中央处理器练习题答案--课件

5.3 5.3 练习题练习题一、选择题一、选择题1.CPU1.CPU是指（是指（B B）。）。A.A.控制器；控制器；B.B.运算器和控制器；运算器和控制器；C.C.运算器、控制器和主存。运算器、控制器和主存。2.2.指令周期是（指令周期是（C C）。）。A.CPUA.CPU执行一条指令的时间；执行一条指令的时间；B.CPUB.CPU从主存中取出一条指令的时间；从主存中取出一条指令的时间；C.CPUC.CPU从主存中取出一条指令加上执行这从主存中取出一条指令加上执行这条指令的时间。条指令的时间。1PPT课件3.3.下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（A A）。）。A.A.同一个同一个CPUCPU周期中，可以并行执行的微周期中，可以并行执行的微操作叫相容性微操作；操作叫相容性微操作；B.B.同一个同一个CPUCPU周期中，不可以并行执行的周期中，不可以并行执行的微操作叫相容性微操作；微操作叫相容性微操作；C.C.同一个同一个CPUCPU周期中，可以并行执行的微周期中，可以并行执行的微操作叫相斥性微操作。操作叫相斥性微操作。4.4.下列说法中（下列说法中（B B）是正确的。）是正确的。A.A.指令周期等于机器周期；指令周期等于机器周期；B.B.指令周期大于机器周期；指令周期大于机器周期；C.C.指令周期是机器周期的两倍。指令周期是机器周期的两倍。2PPT课件5.5.微程序控制器中，机器指令与微指微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（令的关系是（B B）。）。A.A.每一条机器指令由一条微指令来执每一条机器指令由一条微指令来执行；行；B.B.每一条机器指令由一段用微指令编每一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来解释执行；成的微程序来解释执行；C.C.一段机器指令组成的程序可由一一段机器指令组成的程序可由一个微程序来执行。个微程序来执行。3PPT课件6.6.微指令执行的顺序控制问题，实际上微指令执行的顺序控制问题，实际上是如何确定下一条微指令的地址的问是如何确定下一条微指令的地址的问题，通常用的一种方法是断定方式，题，通常用的一种方法是断定方式，其基本思想是（其基本思想是（C C）。）。A.A.用微程序计数器来产生后继微指令用微程序计数器来产生后继微指令地址；地址；B.B.通过指令中指定一个专门字段来产通过指令中指定一个专门字段来产生后继微指令地址；生后继微指令地址；C.C.由设计者在微指令代码中指定，或由设计者在微指令代码中指定，或者由设计者指定的判别测试字段控制者由设计者指定的判别测试字段控制产生后继微指令地址。产生后继微指令地址。4PPT课件7.7.广泛应用于广泛应用于IBM PCIBM PC中的中的Intel 8088 CPUIntel 8088 CPU是（是（C C）。）。A.8A.8位微处理器；位微处理器；B.16B.16位微处理器；位微处理器；C.C.准准1616位微处理器。位微处理器。8.8.广泛应用于广泛应用于IBM PCIBM PC中的中的Intel 8086 CPUIntel 8086 CPU是（是（A A）。）。A.16A.16位微处理器；位微处理器；B.B.准准1616位微处理器；位微处理器；C.C.准准3232位微处理器。位微处理器。5PPT课件9.Intel 803869.Intel 80386是是3232位微处理器，位微处理器，Intel Intel 8048680486是（是（B B）位微处理器。）位微处理器。A.16A.16；B.32B.32；C.64C.64。10.10.用用PLAPLA器件设计的控制器称为器件设计的控制器称为PLAPLA控制控制器，从技术实现的途径来看，器，从技术实现的途径来看，PLAPLA控制控制器是一种（器是一种（C C）。）