计算机组成原理第9章习题指导

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1、计算机组成原理第9章习题第9章控制单元的功能例9.1设CPU内部采用非总线结构，如图9.1所示。（1）写出取指周期的全部微操作。（2）写出取数指令“LDAM”，存数指令“STAM”，加法指令“ADDM”（M均为主存地址）在执行阶段所需的全部微操作。（3）当上述指令均为间接寻址时，写出执行这些指令所需的全部微操作。（4）写出无条件转移指令“JMPY”和结果为零则转指令“BAZY”在执行阶段所需的全部微操作。C2MC11DC12RCC10C3ACC95PCIRCC68C7控制C0C4ALU@信号C1MACU@标志R…时钟控制信号图9.1未采用CPU内部总线方式的数据

2、通路和控制信号解：（1）取指周期的全部微操作如下：PC→MAR；现行指令地址→MAR1→R；命令存储器读M(MAR)→MDR；现行指令从存储器中读至MDRMDR→IR；现行指令→IROP(IR)→CU；指令的操作码→CU译码(PC)+1→PC；形成下一条指令的地址（2）①取数指令“LDAM”执行阶段所需的全部微操作如下：Ad(IR)→MAR；指令的地址码字段→MAR1→R；命令存储器读M(MAR)→MDR；操作数从存储器中读至MDRMDR→ACC；操作数→ACC②存数指令“STAM”执行阶段所需的全部微操作如下：Ad(IR)→MAR；指令的地址码字段→MAR1计

3、算机组成原理第9章习题1→W；命令存储器写ACC→MDR；欲写入的数据→MDRMDR→M(MAR)；数据写至存储器中③加法指令“ADDM”执行阶段所需的全部微操作如下：Ad(IR)→MAR；指令的地址码字段→MAR1→R；命令存储器读M(MAR)→MDR；操作数从存储器中读至MDR(ACC)+(MDR)→ACC；两数相加结果送ACC（3）当上述指令为间接寻址时，需增加间址周期的微操作。这3条指令在间址周期的微操作是相同的，即Ad(IR)→MAR；指令的地址码字段→MAR1→R；命令存储器读M(MAR)→MDR；有效地址从存储器中读至MDR进入执行周期，3条指令的

4、第一个微操作均为MDR→MAR（有效地址送MAR），其余微操作不变。（4）①无条件转移指令“JMPY”执行阶段的微操作如下：Ad(IR)→PC；转移（目标）地址Y→PC②结果为零则转指令“BAZY”执行阶段的微操作如下：Z·Ad(IR)→PC；当Z=1时，转移（目标）地址Y→PC（Z为标记触发器，结果为0时Z=1）例9.2已知单总线计算机结构如图9.2所示，其中M为主存，XR为变址寄存器，EAR为有效地址寄存器，LATCH为暂存器。图中各寄存器的输入和输出均受控制信号控制，如PCi表示PC的输入控制信号，又如MDRo表示MDR的输出控制信号。假设指令地址已存于P

5、C中，画出“ADDX，D”（X为变址寄存器XR，D为形式地址）和“STA*D”（*表示相对寻址，D为相对位移量）两条指令的指令周期信息流程图，并列出相应的控制信号序列。2计算机组成原理第9章习题ACCMQXIRPCXRMARMDRALUKi地址M加法器+状态R/WLATCHEAR图9.2单总线计算机结构示意解：（1）“ADDX，D”指令取指周期和执行周期的信息流程及相应的控制信号，如图9.3所示，图中Ad(IR)为形式地址。PC→Bus→MARPCo，MARi取指M(MAR)→MDRMARo，R/W=R，MDRiMDR→Bus→IRMDRo，IRi(PC)+1→

6、PC+1(XR)+Ad(IR)→EARXRo，Ad(IR)o，+，EARiEAR→Bus→MAREARo，MARiADDX，D指令执行周期M(MAR)→MDRMARo，R/W=R，MDRiMDR→Bus→XMDRo，Xi(ACC)+(X)→LATCHACCo，Xo，Ki=+，LATCHiLATCH→Bus→ACCLATCHo，ACCi图9.3“ADDX，D”指令周期的信息流程及相应的控制信号（2）“STA*D”指令取指周期和执行周期的信息流程及相应的控制信号如图9.4所示，图中Ad(IR)为相对位移量的机器代码。3计算机组成原理第9章习题PC→Bus→MARPC

7、o，MARi取指M(MAR)→MDRMARo，R/W=R，MDRiMDR→Bus→IRMDRo，IRi(PC)+1→PC+1(PC)+Ad(IR)→EARPCo，Ad(IR)o，+，EARiSTA*D指令执行周期EAR→Bus→MAREARo，MARiACC→Bus→MDRACCo，MDRiMDR→M(MAR)MDRo，MARo，R/W=W图9.4“STA*D”指令周期的信息流程及相应的控制信号例9.3设某机主频为8MHz，每个机器周期平均含2个时钟周期，每条指令的指令周期平均有2.5个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少MIPS？若机器主频不变，但每个机

8、器周期平均含4个时钟周期