计算机组成原理作业

第五 六章作业 1 某机主存容量为 4M 16 位 且存储字长等于指令字长 若该机的指令系统具 备 97 种操作 操作码位数固定 且具有直接 间接 立即 相对 基址五种寻 址方式 1 画出一地址指令格式并指出各字段的作用 2 该指令直接寻址的最大范围 十进制表示 3 一次间址的寻址范围 十进制表示 4 相对寻址的位移量 十进制表示 2 微程序控制器包含哪几个部分 说明每个部分的功能 3 下图为主机框图 根据要求回答 I O 主存储器 存 储 体 MAR MDR RRR RRR RRR RR CPU 运算器 MQ PC CU 控制 单元 IR ACC ALU X 控制器 1 若存储器容量为 64K 32 位 指出图中各寄存器的位数 2 写出组合逻辑控制器完成 STA X X 为主存地址 指令发出的全部微操 作命令及节拍安排 存数指令的信息流程 取指令 PC MAR M MDR IR 分析指令 Ad IR MAR 执 行指令 ACC MDR M WR 4 设有计算机的 CPU 数据通路及其与存储器的连接结构如下图所示 其中 R0 R3 为通用寄存器 IR 为指令寄存器 PC 为程序计数器 SP 为堆栈指针 C 和 D 为暂存器 MAR 为存储器地址寄存器 MDR 为存储器数据缓冲寄存器 试写出指令 ADD R3 R1 的执行流程 指令功能为加法操作 其中 R3 为 采用寄存器寻址目的操作数 R1 为采用寄存器间接寻址的源操作数 FT M IR PC 1 PC ST0 R0 MAR ST1 M MDR C ST2 R0 1 R0 ET0 C R1 ET1 PC MAR 以模型机组成为背景 拟定减法指令 AND R0 R1 的读取与执行流程 5 分 解 FT M IR PC 1 PC DT0 R0 1 R0 MAR DT1 M MDR D ET0 R1 D MDR ET1 MDR M ET2 PC MAR 5 假定在一个 8 位字长的计算机中运行如下类 C 程序段 unsigned int x 134 unsigned int y 246 int m x int n y unsigned int z1 x y unsigned int z2 x y int k1 m n int k2 m n 若编译器编译时将 8 个 8 位寄存器 R1 R8 分别分配给变量 x y m n z1 z2 k1 和 k2 请回答下列问题 提示 带符号整数用补 码表示 1 执行上述程序段后 寄存器 R1 R5 和 R6 的内容分别是什么 用十六 进制表示 2 执行上述程序段后 变量 m 和 k1 的值分别是多少 用十进制表示 3 上述程序段涉及带符号整数加 减 无符号整数加 减运算 这四种能否利 用同一个加法器及辅助电路实现 简述理由 4 计算机内部如何判断带符号整数加 减运算的结果是否发生溢出 上述程 序段中 哪些带符号整数运算语句的执行结果会发生溢出 6 某计算机字长 16 位 采用 16 位定长指令字结构 部分数据通路结构如下图所示 见下页 图中所有控制信号为1 时表示有效 为0 时表示无效 例如控制信号MDRinE 为 1 表示 允许数据从DB 打入 MDR MDRin 为 1 表示允许数据从内总线打入MDR 假设 MAR 的输出一直处于使能状态 加法指令 ADD R1 R0 的功能为 R0 R1 R1 即将 R0 中的数据与 R1 的内容所指主存单元的数据相加 并将结果送入 R1 的内容所指 主存单元中保存 MemR MemW Data Addr 存储器 M CB DB AB MARin MDRinE MDRout R0 R0in R1in R0out R1out R1 A Ain Add ALU AC ACout PCout PC PC 1 IR IRin 至指令译码部件 控制信号图例 Xout 三态门及其控制信号 Xin 寄存器输入控制信号 MDRoutE MDRin PCin MAR MDR ACin 内总线 下表给出了上述指令取指和译码阶段每个节拍 时钟周期 的功能和有效控制信号 请按表中描述方式用表格列出指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号 时钟功能有效