。A.A.用存储逻辑技术设计的控制器；用存储逻辑技术设计的控制器；B.B.用组合逻辑技术设计的控制器；用组合逻辑技术设计的控制器；C.C.用组合逻辑技术和存储逻辑技术设计用组合逻辑技术和存储逻辑技术设计的控制器。的控制器。6PPT课件11.11.指令寄存器的位数取决于（指令寄存器的位数取决于（B B）。）。A.A.存储器的容量；存储器的容量；B.B.指令字长；指令字长；C.C.机器字长。机器字长。12.12.微指令格式中，（微指令格式中，（A A）。）。A.A.垂直型微指令采用较长的微程序结构垂直型微指令采用较长的微程序结构去换取较短的微指令结构；去换取较短的微指令结构；B.B.垂直型微指令采用较短的微程序结构垂直型微指令采用较短的微程序结构去换取较长的微指令结构。去换取较长的微指令结构。7PPT课件13.13.与微指令的指令周期对应的是（与微指令的指令周期对应的是（B B）。）。A.A.指令周期；指令周期；B.B.机器周期；机器周期；C.C.节拍周期；节拍周期；D.D.时钟周期。时钟周期。14.14.状态寄存器用来存放（状态寄存器用来存放（D D）。）。A.A.算术运算结果；算术运算结果；B.B.逻辑运算结果；逻辑运算结果；C.C.运算类型；运算类型；D.D.算术、逻辑运算及测试指令的结果状算术、逻辑运算及测试指令的结果状态。态。8PPT课件15.CPU15.CPU内通用寄存器的位数取决于（内通用寄存器的位数取决于（B B）。）。A.A.存储器容量；存储器容量；B.B.机器字长；机器字长；C.C.指令的长度；指令的长度；D.CPUD.CPU的引脚数。的引脚数。16.16.程序计数器属于（程序计数器属于（C C）。）。A.A.运算器；运算器；B.B.存储器；存储器；C.C.控制器；控制器；D.I/OD.I/O接口。接口。9PPT课件17.17.指令（指令（A A）从主存中读出。）从主存中读出。A.A.总是根据程序计数器总是根据程序计数器PCPC；B.B.有时根据程序计数器有时根据程序计数器PCPC，有时根据转，有时根据转移指令；移指令；C.C.根据地址寄存器根据地址寄存器MARMAR；D.D.有时根据有时根据PCPC，有时根据，有时根据MARMAR。10PPT课件18.18.取指令操作（取指令操作（D D）。）。A.A.受到上一条指令的操作码控制；受到上一条指令的操作码控制；B.B.受到当前指令的操作码控制；受到当前指令的操作码控制；C.C.受到下一条指令的操作码控制；受到下一条指令的操作码控制；D.D.是控制器固有的功能，不需要在操作码是控制器固有的功能，不需要在操作码控制下进行。控制下进行。19.19.某寄存器中的值有时是地址，有时是某寄存器中的值有时是地址，有时是数据，这只有计算机的（数据，这只有计算机的（A A）才能识别）才能识别它。它。A.A.译码器；译码器；B.B.判断程序；判断程序；C.C.指令；指令；D.D.时序信号。时序信号。11PPT课件20.20.以下说法错误的是（以下说法错误的是（C C）。）。A.A.控制器的控制方式反映了时序信号的定控制器的控制方式反映了时序信号的定时方式；时方式；B.B.同步控制方式的特点是系统有一个统一同步控制方式的特点是系统有一个统一的时钟，所有的控制信号均以此为依的时钟，所有的控制信号均以此为依据；据；C.C.异步控制方式中有集中的时序信号产生异步控制方式中有集中的时序信号产生及控制部件；及控制部件；D.D.联合控制方式是同步和异步控制方式的联合控制方式是同步和异步控制方式的结合。结合。12PPT课件21.21.同步控制是（同步控制是（C C）。）。A.A.只适用于只适用于CPUCPU控制的方式；控制的方式；B.B.只适用于外围设备控制的方式；只适用于外围设备控制的方式；C.C.由统一时序信号控制的方式；由统一时序信号控制的方式；D.D.所有指令执行时间都相同的方式。