作業(yè)-第6章-講解

第六章習(xí)題1.CPU結(jié)構(gòu)如下圖，其中一個(gè)累加器AC，一個(gè)狀態(tài)寄存器和其他四個(gè)寄存器，各部分的連線表示數(shù)據(jù)通路，箭頭表示信息傳送方向，要求：（1）表明圖中abcd四個(gè)寄存器的名稱。（2）簡(jiǎn)述指令從主存取指/數(shù)到控制器的數(shù)據(jù)通路。

主存儲(chǔ)器MabcALUAC狀態(tài)寄存器微操作信號(hào)發(fā)生器d+1第六章習(xí)題（1）表明圖中abcd四個(gè)寄存器的名稱。a:和存儲(chǔ)器連接、雙向，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄存器，即MDRb:和存儲(chǔ)器連接、單向，存儲(chǔ)器地址寄存器，即MARc:和存儲(chǔ)器連接，單向，輸出到微操作信號(hào)發(fā)生器，即指令寄存器IRd:輸入來自IR，并且可以+1操作，程序計(jì)數(shù)器，即PC（2）簡(jiǎn)述指令從主存取指/數(shù)到控制器的數(shù)據(jù)通路。

取指令操作：

PC內(nèi)容→MAR，發(fā)出讀命令；

讀存儲(chǔ)器內(nèi)容→IR取數(shù)據(jù)操作：

地址→MAR，發(fā)出讀命令；

讀存儲(chǔ)器內(nèi)容→MDR第六章習(xí)題2.參照書上圖（6.9），根據(jù)以下3條指令的執(zhí)行過程，寫出每條指令執(zhí)行時(shí)的微指令和每個(gè)微指令中的微操作信號(hào)。（1）JMPDisp（PC相對(duì)尋址）（2）Loadrs,@rs1（寄存器間接尋址）（3）ADDrs,rs1（寄存器尋址）第六章習(xí)題（1）JMPDisp（PC相對(duì)尋址）

操作描述：將指令（存放在IR中）disp域的內(nèi)容送PC。分析CPU數(shù)據(jù)通路，只能利用ALU運(yùn)算實(shí)現(xiàn)該功能。

需要2個(gè)機(jī)器周期：取指周期、修改PC周期1、取指周期微操作PC→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→IR;PC+12、PC修改周期微操作disp→ALU;‘+’→ALU;ALU→PC第六章習(xí)題（2）Loadrs,@rs1（寄存器間接尋址）

操作描述：存儲(chǔ)器訪問指令，存儲(chǔ)器的地址由寄存器rs1給出，訪問存儲(chǔ)器之后的數(shù)據(jù)放入寄存器rs中。分析CPU數(shù)據(jù)通路，存儲(chǔ)器地址計(jì)算，即將rs1寄存器內(nèi)容送AR,訪問存儲(chǔ)器，讀出結(jié)果在DR中，還需要將DR內(nèi)容送寄存器rs中。

需要4個(gè)機(jī)器周期：取指周期、計(jì)算地址周期、讀存儲(chǔ)器周期、結(jié)果回送周期。1、取指周期微操作PC→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→IR;PC+12、計(jì)算地址周期微操作rs1→DR;(rs1)→ALU;‘+’→ALU;ALU→AR第六章習(xí)題3、存儲(chǔ)器讀周期微操作AR→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→DR4、結(jié)果回送周期微操作rs→GR;DR→ALU;‘+’→ALU;ALU→GR第六章習(xí)題（3）ADDrs,rs1（寄存器尋址）

操作描述：將rs內(nèi)容和rs1內(nèi)容相加，結(jié)果送rs。分析CPU數(shù)據(jù)通路，利用ALU運(yùn)算實(shí)現(xiàn)該功能。

需要2個(gè)機(jī)器周期：取指周期、計(jì)算周期1、取指周期微操作PC→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→IR;PC+12、PC修改周期微操作rs→GR;(rs)→ALU;rs1→GR;(rs1)→ALU;‘+’→ALU;ALU→GR第六章習(xí)題4.假設(shè)CPU每條指令機(jī)器周期的產(chǎn)生是由指令的類型決定，指令類型分2類，用變量AB表示，AB=00表示執(zhí)行1周期,AB=01執(zhí)行2周期，AB=1x表示執(zhí)行4周期。周期狀態(tài)00表示取指周期，01代表計(jì)算地址周期，10代表執(zhí)行周期，11代表寫回周期?，F(xiàn)要求現(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該功能的邏輯電路（使用JK觸發(fā)器）：（1）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（2）功能表（3）卡諾圖（4）邏輯電路第六章習(xí)題（1）狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖00011110AB=00AB≠00AB=01AB≠01（2）功能表設(shè)觸發(fā)器狀態(tài)為Q1，Q0。JK觸發(fā)器JK輸入端連接在一起，命名為：N=J1=K1,M=J0=K0ABQ1Q0Q1‘Q0‘NM000000000001xxxx0010xxxx0011xxxx01000101010100010110xXxx0111xXxx1000010110011011101011011011001111000101110110111110110111110011（3）卡諾圖xxxxx11110001111000011110Q1Q0ABxxx11xx111111110001111000011110Q1Q0ABN=A?Q0M=A+B(4)邏輯電路Q1Q1J1CPK1Q0Q0J0CPK0&≥1Q0ABCPNM第六章習(xí)題5.假設(shè)CPU指令系統(tǒng)有指令4條，如下：movrs,rs1addrs,rs1loadrs,(rs1+disp)storers,(rs1+disp)

按照書圖6.9數(shù)據(jù)通路，假設(shè)mov和add占用2個(gè)機(jī)器周期(C1,C2)，load和store占用4個(gè)機(jī)器周期(C1,C2,C3,C4)。要求：（1）寫出每個(gè)指令的微操作（2）寫出微操作控制信號(hào)“+”(13)和“W/R”(23)的硬布線實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)式第六章習(xí)題（1）寫出每個(gè)指令的微操作movrs,rs12個(gè)周期：1、取指周期PC→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→IR;PC+12、傳送周期rs1→GR;(rs1)→ALU;‘+’→ALU;rs→GR;ALU→GRaddrs,rs12個(gè)周期：1、取指周期PC→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→IR;PC+12、計(jì)算周期rs1→GR;(rs1)→ALU;rs→GR;(rs)→ALU;‘+’→ALU;ALU→GR第六章習(xí)題loadrs,(rs1+disp)4個(gè)周期：1、取指周期PC→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→IR;PC+12、計(jì)算地址周期rs1→GR;(rs1)→ALU;disp→ALU;‘+’→ALU;ALU→AR3、取數(shù)周期AR→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→DR;4、送結(jié)果周期rs→GR;DR→ALU;‘+’→ALU;ALU→GR第六章習(xí)題storers,(rs1+disp)4個(gè)周期：1、取指周期PC→AB;W/R#=0;M/IO#=1;DB→IR;PC+12、計(jì)算地址周期rs1→GR;(rs1)→ALU;disp→ALU;‘+’→ALU;ALU→AR3、準(zhǔn)備數(shù)據(jù)周期rs→GR;(rs)→ALU;‘+’→ALU;ALU→DR4、寫數(shù)周期AR→AB;W/R#=1;M/IO#=1;DR→DB;第六章習(xí)題（2）寫出微操作控制信號(hào)“+”(13)和“W/R”(23)的硬布線實(shí)現(xiàn)邏輯表達(dá)式“+”=C2?(load+store+add)+C4?(load)“W/R”:C1時(shí)，W/R=0

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