR→PC，(SP) + 1→SP（2）完成中断返回指令微程序控制的微操作命令及节拍安排取指阶段T0 PC→MAR，1→RT1 Ad(CMDR) →CMART2 M(MAR) →MDR，(PC) + 1→PCT3 Ad(CMDR) →CMART4 MDR→IRT5 OP(IR) →微地址形成部件→CMAR执行阶段T0 SP→MAR，1→RT1 Ad(CMDR) →CMAR（1）假设要求在取指周期由ALU完成(PC) + 1→PC的操作（即ALU可以对它的一个源操作数完成加1的运算）。

要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。

（2）写出指令ADD # α（#为立即寻址特征，隐含的操作数在ACC 中）在执行阶段所需的微操作命令及节拍安排。

（2）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下：T0 Ad(IR)→R1 ；立即数→R1 T1 (R1) + (ACC)→R2 ；ACC通过总线送ALUT2 R2→ACC ；结果→ACC如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

组成原理第5章

第5章计算机组成原理课程设计在上一章中，我们详细地介绍了计算组成原理课程设计平台系统，知道了在模式开关的控制下有两种不同的工作平台。

《计算机组成原理》的所有课程设计都将在这两种工作模式下完满的得到实施。

一个完整的课程设计可以用多种形式来描述。

例如，一个简单的设计可能用硬件描述语言来描述就够了。

但一个复杂的设计可能要分成若干个功能模块来描述，而其中的每一个功能模块可能用硬件描述语言来描述，也可能用原理图来描述，这样的描述方式就是混合输入的设计方法。

结合《计算机组成原理》课程设计的特点和学生的实际情况，原理图输入方式最适合课程设计的实施。

以此为基点，《计算机组成原理》课程设计的步骤如图5-1所示。

课程设计共分三个阶段：1、设计初始阶段在该阶段中，学生根据所学内容，按照《计算机组成原理》课程设计的要求，在课程设计报告书中完成方案设计并画出逻辑线路图。

2、编程设计阶段在该阶段中，学生将以PC机为平台，在WINDOWS环境下，利用编程软件系统在PC机上生成所画出的逻辑线路，这就是所谓的原理图输入方式。

在逻辑线路的生成过程中，可调用元件库提供的元件（例算术逻辑部件、多路开关、寄存器、译码器、逻辑门等），也可以自定义元件。

这与常规《计算机组成原理》课程设计相比较，充分地体现了设计的灵活性，满足了学生的灵活设计思路，是对设计能力的最好体现。

当原理图输入完毕后，编程软件系统可对原理图文件进行编译、优化、适配，将错误消灭在设计阶段。

最后生成对isp LSI的编程文件。

3、isp LSI编程和测试阶段当一个设计完成且产生编程文件后，就可以对isp LSI进行编程。

对isp LSI的编程是由编程软件系统中的下载软件驱动的。

对ispLSI编程与测试阶段图5-1 课程设计步骤下载结束后，逻辑线路就固化在isp LSI1032E中，在模式开关的控制下选用不同的平台，利用提供的开关、指示灯、存储器等硬件资源对逻辑线路进行功能测试，若有错误，则通过审查、修改原理图文件、重新下载、重新测试直至成功为止。

计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第十章

3. 按序写出下列程序所需的全部按序写出下列程序所需的全部微操作命令及节拍安排。微操作命令及节拍安排。指令地址 300 301 302 303 304 指令 LDA 306 ADD 307 BAN 304 STA 305 STP
解：由于题意未明确要求采用何种由于题意未明确要求未明确要求采用何种控制器结构，控制器结构，故仍按较简单的组合逻辑时序关系安排节拍（单总线、同步控制，时序关系安排节拍（单总线、同步控制，假设同上题）：假设同上题）： LDA 306 指令：指令：取指周期：取指周期： T0 PC→MAR，1→R PC→MAR， T1 PC+1，M(MAR)→MDR PC+1，M(MAR)→ T2 MDR→IR，OP(IR)→ID MDR→IR，OP(IR)→ 执行周期：执行周期： T0 306(IR)→MAR，1→R 306(IR)→MAR， T1 M(MAR)→MDR M(MAR)→ T2 MDR→AC MDR→
ADD 307 指令：取指周期：同上。指令：取指周期：同上。执行周期1 执行周期1： T0 307(IR)→MAR，1→R 307(IR)→MAR， T1 M(MAR)→MDR，AC→C M(MAR)→MDR，AC→ T2 MDR→D MDR→ 执行周期2 执行周期2： T0 T1 T2 +，ALU→AC +，ALU→ BAN 304 指令：取指周期：同上。指令：取指周期：同上。执行周期：为结果为负标志）执行周期：（设N为结果为负标志） T0 T1 T2 N·304(IR)→PC N·304(IR)→
（2） SUB R1，R3指令周期流程图如下：指令周期流程图如下： ↓ PCo，G，MARi PC→MAR → ↓ MM读读 1 →R ↓ PC+1 →PC +1（可与前一步并行） +1（ ↓ MDR →IR MDRo，G，IRi ↓ OP=？ OP=？ ↓SUB

