杭电计算机组成作业答案

《指令系统》

12、

地址指令

0019H

001AH

第一条转移指令:

0019H

001AH

(PC)=001AH,执行该JMP

第二条转移指令:

0019H

001AH

(PC)=001AH,执行该JMP指令后(PC)=001AH+0025H=003FH

13、

寄存器-存储器型指令就是指一个操作数来自寄存器,另一个操作数来自存储器。

直接寻址时EA=ADDR,因此主存最大存储空间为2字。(假设存储器按字编址)

间接寻址时EA=(ADDR),因此操作数地址存放在主存地址为0~219-1的单元内,假设存储器按字编址,则EA应该就是32位的地址,则主存最大存储空间为232字。

(2)其实用32位通用寄存器做基址寄存器,类似于80X86机器上存储器分段管理。

EA=32位基地址+偏移地址,所以EA就是32位,则主存最大存储空间为232字。

16、设某机寄存器字长16位,用16进制表示,已知:变址寄存器内容为0004H,PC的内容为0003H,内存中部分单元内容如下:

地址:内容地址:内容

0002H:000AH 0007H:000AH

0003H:0002H 0008H:0002H

0004H:0007H 0009H:0003H

0005H:0004H 000AH:0009H

0006H:0005H 000BH:0008H

若

某机器字长16位,采用单字长指令,每个地址码6位。试采用操作码扩展技术,设计14条二地址指令,80条一地址指令,60条零地址指令。请给出指令编码示意图。

双操作数指令格式:

其中,

假设:PC 的内容为22H;变址寄存器R3的内容

: 问:CPU 启动执行指令到停机,期间执行了哪几条指令？写出每条指令的功能、寻址方式、操作数及执行结果。

解:由于(PC)=22H,即程序的第一条

指令地址为22H,从22H 开始,执行到2DH(HALT 指令)为止,共五条指令。经分析,所有指令的目的操作数的寻址方式均为寄存器寻址方式,为R1。下面列出每条指令的功能、源操作数的

《控制器》

6、设某机平均执行一条指令需要两次访问内存,平均需要三个机器周期,每个机器 周期包含4个节拍周期。若机器主频为25MHz,试回答:

1)若访问主存不需要插入等待周期,则平均执行一条指令的时间为多少？

2)若每次访问内存需要插入2个等待节拍周期,则平均执行一条指令的时间就是

又多少？

解:(1)

MHz

251

1==

主频时钟周期 s μ48.043=⨯⨯=时钟周期平均指令周期

(2)

s μ64.02243=⨯⨯+⨯⨯=时钟周期时钟周期平均指令周期

7、设某机主频为8MHz,每个机器周期包含4个节拍周期,该机平均指令执行速度为1MIPS 。试回答:1)该机的平均指令周期就是多少时间？2)平均每条指令周期包含几个机器周期？ 解:(1)s μ11

==

机器速度

平均指令周期

(2)284

=⇒•==

χχ机器周期平均每条指令机器周期MHz

8、参见图7－41的数据通路,指令“INC R1”将R1寄存器的内容加1,画出其指令周期微程序流程图,并根据表7－11与表7－12写出每一条微指令码。 解: INC R1;(R1)+1 R1

9、根据图7－41所示的模型机结构与数据通路,写出以下指令从取址到执行的全部微操作序列,说明各条指令需要哪几个机器周期,需要几次访问内存及完成什么操作。

1)SUB A,R ,该指令完成(A)－R→(A),源操作数一个为寄存器寻址,目标操作数为指令提供的内存有效地址A。

2)JMP 偏移量,该指令完成PC＋偏移量→PC。

解:(1)SUB A,R ;(A)－R→(A)

指令为双字节格式:

所以,共需要8个机器周期,共访存4次。

(2)JMP DISP; (PC)＋DISP→PC

所以,共需要7个机器周期,共访存2次

10、假设某机器主要部件有:程序计数器PC、指令寄存器IR、通用寄存器R0～R3、暂存器DD1与DD2、ALU、移位器、存储器地址寄存器MAR及存储器M。

1)要求采用单总线结构,画出包含上述部件的逻辑框图,并注明数据流动方向。

2)画出ADD (R1),(R2)指令在取指与执行阶段的操作步骤流程图。R1寄存器存放目标操作数地址,R2寄存器存放源操作数地址。

3)写出各操作步骤所需的全部微操作命令。

解:(1)

(2)

(3)

取ADD指令的微指令

①PC-B＃、B-MAR、PC+1

②M-R#、B-IR

③指令译码信号MAP＃有效

执行ADD指令的微指令

①R2-B#、B-MAR

②M-R#, B-DD1

③R1-B#、B-MAR

④M-R#, B-DD2

⑤“+”,ALU-B#,M-W#

11、假设某机共有76条指令,平均每一条指令由11条微指令组成,其中有一条取指令的微指令就是所有指令公共的,该机共有微命令31个,微指令的微操作码采用直接控制法。试问: 1)该机微指令长度为多少？

2)控制存储器的容量应为多少？

解:设微指令共有N条,N=76*11-75=761条;下址字段长为X位,2X ≥761,则X≥10

(1)所以,该机微指令长度=31+10=41位

(2)控制存储器的容量应该≥761×41位,取1024×41位。

12、某机采用微程序控制方式,其存储器容量为512×48(位),微程序在整个控制存储器中实现转移,可控制微程序的条件共4个,判别测试字段采用编译法。微指令采用水平型格式,后继微指令地址采用判定方式,如图所示:

（1）微指令中的三个字段分别应多少位？

（2）画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

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