所有指令执行时间都相同的方式。22.22.在计算机中，存放微指令的控制存储在计算机中，存放微指令的控制存储器属于（器属于（D D）。）。A.A.外存；外存；B.B.内存；内存；C.C.高速缓存；高速缓存；D.CPUD.CPU。13PPT课件23.23.计算机操作的最小时间单位是（计算机操作的最小时间单位是（A A）。）。A.A.时钟周期；时钟周期；B.B.指令周期；指令周期；C.CPUC.CPU周期；周期；D.D.微指令周期。微指令周期。24.24.下列部件中不属于执行部件的是（下列部件中不属于执行部件的是（A A）。）。A.A.控制器；控制器；B.B.存储器；存储器；C.C.运算器；运算器；D.D.外设。外设。14PPT课件25.25.计算机主频的周期是指（计算机主频的周期是指（A A）。）。A.A.时钟周期；时钟周期；B.B.指令周期；指令周期；C.C.存取周期。存取周期。26.26.一个节拍信号的宽度是指（一个节拍信号的宽度是指（C C）。）。A.A.指令周期；指令周期；B.B.机器周期；机器周期；C.C.时钟周期。时钟周期。27.27.在取指令操作之后，程序计数器中存在取指令操作之后，程序计数器中存放的是（放的是（C C）。）。A.A.当前指令的地址；当前指令的地址；B.B.程序中指令的数量；程序中指令的数量；C.C.下一条（顺序执行的）指令的地址。下一条（顺序执行的）指令的地址。15PPT课件28.28.直接寻址的无条件转移指令的功能是直接寻址的无条件转移指令的功能是将指令中的地址码送入（将指令中的地址码送入（A A）。）。A.PCA.PC；B.B.地址寄存器；地址寄存器；C.C.累加器。累加器。29.29.以下叙述中（以下叙述中（B B）是错误的。）是错误的。A.A.指令周期的第一个操作是取指令；指令周期的第一个操作是取指令；B.B.所有指令的取指令操作都是相同的；所有指令的取指令操作都是相同的；C.C.在指令长度相同的情况下，所有指令的在指令长度相同的情况下，所有指令的取指操作都是相同的。取指操作都是相同的。16PPT课件30.30.在单总线结构的在单总线结构的CPUCPU中，连接在总线上中，连接在总线上的多个部件（的多个部件（B B）。）。A.A.某一时刻只有一个可以向总线发送数据，某一时刻只有一个可以向总线发送数据，并且只有一个可以从总线接收数据；并且只有一个可以从总线接收数据；B.B.某一时刻只有一个可以向总线发送数据，某一时刻只有一个可以向总线发送数据，但可以有多个同时从总线接收数据；但可以有多个同时从总线接收数据；C.C.可以有多个同时向总线发送数据，并且可以有多个同时向总线发送数据，并且可以有多个同时从总线接收数据。可以有多个同时从总线接收数据。17PPT课件31.31.在单总线结构的在单总线结构的CPUCPU中（中（C C）。）。A.ALUA.ALU的两个输入端都可与总线相连；的两个输入端都可与总线相连；B.ALUB.ALU的一个输入端与总线相连，其输出的一个输入端与总线相连，其输出端也可与总线相连；端也可与总线相连；C.ALUC.ALU只能有一个输入端与总线相连，其只能有一个输入端与总线相连，其输出端需通过暂存器与总线相连。输出端需通过暂存器与总线相连。32.32.在控制器的控制方式中，机器周期内在控制器的控制方式中，机器周期内的时钟周期个数可以不同，这属于的时钟周期个数可以不同，这属于（A A）。）。A.A.同步控制；同步控制；B.B.异步控制；异步控制；C.C.联合控制。联合控制。18PPT课件33.33.计算机执行乘法指令时，由于其操作计算机执行乘法指令时，由于其操作较复杂，需要更多的时间，通常采用较复杂，需要更多的时间，通常采用（C C）控制方式。）控制方式。A.A.延长机器周期内节拍数的；延长机器周期内节拍数的；B.B.异步；异步；C.C.中央与局部控制相结合的。中央与局部控制相结合的。19PPT课件34.34.