杭电计算机组成作业答案.docx
《杭电计算机组成作业答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《杭电计算机组成作业答案.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
杭电计算机组成作业答案
《指令系统》
12、
地址
指令
0019H
OP
MOD
001AH
DISP
第一条转移指令：
0019H
JMP
001AH
0006H
（PC）=001AH，执行该JMP指令后（PC）=001AH+0006H=0020H
第二条转移指令：
0019H
JMP
001AH
0025H
（PC）=001AH，执行该JMP指令后（PC）=001AH+0025H=003FH
13、
寄存器-存储器型指令是指一个操作数来自寄存器，另一个操作数来自存储器。
（1）指令字长32位：
OP（6）
MOD（3）
REG（4）
ADDR（19）
直接寻址时EA=ADDR，因此主存最大存储空间为219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：
000AH0007H：
000AH
0003H：
0002H0008H：
0002H
0004H：
0007H0009H：
0003H
0005H：
0004H000AH：
0009H
0006H：
0005H000BH：
0008H
指令为双字长指令，格式如下：
操作码，寻址方式码，寄存器号（16位）0002H
直接地址/间接地址/立即数/相对位移量/形式地址（16位）0007H
若当前指令分别为下列寻址方式时，试求出操作数填入下表。
寻址方式
EA=
操作数
直接
0007H
000AH
间接
000AH
0009H
立即
/
0007H
变址
0004H+0007H
0008H
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：
OP（4位）
A1（6位）
A2（6位）
14条双操作数指令
OP=0000
…
OP=1101
A1（6位）
A2（6位）
单操作数指令格式：
OP（10位）
A1（6位）
80条双操作数指令
OP=1110000000
…
OP=1110111111
OP=1111000000
…
OP=1110001111
A1（6位）
无操作数指令格式：
OP（16位）
60条双操作数指令
OP=1110010000000000
…
OP=1110010000111011
设某8位计算机，除HALT指令外，指令均为双字长，格式如下：
OP（4位）
M（2位）
Rd（2位）
A（8位）
Rd为目的操作数的寄存器号，编码分配如下：
00——R0
01——R1
10——R2
11——R3
M为源操作数的寻址方式，编码分配如下：
00—立即数寻址
01—直接寻址
10—相对寻址
11—变址寻址
（变址寄存器为R3）
A为源操作数的立即数、直接地址、间接地址或偏移地址。
OP为操作码，编码分配如下：
0000——ADD
0001——SUB
0010——AND
0011——MOV
0100——JMP
0101——INC（自增1）
……
1111——HALT（动态停机）
其中，
假设：
PC的内容为22H；变址寄存器R3的内容为30H；主存部分单元的内容如下：
主存地址：
内容主存地址：
内容主存地址：
内容
20H：
22H27H：
02H2EH：
00H
21H：
33H28H：
21H2FH：
01H
22H：
35H29H：
0FH30H：
02H
23H：
20H2AH：
48H31H：
03H
24H：
01H2BH：
01H32H：
04H
25H：
20H2CH：
55H33H：
05H
26H：
1DH2DH：
F0H34H：
06H
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、源操作数的寻址方式、源操作数及执行结果。
PC
指令
助记符
寻址方式
EA
源操作数
执行结果
22H
35H
MOV
直接寻址
20H
（20H）=22H
（R1）=22H
23H
20H
24H
01H
ADD
立即数
——
20H
（R1）=（R1）+20H
=42H
25H
20H
26H
1DH
SUB
变址寻址
（R3）+02H=32H
（32H）=04H
（R1）=（R1）-04H
=3EH
27H
02H
28H
21H
AND
立即数
——
0FH
（R1）=（R1）·0FH
=0EH·
29H
0FH
2AH
48H
JMP
相对
（PC）+01H
=2CH+01H=2DH
——
（PC）=2DH
2BH
01H
2CH
55H
——
——
——
——
——
2DH
F0H
HALT
——
——
——
停机
《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是
又多少？
解：
（1）
（2）
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是多少时间？
2）平均每条指令周期包含几个机器周期？
解：
（1）
（2）
8、参见图7－41的数据通路，指令“INCR1”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和表7－12写出每一条微指令码。
解：
INCR1；（R1）+1R1
BTO
OTB
FUNC
FS
S3-S0MCi
空
M6-M0
110
111
000
1
000000
0
0000010
011
000
010
0
000000
0
0000011
000
000
001
1
000000
0
0010000
001
011
000
0
000000
0
0000100
100
001
0
0
000000
0
0000001
9、根据图7－41所示的模型机结构和数据通路，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）SUBA，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）SUBA，R；（A）－R→（A）
指令为双字节格式：
OP（SUB）
**
Rd
Addr
所以，共需要8个机器周期，共访存4次。
（2）JMPDISP；（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和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）指令在取指和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：
←操作控制→←——————顺序控制————————→
（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。
解：
（1）22=4，512=29
控制字段（48-9-2=37位）
判别测试字段（2位）
下址字段（9位）
（2）
14、图7－46为某模型机的微程序流程图，图中每一个框表示一条微指令。
在点
（1）处为指令译码后转入指令的微程序入口的多路分支点，由指令寄存器IR的I5I4两位来决定转入哪一个入口。
在点
（2）处根据状态条件F实现条件转移，微指令中判断测试位为直接控制法。
控存容量能容纳图7－46所列出的微指令即可。
1）微指令的判断测试位需要几位二进制？
微指令的下址字段需要几位？
2）在图中标出每条微指令的微地址。
3）写出每条微指令的下址字段内容及判断测试字段码。
4）画出微地址转移逻辑电路图。
解：
所列出的微指令共25条，控存容量能容纳这25条微指令即可，则下址字段长5位；
（1）因为微指令中判断测试位为直接控制法，只有2种转移测试和顺序执行，所以判断测试位需要3位二进制。
（2）假如微指令B的下址字段为10000B，设微程序入口地址根据I5I4两位修改微指令B的下址字段的末两位，则微程序入口地址=100I5I4B。
假如微指令G的下址字段为11000B，设条件转移地址根据F位修改微指令G的下址字段的第1位，则条件转移地址=1100FB。
则每条微指令的微地址如图所示。
（3）设3位判断测试字段码：
判断测试字段码=1H：
顺序执行（后继微地址=下址字段）
判断测试字段码=2H：
微程序入口散转（后继微地址=下址字段末两位ANDI5I4）
判断测试字段码=4H：
条件转移（后继微地址=下址字段第1位AN
升级会员 