控制器測試題

1、某計算機的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指令占兩個字，第一個字是操作碼，第二個字是子程序入口地址。返回地址保存在存儲器堆棧中，堆棧指示器始終指向棧頂。2、 某計算機有如下部件：算術(shù)邏輯運算部件ALU,移位寄存器，主存儲器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數(shù)據(jù)通路，并標(biāo)明數(shù)據(jù)流動方向。順序控制部分3、 某計算機采用微程序控制方式，控制存儲器容量為512X48位。微程序可在整個控制存儲器中實現(xiàn)轉(zhuǎn)移,且轉(zhuǎn)移條件共有四個,采用如下水平微指令格式,后繼指令地址采用斷定方式,微指令的三個字段分別為多少位？當(dāng)采用位直接控制法對控制字段進行編碼時,同時最多可按排多少個操作控制信號。順序控制部分操作控制部分

4、設(shè)有一運算器數(shù)據(jù)通路如下圖所示，假設(shè)操作數(shù)a和b(補碼)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)計適用此運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)行時間是2個機器周期，每個機器周期由2個時鐘脈沖構(gòu)成，請問：若存儲器為0等待時間，即存儲器可在一個周期內(nèi)完成讀/寫操作，無需插入等待周期，平均每秒鐘執(zhí)行多多少條指令？若每2個機器周期中有一個訪問存儲器周期，而且需要插入2個機器周期的等待時間，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。各部件可通過單總線相互連接起來，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、測試字段和下一地址字段組成。假設(shè)測試字段中每一組二進制組合的表示一個轉(zhuǎn)移條件，所以測試字段需要2位。由于控制存儲器容量為512個單元，并且要實現(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，一位對應(yīng)一個操作控制信號，所以最多可按排37個操作控制信號。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：移位器的三個微操作R、L、V運算單元ALU的三個微操作+、一、MA選通門的四個微操作PC-A、Rl-A、Rl-A、MDR-AB選通門的四個微操作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I2命令，f、g是相容的，去掉g，則互斥集變?yōu)椋╦，b，f，i）；③對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），對其考查：①對I1命令，互斥集（h，e，f，g）成立；②對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）可分別組成兩個互斥微命令集。由此可將一個微