下列说法中（下列说法中（C C）是正确的。）是正确的。A.A.加法指令的执行周期一定要访存；加法指令的执行周期一定要访存；B.B.加法指令的执行周期一定不访存；加法指令的执行周期一定不访存；C.C.指令的地址码给出存储器地址的加法指指令的地址码给出存储器地址的加法指令，在执行周期一定访存。令，在执行周期一定访存。20PPT课件35.35.下列叙述中（下列叙述中（A A）是错误的。）是错误的。A.A.采用微程序控制器的处理器称为微处理采用微程序控制器的处理器称为微处理器；器；B.B.在微指令编码中，编码效率最低的是直在微指令编码中，编码效率最低的是直接编码方式；接编码方式；C.C.在各种微地址形成方式中，增量计数法在各种微地址形成方式中，增量计数法（微计数器法）需要的顺序控制字段（微计数器法）需要的顺序控制字段较短。较短。21PPT课件36.36.下列叙述中（下列叙述中（B B）是正确的。）是正确的。A.A.控制器产生的所有控制信号称为微指令；控制器产生的所有控制信号称为微指令；B.B.微程序控制器比硬连线控制器更加灵活；微程序控制器比硬连线控制器更加灵活；C.C.微处理器的程序称为微程序。微处理器的程序称为微程序。37.37.将微程序存储在将微程序存储在EPROMEPROM中的控制器是中的控制器是（C C）控制器。）控制器。A.A.静态微程序；静态微程序；B.B.毫微程序；毫微程序；C.C.动态微程序。动态微程序。22PPT课件38.38.在微指令的控制方式中，若微指令命令个在微指令的控制方式中，若微指令命令个数已确定，则（数已确定，则（C C）。）。A.A.直接控制方式和编码控制方式不影响微指令直接控制方式和编码控制方式不影响微指令的长度；的长度；B.B.直接控制方式的微指令字长比编码控制方式直接控制方式的微指令字长比编码控制方式的微指令字长短；的微指令字长短；C.C.编码控制方式的微指令字长比直接控制方式编码控制方式的微指令字长比直接控制方式的微指令字长短。的微指令字长短。39.39.在控制器的控制信号中，相容的信号是在控制器的控制信号中，相容的信号是（C C）的信号。）的信号。A.A.可以相互替代；可以相互替代；B.B.可以相继出现；可以相继出现；C.C.可以同时出现。可以同时出现。23PPT课件40.40.垂直型微指令的特点是（垂直型微指令的特点是（B B）。）。A.A.微指令格式垂直表示；微指令格式垂直表示；B.B.控制信号经过编码产生；控制信号经过编码产生；C.C.采用微操作码。采用微操作码。41.41.水平型微指令的特点是（水平型微指令的特点是（A A）。）。A.A.一次可以完成多个操作；一次可以完成多个操作；B.B.微指令的操作控制字段不进行编码；微指令的操作控制字段不进行编码；C.C.微指令的格式简短。微指令的格式简短。24PPT课件42.42.下列（下列（A A）不属于设计微指令结构时）不属于设计微指令结构时所追求的目标。所追求的目标。A.A.增大控制存储器的容量；增大控制存储器的容量；B.B.提高微程序的执行速度；提高微程序的执行速度；C.C.缩短微指令的长度。缩短微指令的长度。43.43.在采用增量计数器法的微指令时，下在采用增量计数器法的微指令时，下一条微指令的地址在（一条微指令的地址在（B B）。）。A.A.当前的微指令中；当前的微指令中；B.B.微指令地址计数器中；微指令地址计数器中；C.C.程序计数器中。程序计数器中。25PPT课件44.44.与具有与具有n n个并行部件的处理器相比，一个并行部件的处理器相比，一个个n n段流水处理器（段流水处理器（A A）。）。A.A.具备同等水平的吞吐能力；具备同等水平的吞吐能力；B.B.不具备同等水平的吞吐能力；不具备同等水平的吞吐能力；C.C.吞吐能力大于前者。吞吐能力大于前者。45.45.超标量流水技术（超标量流水技术（B B）。）。A.A.缩短了原来流水线的处理器周期；缩短了原来流水线的处理器周期；B.B.