计算机组成原理试题5

一、填空题1.目前的CPU包括、和CACHE。

2.CPU的四个主要功能是、、和。

3.CPU从主存取出一条指令并执行该指令的时间叫，它常用若干个来表示，而后者又包含若干个。

4.在程序执行过程中，控制器控制计算机的运行总是处于、分析指令和的循环当中。

5.由于数据通路之间的结构关系，微操作可分为和两种。

6.微指令格式中，微指令的编码通常采用以下三种方式：、和7.硬布线控制器的基本思想是：某一控制信号是译码输出、信号、信号和状态反馈信息的逻辑函数。

8.时序信号产生器提供机器所需的时序信号，在硬联线控制器中，时序信号采用三级体制，在微程序控制器中，一般采用二级体制。

9.微程序设计技术是利用方法设计的一门技术，具有等一系列优点。

10.并行处理技术主要有三种形式：并行、并行和并行。

11.流水CPU中的主要问题是：相关、相关和相关。

12.RISC CPU具有的三个要素是：、和13.多媒体CPU是带有技术的处理器，它是一种技术，特别适合于处理。

14.微程序控制器由、、三大部分组成，其中是ROM存储器，用来存放。

二、单项选择题1.在CPU中跟踪指令后继地址的寄存器是A．MAR B．PC C．IR D．PSW2.同步控制是A．只适用于CPU控制的方式B．只适用于外围设备控制的方式C．由统一时序信号控制的方式D．所有指令执行时间都相同的方式3.下列部件中不属于控制器的是A．IR B．操作控制器C．PC D．PSW4.计算机操作的最小时间单位是A．时钟周期B．指令周期C．CPU周期D．微指令周期三、简答题1.计算机内有哪两股信息在流动？如何区分它们？2.解释机器指令和微指令的关系四、综合题1.已知CPU结构如下图所示，其中包括一个累加器AC、一个状态寄存器和其他几个寄存器。

各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传递方向。

试完成以下工作：①写出图中四个寄存器A、B、C、D的名称和作用；②简述完成指令ADD Y的数据通路（Y为存储单元地址，本指令功能为(AC)+(Y)→AC）。

计算机组成原理典型例题讲解

.分析设计计算：1.CPU结构如图1所示，其中有一个累加寄存器AC，一个状态条件寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。

（1）标明图中四个寄存器的名称。

（2）简述指令从主存取到控制器的数据通路。

（3）简述数据在运算器和主存之间进行存 / 取访问的数据通路。

图1解：（1） a为数据缓冲寄存器 DR ，b为指令寄存器 IR ，c为主存地址寄存器，d为程序计数器PC。

（2）主存 M →缓冲寄存器 DR →指令寄存器 IR →操作控制器。

（3）存贮器读：M →缓冲寄存器DR →ALU →AC存贮器写：AC →缓冲寄存器DR →M.2. 某机器中，配有一个ROM 芯片，地址空间0000H —3FFFH 。

现在再用几个16K ×8的芯片构成一个32K ×8的RAM 区域，使其地址空间为8000H —FFFFH 。

假设此RAM 芯片有/CS 和/WE 信号控制端。

CPU 地址总线为A15A15——A0,数据总线为D7D7——D0,控制信号为R//W ，MREQ(存储器请求)，当且仅当MREQ 和R//W 同时有效时，CPU 才能对有存储器进行读(或写)。

