杭电计算机组成作业答案

1、12、地址指令系统指令0019HOPMOD001AHDISP第一条转移指令：0019HJMP001AH0006H(PC) =001AH ,执行该 JMP 指令后(PC) =001AH+0006H=0020H第二条转移指令：0019HJMP001AH0025H(PC) =001AH ,执行该 JMP 指令后(PC) =001AH+0025H=003FH13、寄存器-存储器型指令是指一个操作数来自寄存器，另一个操作数来自存储器。 (1)指令字长32位：OP(6)MOD(3)REG(4)ADDR(19)直接寻址时EA=ADDR ,因此主存最大存储空间为219字。(假设存储器按字编址)间接寻址时EA=

2、 (ADDR ),因此操作数地址存放在主存地址为0219-1的单元内，假设存储器按字编址，则 EA应该是32位的地址，则主存最大存储空间为232字。(2)其实用32位通用寄存器做基址寄存器，类似于 80X86机器上存储器分段管理。EA=32位基地址+偏移地址，所以EA是32位，则主存最大存储空间为232字。16、设某机寄存器字长16位，用16进制表示，已知：变址寄存器内容为0004H, PC的内容为 0003H ,内存中部分单元内容如下：地址:内容地址:内容0002H000AH0007H000AH0003H0002H0008H0002H0004H0007H0009H0003H0005H0004

3、H000AH0009H0006H0005H000BH0008H指令为双字长指令,格式如下：操作码，寻址方式码，寄存器号(16位)0002H直接地址/间接地址/立即数/相对位移量/形式地址(16位)0007H若当前指令分别为下列寻址方式时，试求出操作数填入下表。寻址方式EA=操作数直接0007H000AH间接000AH0009H立即/0007H变址0004H+0007H0008H某机器字长16位，采用单字长指令，每个地址码6位。试采用操作码扩展技术，设计 14条二地址指令，80条一地址指令，60条零地址指令。请给出指令编码示意图。双操作数指令格式：OP （4 位）A1（6位）A2（6位）14条双

4、操作数指令OP=0000 OP=1101A1（6位）A2（6位）单操作数指令格式：OP （10 位）A1（6位）80条双操作数指令OP=1110000000OP=1110111111OP=1111000000A1 （6位）OP=1110001111无操作数指令格式：OP （16 位）60条双操作数指令OP=1110010000000000OP=1110010000111011OP为操作码,编码分配如下：0 0000ADD0001 SUB0010AND0011 MOV0100JMP01011INC (自增1)1111HALT （动态停机）其中,M为源操作数的寻址方式，编 码分配如下：,00一立即

5、数寻址< 01直接寻址| 10一相对寻址，11变址寻址（变址寄存器为 R3）A为源操作数的立即数、直接 地址、间接地址或偏移地址。Rd为目的操作 数的寄存器号， 编码分配如下：k 00R0<01 R110R2j 11R3设某8位计算机，除HALT指令外，指令均为双字长，格式如下:OP (4 位)M (2 位)Rd (2 位)A (8 位)假设：PC的内容为22H;变址寄存器 R3的内容为30H;主存部分单元的内容如下:主存地址:内容主存地址：内容主存地址：内容20H:22H27H:02H2EH00H21H:33H28H:21H2FH01H22H:35H29H:0FH30H02H23

6、H:20H2AH48H31H03H24H:01H2BH :01H32H04H25H:20H2CH:55H33H05H26H:1DH2DHF0H34H06H问：CPU启动执行指令到停机，期间执行了哪几条指令？写出每条指令的功能、寻址方式、 操作数及执行结果。解：由于（PC） =22H,即程序的第一条指令地址为 22H,从22H开始，执行到2DH （HALT 指令）为止，共五条指令。经分析，所有指令的目的操作数的寻址方式均为寄存器寻址方式 ，为R1。下面列出每条指令的功能、源操作数的寻址方式、源操作数及执行结果。PC指令助记符寻址方式EA源操作数执行结果22H35HMOV直接寻址20H(20H)

7、=22H(R1) =22H23H20H24H01HADD立即数20H(R1) = (R1)+20H=42H25H20H26H1DHSUB变址寻址(R3) +02H=32H(32H) =04H(R1) = (R1)-04H=3EH27H02H28H21HAND立即数0FH(R1) = (R1) 0FH=0EH -29H0FH2AH48HJMP相对(PC) +01H=2CH+01H =2DH(PC) =2DH2BH01H2CH55H2DHF0HHALT停机控制器6、设某机平均执行一条指令需要两次访问内存，平均需要三个机器周期，每个机器周期包含4个节拍周期。若机器主频为 25MHz试回答：1）若访问