在每个时钟周期内并发多条指令；在每个时钟周期内并发多条指令；C.C.把多条能并行操作的指令组合成一条具把多条能并行操作的指令组合成一条具有多个操作码字段的指令。有多个操作码字段的指令。26PPT课件46.46.超流水线技术是（超流水线技术是（A A）。）。A.A.缩短原来流水线的处理器周期；缩短原来流水线的处理器周期；B.B.在每个时钟周期内并发多条指令；在每个时钟周期内并发多条指令；C.C.把多条能并行操作的指令组合成一条具把多条能并行操作的指令组合成一条具有多个操作码字段的指令。有多个操作码字段的指令。47.47.在在CPUCPU的寄存器中，（的寄存器中，（B B）对用户是完）对用户是完全透明的。全透明的。A.A.程序计数器；程序计数器；B.B.指令寄存器；指令寄存器；C.C.状态寄存器。状态寄存器。27PPT课件二、判断题二、判断题1 1、运算器中的累加器没有加法器功能，有寄存、运算器中的累加器没有加法器功能，有寄存器功能。器功能。(正确正确)2 2、通用寄存器只能存放数据，不能存放地址。、通用寄存器只能存放数据，不能存放地址。(错误错误)3 3、通用寄存器可以存放数据和地址，还可以用、通用寄存器可以存放数据和地址，还可以用做指令寄存器做指令寄存器IRIR和程序计数器和程序计数器PCPC。(错误错误)28PPT课件4 4、在取指令操作完成之后，、在取指令操作完成之后，PCPC中存放的中存放的是下一条实际执行的指令的地址。是下一条实际执行的指令的地址。(错误错误)5 5、取指令操作不受指令的操作码控制。、取指令操作不受指令的操作码控制。(正确正确)6 6、控存用来存放微程序和数据。、控存用来存放微程序和数据。(错误错误)7 7、微命令直接表示和编码表示的效率没、微命令直接表示和编码表示的效率没有区别。有区别。(错误错误)29PPT课件8 8、控制存储器用来存放实现全部指令系、控制存储器用来存放实现全部指令系统的所有程序。统的所有程序。(错误错误)9 9、微指令的顺序控制部分用来决定下一、微指令的顺序控制部分用来决定下一条微指令的地址。条微指令的地址。(正确正确)1010、只有微程序控制器设计才用到微操作、只有微程序控制器设计才用到微操作的概念，而对于组合逻辑控制器设计是的概念，而对于组合逻辑控制器设计是不存在微操作概念的。不存在微操作概念的。(错误错误)30PPT课件三、综合题三、综合题1 1、设计一个能产生、设计一个能产生5 5个机器周期的时序电个机器周期的时序电路，假设完成每条指令功能的时间均为路，假设完成每条指令功能的时间均为5 5个机器周期。个机器周期。D 1D 1CP 0CP 0D 1D 1CP 0CP 0D 1D 1CP 0CP 0D 1D 1CP 0CP 0D 1D 1CP 0CP 0S SR RT T1 1T T5 5T T3 3T T4 4T T2 2CPCP总清（复位）总清（复位）R RR RR RR R31PPT课件2 2、画出组合逻辑控制器框图，根据指令、画出组合逻辑控制器框图，根据指令处理过程，结合有关部件说明控制器的处理过程，结合有关部件说明控制器的工作原理。工作原理。【解答【解答】组合逻辑控制器框图如下（参考）。组合逻辑控制器框图如下（参考）。完成一条指令经过取指阶段和执完成一条指令经过取指阶段和执行阶段行阶段 （控制器工作原理从图中按这两个（控制器工作原理从图中按这两个阶段进行细节说明即可；执行阶段可任阶段进行细节说明即可；执行阶段可任意以某常见指令为例）意以某常见指令为例）32PPT课件微操作命令微操作命令序列形成部件序列形成部件PCPCOP ADDROP ADDRIDID时序电路时序电路控制台控制台中断系统中断系统状态控制条件状态控制条件+1+1至运算器至运算器至存储器至存储器至输入设备至输入设备至输出设备至输出设备组合逻辑控制器参考框图组合逻辑控制器参考框图33PPT课件3 3、画出微程序控制器框图，根据指令处、画出微程序控制器框图，根据指令处理过程，结合有关部件说明控制器的工理过程，结合有关部件说明控制器的工作原理。