（1）满足已知条件的存储器，画出地址码方案。

（2）画出此CPU 与上述ROM 芯片和RAM 芯片的连接图。

解：存储器地址空间分布如图1所示，分三组，每组16K 16K××8位。

由此可得存储器方案要点如下：（1）用两片16K*8 RAM 芯片位进行串联连接，构成32K*8的RAM 区域。

片内地址：A 0 ————A A 13 ，片选地址为：A 14————A A 15；（2）译码使用2 ：4 译码器；（3）用 /MREQ 作为2 ：4译码器使能控制端，该信号低电平（有效）时，译码器工作。

（4） CPU 的R / /W 信号与RAM 的/WE 端连接，当R // W = 1时存储器执行读操作，当R // W = 0时，存储器执行写操作。

0计算机组成与结构课后习题及答案

计算机组成与结构课后习题及部分答案第1章计算机系统概述1.概述计算机发展经过了哪几代？2.计算机由那些部分组成？3.计算机有哪些分类方法4.计算机硬件系统的性能指标有哪些？5.冯诺依曼计算机的主要设计思想是什么？6.什么是机器字长？它对计算机性能有何影响？7.计算机的工作过程是怎样的？8.计算机的应用领域有哪些？9.从第三代计算机开始，C技术出现并得到发展A.电子管B.晶体管C.集成电路D. CPU10.冯诺依曼计算机中指令和数据都采用D表示。

A.十进制B.八进制C.十六进制D.二进制11.冯·诺依曼计算机工作的基本方式的特点是B。

A.多指令流单数据流B.按地址访问并顺序执行指令C.堆栈操作D.存储器按内容选择地址12.对于一个给定的程序，I N表示执行程序中的指令总数，t CPU表示执行该程序所需CPU时间，T为时钟周期，f为时钟频率(T的倒数)，Nc为CPU时钟周期数。

设CPI表示每条指令的平均时钟周期数，MIPS表示CPU每秒钟执行的百万条指令数，请写出如下四种参数的表达式：(1) t CPU(2) CPI (3) MIPS (4) Nc答：(1) t CPU=Nc×T(2) CPI=Nc/I N(3) MIPS=I N/ (t CPU×106) = I N/ (Nc×T×106)第2章数据的表示和运算1.在定点二进制运算器中，减法运算一般是通过D来实现。

A.原码运算的二进制减法器B.补码运算的二进制减法器C.原码运算的十进制加法器D.补码运算的二进制加法器2.假定下列字符码中有奇偶校验位，但没有数据错误，采用偶校验的字符码是DA .11001011B .11010110 C.11000001 D.110010013.已知X为整数，且[X]补=10011011，则X的十进制数值是B。

A. +155B.-101C.-155D. +1014.在机器数 B C 中，零的表示是唯一的。

微指令的设计格式

微指令的设计格式
微指令是计算机中一种重要的指令系统，也是计算机硬件设计中相当复杂的一个部分。

微指令的设计格式包括微指令的编写、微指令的存储、微指令的执行与微指令的测试等几个方面。

首先，微指令的编写是微指令设计格式的首要任务。

编写微指令时，需要根据计算机的指令系统设计，将操作码、地址码等信息转化为对应的微操作，再将这些微操作组合成一个完整的微指令。

编写微指令时还需要考虑指令的优化以及指令的执行时间等问题，保证微指令的高效率和准确性。

其次，微指令的存储是微指令设计格式的重要环节。

微指令存储方式有ROM硬连线存储、EPROM可擦写存储、RAM随机存储和CAM内容寻址存储等多种方式。

在选择微指令存储方式时，需要根据计算机的实际使用环境和设计需求来进行选择，以保证微指令的正确性和可靠性。

微指令的执行是微指令设计格式的核心部分。

微指令的执行过程需要根据微指令编写的具体功能实现，通过微指令存储器中的地址信息找到对应的微指令，并按照微指令中的微操作依次执行，完成指令的功能。

在执行微指令时，需要考虑微指令间的依赖关系，以及微指令的时序要求等问题，保证指令的正确执行。

最后，微指令的测试是微指令设计格式中一个关键的环节。

在微指令的设计过程中，需要进行各种测试，检验微指令的正确性、有效
性以及稳定性等方面的问题，并进行微指令的修正和完善，以保证微指令的质量和可靠性，是微指令设计过程中不可忽略的一个环节。