8、主存不需要插入等待周期，则平均执行一条指令的时间为多少？2）若每次访问内存需要插入 2个等待节拍周期，则平均执行一条指令的时间是 又多少？解：（1）时钟周期1主频125MHz平均指令周期3 4时钟周期0.48 s（2）平均指令周期3 4时钟周期 2 2时钟周期0.64 s7、设某机主频为8MHz每个机器周期包含 4个节拍周期，该机平均指令执行速度为 1MIPS试回答：1）该机的平均指令周期是多少时间？2）平均每条指令周期包含几个机器周期？解：（1）平均指令周期利器；声 1s机命速度机器周期8MHz平均每条指令8、参见图7 41的数据通路，指令" INC R1”将R1寄存器的内容加1,

9、画出其指令周期 微程序流程图，并根据表711和表7 12写出每一条微指令码。解： INC R1; (R1) +1 R1BTOOTBFUNCFSS3-S0MCi空M6-M011011100010000000000001001100001000000000000001100000000110000000001000000101100000000000000010010000100000000000000019、根据图7-41所示的模型机结构和数据通路，写出以下指令从取址到执行的全部微操作 序列，说明各条指令需要哪几个机器周期，需要几次访问内存及完成什么操作。1） SUB A, R ,该指令完成（A

10、） R-（A）,源操作数一个为寄存器寻址，目标操作数 为指令提供的内存有效地址 Ao2） JMP偏移量，该指令完成 PC +偏移量一 PC。；(A) R-(A)解：（1） SUB A, R指令为双字节格式：所以，共需要8个机器周期，共访存 4次。(2) JMP DISP;(PC) + DISP-PC2次PC AR、PC+1所以，共需要7个机器周期，共访存10、假设某机器主要部件有：程序计数器PG指令寄存器IR、通用寄存器R0R3暂存器DD1和DD2 ALUU移位器、存储器地址寄存器MA版存储器M= 1）要求采用单总线结构，画出包含上述部件的逻辑框图，并注明数据流动方向。2）画出ADD （R1）

11、, （R2）指令在取指和执行阶段的操作步骤流程图。R1寄存器存放目标操作数地址，R2寄存器存放源操作数地址。3）写出各操作步骤所需的全部微操作命令。算术右移 循环右移 循环左移解：（1）(2)(3)取ADD指令的微指令 PC-B#、B-MAR、PC+1M-R#、B-IR指令译码信号MAP #有效 执行ADD指令的微指令 R2-B#、B-MAR M-R#, B-DD1 R1-B#、B-MAR M-R#, B-DD2 +”,ALU-B#,M-W#11、假设某机共有76条指令，平均每一条指令由11条微指令组成，其中有一条取指令的微 指令是所有指令公共的，该机共有微命令31个，微指令的微操作码采用直接

12、控制法。试问:1)该机微指令长度为多少？2)控制存储器的容量应为多少？解：设微指令共有 N条，N=76*11-75=761条；下址字段长为 X位，2X > 761,则X>10 (1)所以，该机微指令长度 =31 + 10=41位(2)控制存储器的容量应该 761X41位，取1024X41位。12、某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512X48 (位)，微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共 4个，判别测试字段采用编译法。 微指令采用水平型格 式，后继微指令地址采用判定方式，如图所示：微命令字段判别测试字段下地址字段一操作控制一顺序控制一(1)微指令中的三个字段分

13、别应多少位?（2）画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。解：（1） 22=4, 512=29控制字段（48-9-2=37位） |判别测试字段（2位） |下址字段（9位）72）图7-20判定方式产生后继微地址的原理图1)2)3)4)14、图7 46为某模型机的微程序流程图，图中每一个框表示一条微指令。在点（1）处为指令译码后转入指令的微程序入口的多路分支点，由指令寄存器IR的I5I4两位来决定转入哪一个入口。在点（2）处根据状态条件 F实现条件转移，微指令中判断测试位为直接控制 法。控存容量能容纳图 7-46所列出的微指令即可。微指令的判断测试位需要几位二进制？微指令的下址字段需要几位?

14、在图中标出每条微指令的微地址。写出每条微指令的下址字段内容及判断测试字段码。画出微地址转移逻辑电路图。解：所列出的微指令共 25条, 控存容量能容纳这 25条微指 令即可，则下址字段长 5位；（1）因为微指令中判断测试 位为直接控制法，只有2种转 移测试和顺序执行，所以判断 测试位需要3位二进制。（2）假如微指令 B的下址字 段为10000B,设微程序入口地 址根据I5I4两位修改微指令 B 的下址字段的末两位，则微程序入口地址=100 I 5I4 B。假如微指令 G的下址字段为11000B,设条件转移地址根据F位修改微指令G的下址字段的第1位，则条件转移地址=1100F Bo则每条微指令的微地址如图所 示。（3） 设3位判断测试字段码:判断测试字段码=1H :顺序执行（后继微地址=下址字段）判断测试字段码=2H :微程序入口散转（后继微地址=下址字段末两位 AND I5I4）判断测试字段码=4H :条件转移（后继