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1、某計(jì)算機(jī)的CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,兩組總線之間的所有數(shù)據(jù)傳送通過(guò)ALU。ALU還具有完成以下功能的能力:F=A;F=B;F=A+1;F=B+1;F=A-1;F=B-1。寫出轉(zhuǎn)子指令(JSR)的取指和執(zhí)行周期的微操作序列。JSR指令占兩個(gè)字,第一個(gè)字是操作碼,第二個(gè)字是子程序入口地址。返回地址保存在存儲(chǔ)器堆棧中,堆棧指示器始終指向棧頂。2、 某計(jì)算機(jī)有如下部件:算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU,移位寄存器,主存儲(chǔ)器M,數(shù)據(jù)寄存器MDR,地址寄存器MAR,指令寄存器IR,程序計(jì)數(shù)器PC,通用寄存器R0?R3,暫存器C和D。試將各邏輯器件或部件組成一個(gè)數(shù)據(jù)通路,并標(biāo)明數(shù)據(jù)流動(dòng)方向。順序控制部分3、 某計(jì)算機(jī)采用微程序控制方式,控制存儲(chǔ)器容量為512X48位。微程序可在整個(gè)控制存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移,且轉(zhuǎn)移條件共有四個(gè),采用如下水平微指令格式,后繼指令地址采用斷定方式,微指令的三個(gè)字段分別為多少位?當(dāng)采用位直接控制法對(duì)控制字段進(jìn)行編碼時(shí),同時(shí)最多可按排多少個(gè)操作控制信號(hào)。順序控制部分操作控制部分
4、設(shè)有一運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如下圖所示,假設(shè)操作數(shù)a和b(補(bǔ)碼)已分別在通用寄存器比和R2中。ALU有+、-和M(傳送)三種操作。(1)指出相容性微操作和相斥性微操作。(2)用字段直接譯碼法設(shè)計(jì)適用此運(yùn)算器的微指令格式中微操作控制字段。5、設(shè)微處理器主頻是66MHz,平均每條指令的執(zhí)行時(shí)間是2個(gè)機(jī)器周期,每個(gè)機(jī)器周期由2個(gè)時(shí)鐘脈沖構(gòu)成,請(qǐng)問(wèn):若存儲(chǔ)器為0等待時(shí)間,即存儲(chǔ)器可在一個(gè)周期內(nèi)完成讀/寫操作,無(wú)需插入等待周期,平均每秒鐘執(zhí)行多多少條指令?若每2個(gè)機(jī)器周期中有一個(gè)訪問(wèn)存儲(chǔ)器周期,而且需要插入2個(gè)機(jī)器周期的等待時(shí)間,平均每秒鐘執(zhí)行多多少條指令?T1:M—MDR、(PC)+1—PC;T1:M—MDR、(PC)+1—PC;T3:MDR—ALU、T1:M—MDR、(PC)+1—PC;T1:M—MDR、(PC)+1—PC;T3:MDR—ALU、F=B、F—PC5AI.U也A/帝軌總踐、MAR解:①取指周期的微操作:TO:PC—ALU、F二B、F—MAR、Read;T2:MDR—ALU、F二B、F—IR;②執(zhí)行周期的微操作:TO:PC—ALU、F=B、F—MAR、ReadT2:PC—ALU、F=B、F—(SP);解:數(shù)據(jù)通路如下圖所示。各部件可通過(guò)單總線相互連接起來(lái),數(shù)據(jù)傳送方向由箭頭表示。解:水平型微指令格式有控制字段、測(cè)試字段和下一地址字段組成。假設(shè)測(cè)試字段中每一組二進(jìn)制組合的表示一個(gè)轉(zhuǎn)移條件,所以測(cè)試字段需要2位。由于控制存儲(chǔ)器容量為512個(gè)單元,并且要實(shí)現(xiàn)全程轉(zhuǎn)移,而29=512,則下一地址字段為9位。其余為控制字段位,位數(shù)為48-2-9=37。當(dāng)控制字段的編碼是位直接控制法時(shí),一位對(duì)應(yīng)一個(gè)操作控制信號(hào),所以最多可按排37個(gè)操作控制信號(hào)。解:(1)不同部件的操作一般是相容的,同一部件的不同操作往往是相斥的。所以由題圖可知,相斥性的微操作有四組,即:移位器的三個(gè)微操作R、L、V運(yùn)算單元ALU的三個(gè)微操作+、一、MA選通門的四個(gè)微操作PC-A、Rl-A、Rl-A、MDR-AB選通門的四個(gè)微操作PC-B、Rl-B、Rl-B、R2-B、R2-B而相容性的微操作則有:相斥性的微操作組與組之間是相容的ALU的+、一、M中的任一微操作與+1微操作是可以相容的(2)采用字段直接譯碼法將相斥性的微操作組成一個(gè)字段,則微指令格式應(yīng)如下a:三位b:三位C:二位d:二位e:—位001:PC->A001:PC--B01:+01:右移R1:+1010:011:100:R1—R1—MDR-AAA010:_R1-011:R1-100:_R2--B-B-B10:-11:M10:左移L11:直送V101:R2--B5解:①主頻為66MHz,主頻周期=1/66MHz=0.015us,則一條指令執(zhí)行時(shí)間=0.015usX2X2=0.061us,每秒執(zhí)行的指令條數(shù)=1/0.061us=16.4MIPS。②由題意,一條指令執(zhí)行時(shí)間=0.015usX2X(2+2)=0.12us,則每秒執(zhí)行的指令條數(shù)=1/0.12us=8.3MIPS。6解:微命令a包含在微指令11、12、16、17中,從I1微指令可知微命令a與微命令b、c、d、e相容,從I2微指令可知微命令a還與微命令f、g相容,從I6微指令可知微命令a還與微命令h、j相容。所以微命令a與微命令i互斥,記為(a,i)。同樣分析有(b, f, g,i,j)、(c, f,j)、(d,i, j)、(e, f, h,j)、(f, b, c, e,h,i,j)、(g,b,e, h, i,j)、(h,e, f,g,i)、(i, a,b,d, f, h,j)、(j, b, c, d,e,f,g,i)。從最大的互斥集合(j,b,c,d,e,f,g,i)開始考查:①對(duì)I1命令,b、c、d、e是相容的,保留b,去掉c、d、e,則互斥集變?yōu)椋╦,b,f,g,i);②對(duì)I2命令,f、g是相容的,去掉g,則互斥集變?yōu)椋╦,b,f,i);③對(duì)13?18命令,互斥集(j,b,f,i)均成立,所以(j,b,f,i)是可用于編碼的互斥集,但4個(gè)微命令不可成組編碼,則去掉f,使(j,b,i)成組編碼。取去掉互斥集(j,b,i)元素的最大的互斥集合(h,e,f,g,i),去掉包含在前成組編碼內(nèi)的i,則互斥集合變?yōu)椋╤,e,f,g),對(duì)其考查:①對(duì)I1命令,互斥集(h,e,f,g)成立;②對(duì)I2命令,f、g是相容的,保留f,去掉g,則互斥集變?yōu)椋╤,e,f);③對(duì)13?18命令,互斥集(h,e,f)均成立,所以(h,e,f)是可用于編碼的互斥集。同理則找不到可用于編碼的互斥集。從而有(e,f,"和(b,i,j)可分別組成兩個(gè)互斥微命令集。由此可將一個(gè)微
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