总之，微指令设计格式是计算机硬件设计中必不可少的一个环节。

编写、存储、执行和测试是微指令设计过程中的四个重要方面，需要根据计算机的设计需求进行综合考虑，以确保微指令的高效、准确和可靠。

实验六_CPU_微程序控制器实验

CPU__微程序控制器实验实验目的1.理解微程序控制器的控制原理2.进一步掌握指令流程和功能3.了解掌握微程序控制器的设计思路和方法实验原理微程序控制器的设计思想是由英国剑桥大学的威尔克斯（Wilkes）教授于1951年提出来的, 即将机器指令的操作（从取指令到执行）分解成若干个更基本的微操作序列, 并将有关的控制信号（微命令）按照一定的格式编成微指令, 存放到一个只读存储器中, 当机器运行时, 一条一条地读出这些微指令, 从而产生全机所需要的各种操作控制信号, 使相应部件执行所规定的操作。

微指令格式:N _µA 0N _µA 1N _µA 2N _µA 3N _µA 4P 0P 1P 2P C _i n cl j _i n s t r u c tc _z _j _f l a gl d _I Ro p _c o d e 0o p _c o d e 1o p _c o d e 2c h a n g e _zc h a n g e _cD R W rs e l _m e m d a t aM e m _W r i t e1234567891011121314151617181920D W _i n s t r u c t实验步骤（1）实验台设置成FPGA-CPU 独立调试模式, REGSEL=0、CLKSEL=1.FDSEL=0.使用实验台上的单脉冲, 即STEP_CLK 短路子短接, 短路子RUN_CLK 断开；（2）将设计在Quartus II 下输入, 编译后下载到TEC-CA 上的FPGA 中；（3）按复位键后, 拨动实验台上的开关SD5~SD0, 改变IR[15…12]、进位标志C 和结果为0标志Z, 观察指示灯R15~R0、A4~A0、A12~A8、A14和A15显示的信号, 追踪每条指令的执行过程并把相应数据填在表6-1中。

（4）观察每条指令的执行过程, 每个节拍进行的微操作和微操作控制信号。

垂直型微指令

垂直型微指令垂直型微指令是一种指令格式，其特点是将指令的操作码和操作数分开存储，并且采用了垂直排列的方式。

下面将从以下几个方面进行详细介绍：一、垂直型微指令的概述二、垂直型微指令的结构三、垂直型微指令的优点四、垂直型微指令的缺点五、垂直型微指令在计算机中的应用一、垂直型微指令的概述在计算机中，指令是计算机执行任务的基本单元。

不同类型的计算机采用不同类型的指令格式。

其中，水平型和垂直型是两种比较常见的格式。

水平型指令格式是将所有操作码和操作数都存放在同一个字节或字中，这种格式占用空间小，但编码复杂度高。

相比之下，垂直型微指令则采用了一种较为简单明了的方式来存放操作码和操作数。

具体来说，它将操作码和各个操作数分别存放在不同的字节或字中，并以竖排形式呈现。

二、垂直型微指令的结构由于每条指令都需要包含多个字段，因此垂直型微指令的结构相对比较复杂。

一般来说，它包含以下几个部分：1. 操作码字段：用于指示计算机执行的操作类型；2. 寄存器字段：用于存放指令需要使用的寄存器地址；3. 地址字段：用于存放操作数在内存中的地址；4. 状态字段：用于存放指令执行过程中产生的状态信息。

这些字段通常都是以二进制的形式进行编码，并且需要按照一定规则进行排列，以便计算机能够正确地识别和执行每条指令。

三、垂直型微指令的优点相比于水平型指令格式，垂直型微指令具有以下几个优点：1. 编码简单：由于每个字段都单独编码，因此编码方式相对简单明了，易于理解和调试；2. 灵活性强：由于可以根据需要自由组合各个字段，因此具有较高的灵活性和可扩展性；3. 效率高：由于每条指令只需读取所需字段，因此读写速度较快。

