计算机组成原理综合习题和解答ppt课件.ppt

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1、17.假设机器的主要部件有：程序计数器PC，指令寄存器IR，通用寄存器R0、R1、R2、R3，暂存器C、D，ALU，移位器，存储器地址寄存器MAR，存储器数据寄存器MDR及存储矩阵M。（1）要求采用单总线结构画出包含上述部件的硬件框图，并注明数据流动方向。（2）画出ADD（R1），（R2）指令在取指阶段和执行阶段的信息流程图。R1寄存器存放源操作数地址，R2寄存器存放目的操作数的地址。（3）写出对应该流程图所需的全部微操作命令。.解：（1）采用单总线结构的CPU硬件框图如下：R/-WPCMARMDRR3D移位器IRMALU单总线（BUS）R2R1R0C+–+1图中，

2、数据流动方向如箭头所示。.（2）ADD（R1），（R2）（3）对应该流程图所指令流程图如下：需的全部微操作命令。OP=？PCMARMM读PC+1PCMDRIRADDPCo，MARi1R+1（可与前一步并行）MDRo，IRi.R1o，MARi1RMDRo，CiR2o，MARi1RMDRo，DiADDR1MARMDRCMM读R2MARMM读MDRDB.+，MDRi0-W公操作（C）+（D）MDRMM写B.18.假设机器的主要部件同17题，外加一个控制门G。（1）要求采用双总线结构（每组总线的数据流动方向是单向的），画

3、出包含上述部件的硬件框图，并注明数据流动方向。（2）画出SUBR1，R3完成（R1）-（R3）R1操作的指令周期信息流程图（假设指令地址已放在PC中），并列出相应的微操作控制信号序列。.解：（1）双总线结构的CPU硬件框图如下：图中，数据流动方向如箭头所示。R/-WPCMARMDRR3D移位器IRMALUA总线R0C+–+1GB总线R1R2.（2）SUBR1，R3指令周期流程图如下：OP=？PCMARMM读PC+1PCMDRIRSUBPCo，G，MARi1R+1（可与前一步并行）MDRo，G，IRi.R1o，G，CiR2o，G，Di-，G，R1iS

4、UBR1CR2D（C）-（D）R1.19.下表给出8条微指令I1~I8及所包含的微命令控制信号，设计微指令操作控制字段格式，要求所使用的控制位最少，而且保持微指令本身内在的并行性。微指令所含的微命令I1I2I3I4I5I6I7I8abcdeadfgbhccegiahjcdhabh.解：为使设计出的微指令操作控制字段最短，并且保持微指令本身内在的并行性，应采用混合编码法。首先找出互斥的微命令组，为便于分析，将微命令表重画如下（表中的表示该条微指令有这个微命令）：微指令所含的微命令abcdefghijI1I2I3I4I5I6

5、I7I8.由表中微命令的分布情况可看出：a、b、c、d、e微命令的并行性太高，因此不能放在同一字段中。另外，由分析可知，在2、3、4分组的互斥组中，3个一组的微命令互斥组对控制位的压缩作用最明显。因此，应尽可能多的找出3个一组的互斥组。现找出的互斥组有：cfj，dij，efh，fhi，bgj，ehj，efj……等等。从中找出互不相重的互斥组有两个：dij，efh。则：微指令操作控制字段格式安排如下：111122abcddijefh顺序控制字段操作控制字段.各字段编码分配如下：a——0无操作；b——0无操作；1a微命令；1b微命令c——0无操作；g——

6、0无操作；1c微命令；1g微命令dij——00无操作；efh——00无操作；01d微命令；01e10i微命令；10f11j微命令；11h注：每组都应为“无操作”留一种编码。与采用直接控制法比较：直接控制法：10个微命令需10位操作控制位；本方案：10个微命令需8位操作控制位，压缩了2位。.1.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，但每个机器周期平均含4个时钟周期，每条指令平均有5个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少MIPS？由此可得出什么结论？解：先

7、通过主频求出时钟周期，再求出机器周期和平均指令周期，最后通过平均指令周期的倒数求出平均指令执行速度。计算如下：.时钟周期=1/8MHz=0.125×10-6=125ns机器周期=125ns×2=250ns平均指令周期=250ns×2.5=625ns平均指令执行速度=1/625ns=1.6MIPS当参数改变后：机器周期=125ns×4=500ns=0.5µs平均指令周期=0.5µs×5=2.5µs平均指令执行速度=1/2.5µs=0.4MIPS结论：两个主频相同的机器，执行速度不一定一样。.2、某CPU的主频为8MHz，若已