计算机组成作业第三次作业.doc

第三次作业：第4章P112习题1313. 某微机的指令格式如下所示：15 109 87 0OPXDOP：操作码；D：位移量；X：寻址特征位，X=00：直接寻址；X=01：用变址寄存器X1进行变址；X=10：用变址寄存器X2进行变址；X=11：相对寻址。设(PC)=1234H，(X1)=0037H，(X2)=1122H，请确定下列指令的有效地址。（1）6723H（2）4444H（3）1282H（4）4321H解：（1）6723H = 011001 11 00100011 B X=11，D=23H，是相对寻址，有效地址 E=(PC)+D=1234H+23H=1257H（2）4444H = 010001 00 01000100 B X=00，D=44H，是直接寻址，有效地址 E=D=44H （3）1282H = 000100 10 10000010 B X=10，D=82H，是X2变址寻址，有效地址 E=(X2)+D=1122H+82H=11A4H （4）4321H = 010000 11 00100001 B X=11，D=21H，是相对寻址，有效地址 E=(PC)+D=1234H+21H=1255H第5章P159习题22、23、24、2522. 参见如图所示的数据通路，IR为指令寄存器，PC为程序计数器(具有自增功能)，M为主存(受R/W信号控制)，AR为地址寄存器，DR为数据缓冲寄存器，ALU由+、-控制信号决定完成何种操作，控制信号G控制的是一个门电路。另外，线上标注有控制信号，例如Yi表示Y寄存器的输入控制信号，R1o为寄存器R1的输出控制信号，未标字符的线为直通线，不受控制。存数指令“STA R1, (R2)”的含义是将寄存器R1的内容传送至(R2)为地址的主存单元中，请画出其指令周期流程图，并列出相应微操作控制信号序列。习题22 数据通路解：STA R1, (R2) (R1) (R2)PCARMDRDRIRR2ARR1DRDRMPCo, G, ARiR/W = RDRo, G, IRiR2o, G, ARiR1o, G, DRiR/W = W23. 参见习题22的数据通路。取数指令“LDA (R3), R0”的含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，请画出其指令周期流程图，并列出相应微操作控制信号序列。解：LDA (R3), R0 (R3) R0PCARMDRDRIRR3ARMDRDRR0MPCo, G, ARiR/W = RDRo, G, IRiR3o, G, ARiR/W = RDRo, G, R0i24. 指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、访存(MEM)、写回(WB) 5个过程段，共有15条指令连续输入此流水线。（1）画出流水处理的时空图，假设时钟周期为100ns。（2）求流水线的实际吞吐率（单位时间里执行完毕的指令数）。解：（1）SI1I2I3I4I5I6I7I8I9I10I11WB1234567891011MEM123456789101112EX12345678910111213ID1234567891011121314IF123456789101112131415123456789101112131415T或（2）在15个周期内，共输入15条指令，输出11条指令，则吞吐率 = 11/(15x100ns) = 11/(15x100x10-9s) =7.3x106条指令/秒 = 7.3MIPS25. 判断以下三组指令中各存在哪种类型的数据相关？（1）I1LAD R1, A; M(A)R1，M(A)是存储器单元I2ADD R2, R1; (R2) + (R1)R2（2）I3ADD R3, R4; (R3) + (R4)R3I4MUL R4, R5; (R4)(R5)R4