計(jì)算機(jī)組成原理第五章中央處理器習(xí)題課(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-10-28 15:42:39 本頁(yè)面
【正文】 R3out 1000： R3in 010 101 01 01 1 0110 ? 某假想機(jī)的數(shù)據(jù)通路如圖所示。圖中：SH移位器， ALU運(yùn)算器可完成算術(shù)加減、邏輯與或運(yùn)算， A， BALU的輸入寄存器，PC程序計(jì)數(shù)器， IR指令寄存器， SP堆棧指示器， R0~R3通用寄存器， M主存儲(chǔ)器， MBR主存數(shù)據(jù)緩沖寄存器，MAR主存地址緩沖寄存器。 ?它的控制存儲(chǔ)器容量為 128個(gè)單元，微指令要完成有條件和無(wú)條件轉(zhuǎn)移的功能。 ?（ 1）設(shè)計(jì)微指令格式（微指令字長(zhǎng)不能超過(guò) 28位），使之完成上述要求的功能。 ?（ 2）寫(xiě)出取指令的各條微指令的代碼。 SH ALU A B IR PC SP R0 R1 R2 R3 MBR M MAR 解答： 根據(jù)題意，可以考慮用斷定方式（下址字段法） 設(shè)計(jì)該機(jī)的微指令格式。 （ 1）斷定方式的微指令格式為： 微命令字段（控制字段） 測(cè)試字段（ P字段） 下址字段 ?由題意，控制存儲(chǔ)器有 128個(gè)單元，故下址字段為 7位； ?由因?yàn)闂l件轉(zhuǎn)移和無(wú)條件轉(zhuǎn)移及不轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)，用直接或譯碼方法來(lái)實(shí)現(xiàn)都需要為 P字段留出 2位； ?題中要求微指令的字長(zhǎng)不能超過(guò) 28位，如此給微命令字段留出的最多位數(shù)是 2872=19位。 ?從假想機(jī)框圖分析，對(duì)其實(shí)現(xiàn)控制需要的全部微命令共有五類(lèi) 28個(gè)： ?①寄存器 → BUS的微命令 9個(gè)： ? SH →BUS ， IR →BUS ， PC →BUS ， SP →BUS ，R0 →BUS ， R1 →BUS ， R2 →BUS ， R3 →BUS ，MBR →BUS ； ?② BUS→ 寄存器的微命令 11個(gè)： ? BUS→A ， BUS→B ， BUS→IR ， BUS→PC ， BUS→SP ， BUS→R0 ， BUS→R1 ， BUS→R2 ， BUS→R3 ， BUS→MBR ， BUS→MAR ； ?③ 控制 ALU運(yùn)算的微命令 4個(gè)：算術(shù)加，算術(shù)減，邏輯與，邏輯或； ?④ 控制移位方式的命令 2個(gè)：左移，右移； ?⑤ 控制主存操作的微命令 2個(gè)：存儲(chǔ)器讀，存儲(chǔ)器寫(xiě)。 ?無(wú)法用 19位直接表示 28個(gè)微命令，故考慮用直接譯碼的方法設(shè)計(jì)微命令字段，將上述分類(lèi)好的微命令及 P字段按下述方法編碼： R →BUS BUS → R ALU運(yùn)算 SH移位 PC+1 M操作 P字段 下址字段 4位： 0001 SH→BUS 0010 IR →BUS 0011 PC →BUS 0100 SP →BUS 0101 R0 →BUS 0110 R1 →BUS 0111 R2 →BUS 1000 R3 →BUS 1001 MBR →BUS 4位： 0001 BUS →A 0010 BUS →B 0011 BUS →IR 0100 BUS →PC 0101 BUS →SP 0110 BUS →R0 0111 BUS →R1 1000 BUS →R2 1001 BUS →R3 1010 BUS →MBR 1011 BUS →MAR 3位： 001 算術(shù)加 010 算術(shù)減 100 邏輯與 101 邏輯或 2位： 00 不移位 01 左移 10 右移 1位： 1 PC+1 →PC 2位： 01 讀 10 寫(xiě) 2位： 00 不轉(zhuǎn)移 01 條件轉(zhuǎn)移 10 無(wú)條件轉(zhuǎn)移 7位 如此用 25位實(shí)現(xiàn)了符合要求的微指令格式的設(shè)計(jì)。 （ 2）在該假想機(jī)中實(shí)現(xiàn)取指令的數(shù)據(jù)通路為： PC →BUS ， BUS →MAR ， PC+1 →PC ， READ M， MBR →BUS ， BUS →IR ； 結(jié)合 1中設(shè)計(jì)完成的微指令 格式，可寫(xiě)出取指令的各條微指令代碼如下（設(shè)控制存儲(chǔ)器的 0 號(hào)單元開(kāi)始存放取指令微程序代碼） —— 0011 1011 000 00 1 01 00 0000001 1001 0011 000 00 0 00 10 ******* ? 寫(xiě)出用微程序設(shè)計(jì)控制器時(shí)采用斷定方式形成后繼微地址的微指令格式，說(shuō)明其中順序控制字段的各段位數(shù)如何確定。下面給出一個(gè)微程序執(zhí)行的流程圖，圖中，根據(jù)指令寄存器IR的第三位即 IR3決定微程序的 a點(diǎn)分支流向。要求： ? （ 1）試為各條微指令在控制存儲(chǔ)器
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