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1、计算机组成原理第五章答案第5章习题参考答案1请在括号内填入适当答案。在CPU中：(1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（ IR ）；(2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（ AR ）(3)算术逻辑运算结果通常放在（ DR ）和（ 通用寄存器 ）。2参见图的数据通路。画出存数指令“STO Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的内容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。;解：STO R1, (R2)的指令流程图及微操作信号序列如下：3参见图的数据通路，画出取数指令“LAD (R3)，R0”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的内容取至寄存器R2

2、中，标出各微操作控制信号序列。解：LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下：,4假设主脉冲源频率为10MHz，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。解：5如果在一个CPU周期中要产生3个节拍脉冲；Tl200ns，T2=400ns，T3=200ns，试画出时序产生器逻辑图。；解：取节拍脉冲Tl、T2、T3的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。所以取时钟源提供的时钟周期为200ns，即，其频率为5MHz.；由于要输出3个节拍脉冲信号，而T3的宽度为2个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是4个时钟周期，所以除了C4外，还需要3个触发器Cl、C2、C3；并令；，由

3、此可画出逻辑电路图如下：6假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。解：80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条公用微指令，所以总微指令条数为80 (4-1)+1=241条微指令，每条微指令32位，所以控存容量为：241 32位7某ALU器件是用模式控制码M S3 S2 S1 C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y为二进制变量，为0或l任选。 试以指令码(A，B，H，D，E，F，G)为输入变量，写出控制参数M，S3，S2，Sl，C的逻辑表达式。指

4、令码MS3S2S1CA, BH, DEFG00001010【1011111100）1101y y 解：由表可列如下逻辑方程(M=GS3=H+D+FS2=A+B+D+H+E+F+GS1=A+B+F+GC=H+D+Ey+Fy8某机有8条微指令I1I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。aj分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段仅限为8位，请安排微指令的控制字段格式。微指令、abcdefghijI1 |I2 I3 ！ I4 【I5 - I6 , I7 】 I8 , %解：因为有10种不同性质的微命令信号，如果采用直接表示法则需要10位控制字段，现控制字段仅限于8位，那

5、么，为了压缩控制字段的长度，必须设法把一个微指令周期中的互斥性微命令组合在一个小组中，进行分组译码。经分析，(e,f,h)和(b,i,j)、或(d,i,j)和(e,f,h)、或(g,b,j)和(i,f,h)均是不可能同时出现的互斥信号，所以可将其通过2:4译码后输出三个微命令信号(00表示该组所有的微命令均无效)，而其余四个微命令信号用直接表示方式。因此可用下面的格式安排控制字段。e f hb i j a c d gX X&X X或：e f hd i j a b c gX X#X X或：f h ib g j a c d eX X.X X9微地址转移逻辑表达式如下： A8 = P1IR6T4 A

6、7 = P1IR5T4 A6 = P2CT4其中A8A6为微地址寄存器相应位，P1和P2为判别标志，C为进位标志，IR5和IR6为指令寄存器的相应位，T4为时钟周期信号。说明上述逻辑表达式的含义，画出微地址转移逻辑图。解：1时，即：流水计算机具有更高的吞吐率。16判断以下三组指令中各存在哪种类型的数据相关 (1) I1 LAD R1，A ； M(A)R1，M(A)是存储器单元 I2 ADD R2，Rl ； (R2)+(R1)R2 (2) I1 ADD R3，R4 ； (R3)+(R4)R3 I2 MUL R4，R5 ； (R4) (R5)R4 (3) I1 LAD R6，B ； M(B)R6，

7、M(B)是存储器单元I2 MUL R6，R7 ； (R6) (R7)R6解：(1) I1的运算结果应该先写入R1，然后再在I2中读取R1的内容作为操作数，所以是发生RAW (“写后读”)相关(2) WAR(3) RAW和WAW两种相关17参考图所示的超标量流水线结构模型，现有如下6条指令序列： I1 LAD R1，B ； M(B)R1，M(B)是存储器单元 I2 SUB R2，Rl ； (R2)-(R1)R2 I3 MUL R3，R4 ； (R3)*(R4)R3 I4 ADD R4，R5 ； (R4)+(R5)R4 I5 LAD R6，A ； M(A)R6，M(A)是存储器单元 I6 ADD

8、R6，R7 ； (R6)+(R7)R6 请画出：(1)按序发射按序完成各段推进情况图。 (2)按序发射按序完成的流水线时空图。|解：(1)按序发射按序完成各段推进情况图如下(仍设F、D段要求成对输入；F、D、W段只需1个周期；加需要2个周期；乘需要3个周期；存/取数需要1个周期；执行部件内部有定向传送，结果生成即可使用)：取指段I1I2I3I4I5I6译码段I1I2I2I3I4I5I6I6执行段I1I2I2 I4I3I5I4I3I6I3I6取/存加法器乘法器写回段I1I2I3I4I5I6(2) 按序发射按序完成的流水时空图如下：1234567891011时钟I1FDEWI2FDEEWI3FDEEEWI4FDEEWI5FDEWI6FDEEW超标量流水线的时空图?