白中英计算机组成原理第五章答案.ppt

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1、第5章中央处理机2、参见图5.15的数据通路，画出存数指令STOR1，（R2）的指令周期流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的数存单元中。指令地址指令数据单元数据地址数据存数指令STOR1，（R2）(PC)AR(M)DR(DR)IR译码(R2)AR(R1)DRDRMM取指周期执行周期PC0GARiR/W=1DR0GIRiR20GARiR10GDRiR/W=03、参见图5.15的数据通路，画出取数指令LAD(R3)，R0的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址数存单元的内容取至寄存器R0中。指令地址指令数据数据地址取数指令LAD(R3)，R0的指令周

2、期(PC)AR(M)DR(DR)IR译码(R3)ARMMDRDRR0取指周期执行周期PC0GARiR/W=1DR0GIRiR30GARiDR0GR0iR/W=16、假设某机器有80条指令，平均每条指令有4条微指令组成，其中有一条取值微指令是所有指令公用的，已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。微指令的数目为80×3+1=241条；微指令字长为32/8=4字节；故，控制存储器的容量为241×4=964字节该容量为控制存储器的最小容量。8、某机有8条指令I1—I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。a—j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令

3、的控制字段仅为8位，请安排微指令的控制字段格式。微命令数目>操作控制字段，则采用混合表示法设计微指令；从左表中选择互斥的微操作；a命令：与i互斥b命令：与f、g、i、j互斥c命令：与f、j互斥d命令：与i、j互斥e命令：与f、h、j互斥f命令：与b、c、e、h、i、j互斥g命令：与b、h、j互斥h命令：与e、f、g、i互斥i命令：与a、b、d、f、h、j互斥j命令：与b、c、d、e、f、g、i互斥互斥信号组e、f、h和b、i、je、f、h和d、i、je、f、h和b、g、ji、f、h和b、g、j微指令abcdefghijI1√√√√√I2√√√√I3√√I4√I5√√√√I6√√√

4、I7√√√I8√√√8、某机有8条指令I1—I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。a—j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段仅为8位，请安排微指令的控制字段格式。解法1：将（d,i,j）和（e,f,h）分别组成两个小组，进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a,b,c,g四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如右图所示：解法2：将（b,i,j）和（e,f,h）分别组成两个小组，进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a,b,c,g四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如右图所示：注意：00表示两位均不产生控制信号12、今有4级流水

5、线，分别完成取指、指令译码并取数、运算、送结果四步操作。假设完成各步操作的时间依次为100ns、100ns、80ns、50ns。请问：流水线的操作周期应设计为多少？流水线的操作周期应按各步操作的最大时间来考虑，即流水线时钟周期性，故取100ns。若相邻两条指令发生数据相关，硬件上不采取措施，那么第2条指令要推迟多少时间进行？遇到数据相关时，就推迟第2条指令的执行；要推迟到所需读取的数据已产生为止，因此至少需要延迟2个时钟周期。如果再硬件设计上加以改进，至少需推迟多少时间？如采用专用通路技术，应保证取数之前结果已计算出来；因此，至少需要延迟1个时钟周期。流水时空图流水时空图取指译码

6、并取数运算送结果取指译码并取数运算送结果取指译码并取数运算送结果取指译码并取数运算送结果可能出现的数据相关13、指令流水线有取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB）五个过程段，共有20条指令连续输入此流水线。画出流水处理的时空图，假设时钟周期为100ns。13、指令流水线有取指（IF）、译码（ID）、执行（EX）、访存（MEM）、写回寄存器堆（WB）五个过程段，共有20条指令连续输入此流水线。求流水线的实际吞吐量（单位时间内执行完毕的指令条数）。求流水线的加速比。16、判断以下三组指令中各存在哪种类型的数据相关？I1LDAR1,A;M(A)

7、R1I2ADDR2,R1;(R2)+(R1)R2I3ADDR3,R4;(R3)+(R4)R3I4MULR4,R5;(R4)×(R5)R4I5LDAR6,B;M(B)R6I6MULR6,R7;(R6)×(R7)R6写后读相关读后写相关写后写相关