四、垂直型微指令的缺点虽然垂直型微指令具有很多优点，但也存在一些缺点：1. 占用空间大：由于每个字段都需要单独存储，因此相对比较占用空间；2. 硬件成本高：由于需要单独设计每个字段的存储和读取电路，因此硬件成本较高。

五、垂直型微指令在计算机中的应用垂直型微指令广泛应用于各种类型的计算机系统中。

微指令格式的名词解释

微指令格式的名词解释在计算机科学领域中，微指令格式是指计算机内部微处理器执行指令的组织和格式。

微指令格式直接影响着计算机的指令集架构以及其性能和功能。

本文将以解释微指令格式的概念为主线，深入探讨其背后的原理和应用。

1. 指令集架构和微指令格式的关系指令集架构是计算机的硬件和软件之间的接口，定义了处理器支持的指令集合以及这些指令的操作方式。

而微指令格式则是指令集架构实际在微处理器内部进行指令执行的组成方式。

微指令格式的设计需考虑指令的长度、位数、编码方式等因素，以满足指令集架构的需求。

2. 定长和变长指令格式微指令格式可以分为定长和变长两种形式。

定长指令格式中，每条指令所占用的位数是固定的，这种格式简单且易于设计，但由于受到了位数限制，会限制指令集的扩展性和功能。

而变长指令格式则允许指令的位数根据需要进行变化，根据指令的类型和参数的个数来决定所需的位数，从而提高了指令集的灵活性和功能性。

3. 操作码和操作数的编码微指令格式中的操作码是指令的唯一识别符，用于描述所需执行的操作类型。

操作码的编码方式有直接编码、隐含编码和间接编码等。

直接编码将操作码直接表示为二进制代码，简单明了，但是会占用更多的位数。

隐含编码则通过其他位字段的组合来表示操作码，可以减少位数，但需要更复杂的解码器。

间接编码则利用指令中的地址操作数来表示操作码，兼具了位数节省和灵活性，但需要更复杂的寻址方式和解码操作。

4. 地址寻址方式微指令格式中的指令操作数通常需要根据寻址方式通过地址来获取。

常见的地址寻址方式有直接寻址、间接寻址、基址寻址、变址寻址等。

直接寻址方式直接将操作数的地址作为指令的一部分给出。

间接寻址则通过指定的地址获取操作数的值，在内部进行一次间接寻址操作。

基址寻址和变址寻址则通过基址寄存器和变址寄存器来计算实际地址，提供了灵活性和扩展性。

5. 控制信号和微操作微指令格式中的控制信号用于控制微处理器内部的各个模块和操作。

控制信号的组织方式可以是水平编码、垂直编码和微程序编码等。

微指令的控制字段格式

2
1. 依题意的8条微指令 makefileCopy code I1: abcde I2: adfg I3: bh I4: c I5: cegi I6: ahj I7: cdh I8: abh
2. 对每个微命令进行分类讨论分别以a、b、c、d、e、f、g、h、i、j为第一个微命令进行分类对每种情况，找出可能的三条微命令组合
谢谢聆听
xxxxxx
导师:xxx
1
1. 字段直接编码法将微命令分成若干字段，每个字段包含若干微命令互斥微操作组合在同一字段，相容微操作组合在不同字段一条微命令中最多可同时发出的微操作数等于微命令字段的个数
2. 原则在同一条微指令中同时出现的微命令为相容性微命令互斥性微命令分在同一段内，相容性微命令分在不同段内
%2. efh bgj a c d i
%2. efh bij a c d g
%2. fhi bgj a c具体微命令的分类和组合，得到了六种不同的微命令控制信号组合，然后将其编码成
四种可能的微指令字段格式
02
这种字段直接编码法可以有效地表示微操作命令，实现
微指令的控制
3. 对十种组合去除重复得到最终的六种不同的微命令控制信号组合 bfi, bfj, bgj, bij, cfj, dij, efh, efj, fhi, fij
3
1. 因为微命令有10个，而控制字段只有8位，所以需要包含6种不同的微命令控制信号 2. 将互斥的命令编成一组，成为微指令字的一个字段，用二进制编码表示 3. 可能的微指令的控制字段格式有四种 %2. efh dij a b c g