計(jì)算機(jī)組成原理第五章課后題參考答案

1、第五章課后題參考答案2參見圖的數(shù)據(jù)通路。畫出存數(shù)指令"STO R i , (R2)"的指令周期流程圖，其 含義是將存放器R1的內(nèi)容傳送至R2為地址的主存單元中。標(biāo)出各微操作信 號(hào)序列。圖解："STO R i，(R2)"指令是一條存數(shù)指令，其指令周期流程圖如以下圖所示:PC 咕 ® AKR/厲二 RB血 G, IR,仇 G, DR.R2&J G, AR,3 參見圖的數(shù)據(jù)通路。畫出存數(shù)指令"LAD (R 3), Ro"的指令周期流程圖，其含 義是將(R3)為地址的主存單元的內(nèi)容取至存放器 Ro中。標(biāo)出各微操作信號(hào)序列。P

2、Coj Cj ARjR/爐二RDRd, g, IF寸9.微地址轉(zhuǎn)移邏輯表達(dá)式如下:pA 8= Pl I R 6 T 4pA 7= Pl IR 5 T 4pA6= P2 C T 4其中pA6pA為微地址存放器相應(yīng)位，Pi和P2為判別標(biāo)志，C為進(jìn)位標(biāo)志, IR6和IR5為指令存放器的相應(yīng)位，T4為時(shí)鐘周期信號(hào)。說(shuō)明上述邏輯表達(dá)式的 含義，畫出微地址轉(zhuǎn)移邏輯圖。解：Pi=1，按 IR6、IR5轉(zhuǎn)移P2=1，按進(jìn)位C轉(zhuǎn)移 微地址轉(zhuǎn)移邏輯圖為:11.某機(jī)米用微程序控制方式，其控制存儲(chǔ)器容量為512 >48位。微程序可在整個(gè)控制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，可控制微程序轉(zhuǎn)移的條件共4個(gè)，微指令采用水平型格式，后

3、繼微指令地址采用斷定方式。請(qǐng)問(wèn)：1微指令中的三個(gè)字段分別應(yīng)為多少位？2畫出圍繞這種微指令格式的微程序控制器邏輯框圖。解：I假設(shè)判別測(cè)試字段中每一位作為一個(gè)判別標(biāo)志，那么由于有4個(gè)轉(zhuǎn)移條件，故該字段為 4位；又因?yàn)榭卮嫒萘繛?512單元，所以下地址字段為 9位。微命令字段那么是：48 - 4 - 9= 35 位。2丨對(duì)應(yīng)上述微指令格式的微程序控制器邏輯框圖如以下圖所示。其中微地址存放器對(duì)應(yīng)下地 址字，P字段即為判別測(cè)試字段，控制字段即為微命令字段，后兩局部組成微指令存放器。地址 轉(zhuǎn)移邏輯的輸入是指令存放器的0P碼、各種狀態(tài)條件以及判別測(cè)試字段所給的判別標(biāo)志某一位為1，其輸出用于控制修改微地址存放

4、器的適當(dāng)位數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)微程序的分支轉(zhuǎn)移此例微 指令的后繼地址采用斷定方式。12今有4級(jí)流水線分別完成取指、指令譯碼并取數(shù)、運(yùn)算、送結(jié)果四步操作, 今假設(shè)完成各步操作的時(shí)間依次為 100 ns,100 ns,80 ns,5 Ons請(qǐng)問(wèn)：l1流水線的操作周期應(yīng)設(shè)計(jì)為多少？2假設(shè)相鄰兩條指令發(fā)生數(shù)據(jù)相關(guān)，而且在硬件上不采取措施，那么第二條 指令要推遲多少時(shí)間進(jìn)行。3如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，至少需推遲多少時(shí)間？解：1流水線的操作時(shí)鐘周期t應(yīng)按四步操作中最長(zhǎng)時(shí)間來(lái)考慮，所以t=100ns ；2遇到數(shù)據(jù)相關(guān)時(shí)，可停頓下一條指令的執(zhí)行，直到前面指令的結(jié)果已經(jīng)產(chǎn)生，因此至少需要 延遲2個(gè)時(shí)鐘周期200ns。

5、3如果在硬件設(shè)計(jì)上加以改進(jìn)，如采用專用通路技術(shù)，就可使流水線不發(fā)生停頓。13指令流水線有取指IF、譯碼ID、執(zhí)行EX、訪存MEM、寫 回存放器堆WB5個(gè)過(guò)程段，共有20條指令流入此流水線。1 畫出流水處理的時(shí)空?qǐng)D，假設(shè)時(shí)鐘周期為100 nso2試求流水線的實(shí)際吞吐率單位時(shí)間里執(zhí)行完畢的指令數(shù)。3求流水線的加速比。解：1流水處理的時(shí)空?qǐng)D為：n(K n 1)20(5201)*100*1068.33*10 條 /秒n K(K n 1)20* 520 5 14.1716.流水線中有三類數(shù)據(jù)相關(guān)沖突：寫后讀RAW相關(guān)；讀后寫WAR丨相 關(guān)；寫后寫WAW丨相關(guān)。判斷以下三組指令各存在哪種類型的數(shù)據(jù)相關(guān)。1

6、 I1 LAD R1，A ; M A- R1，M A是存儲(chǔ)器單元I2 ADD R2，R1 ; R2+ R1 R2(2) 13 ADD R3 , R4 ; R3+ R4R 314 MUL R4 , R5 ; R4X R5 R4(3) I5 LAD R6 ， B ； MBR6， M B 是存儲(chǔ)器單元I6 MUL R6 ， R7 ;R6 XR7 R6解：第1組指令中，li指令應(yīng)先讀岀存儲(chǔ)單元 M A的內(nèi)容并寫入 Ri，然后在I2指令中讀 岀Ri內(nèi)容。由于I2指令進(jìn)入流水線，變成 I2指令在I 1指令寫入Ri前就讀岀Ri內(nèi)容，發(fā)生寫后 讀 RAW 相關(guān)。第2組指令中，13指令先讀岀R4的內(nèi)容，然后在I4指令中寫入R4內(nèi)容，發(fā)生讀后寫WAR 相關(guān)，但不會(huì)引起相關(guān)沖突;第3組指令中，I5指令運(yùn)算結(jié)果應(yīng)先寫入 R6，然后在16指令中讀岀R6內(nèi)容。由于16指