作原理。【解答【解答】微程序控制器框图如下（微程序控制器框图如下（供参考。供参考。也可用教材也可用教材P.175P.175图图5.245.24或或WilkesWilkes模型图模型图等）等）。其工作原理的说明方法与上题类其工作原理的说明方法与上题类似。似。34PPT课件PCPCOP ADDROP ADDR微命令控制微命令控制 顺序控制顺序控制 微地址微地址形成部件形成部件IRIR IRIR ARARCMCM状态条件状态条件中断系统中断系统时序电路时序电路控制台控制台微程序控制器参考框图微程序控制器参考框图35PPT课件4 4、比较组合逻辑控制器和微程序控制器、比较组合逻辑控制器和微程序控制器的组成。的组成。解答要点：解答要点：结合以上三、四题的答图，可见两种控制结合以上三、四题的答图，可见两种控制器组成上的相同之处是器组成上的相同之处是均有均有PCPC，IRIR，时序电路，中断机构及状态，时序电路，中断机构及状态条件。条件。36PPT课件第第4 4题解答要点续：题解答要点续：不同之处主要是操作控制器即微操作命令不同之处主要是操作控制器即微操作命令序列的形成部件不同：组合逻辑控制器序列的形成部件不同：组合逻辑控制器的核心部件是门电路，微程序控制器的的核心部件是门电路，微程序控制器的核心部件是控制存储器核心部件是控制存储器ROMROM。37PPT课件5 5、比较组合逻辑控制器和微程序控制器、比较组合逻辑控制器和微程序控制器的的设计思想。设计思想。【解答【解答】组合逻辑控制器的设计思想主要是采用硬组合逻辑控制器的设计思想主要是采用硬布线逻辑布线逻辑首先根据指令系统，写出对应机器指令的首先根据指令系统，写出对应机器指令的全部微操作及其节拍安排，然后列出操全部微操作及其节拍安排，然后列出操作时间表，再写出每一种微操作的逻辑作时间表，再写出每一种微操作的逻辑表达式，化简后画出相应的逻辑图，即表达式，化简后画出相应的逻辑图，即完成了设计；完成了设计；38PPT课件【第【第5 5题解答续题解答续】这种逻辑电路主要是由门电路构成的复杂这种逻辑电路主要是由门电路构成的复杂树型网络，一旦构成后，除非重新设计树型网络，一旦构成后，除非重新设计和物理上对它重新接线，否则要增加新和物理上对它重新接线，否则要增加新的控制功能是不可能的。的控制功能是不可能的。微程序控制器的设计思想是采用存储逻辑微程序控制器的设计思想是采用存储逻辑39PPT课件【第【第5 5题解答续题解答续】首先根据指令系统，写出对应所有机器指首先根据指令系统，写出对应所有机器指令的全部微操作及其节拍安排，然后列令的全部微操作及其节拍安排，然后列出操作时间表；出操作时间表；再根据微操作的数目，经压缩确定微指令再根据微操作的数目，经压缩确定微指令的控制方式、下地址形成方式、微指令的控制方式、下地址形成方式、微指令格式及微指令字长，编出全部微指令的格式及微指令字长，编出全部微指令的代码即码点，即完成了设计；代码即码点，即完成了设计；最后将微指令的码点注入到最后将微指令的码点注入到ROMROM中，即可中，即可作为微操作的命令信号。作为微操作的命令信号。40PPT课件6 6、设有一运算器通路如下图所示。假设操、设有一运算器通路如下图所示。假设操作数作数a a和和b b（均为补码）已分别放在通用寄（均为补码）已分别放在通用寄存器存器R1R1和和R2R2中，中，ALUALU有有+、M M（传送）（传送）三种操作功能。试回答：三种操作功能。试回答：（1 1）指出相容性微操作和相斥性微操作；）指出相容性微操作和相斥性微操作；（2 2）采用编码控制方式（字段直接译码法）采用编码控制方式（字段直接译码法）设计适用于此运算器的微指令格式；设计适用于此运算器的微指令格式；41PPT课件（3 3）画出计算（）画出计算（1/21/2）（）（a a b b）R2R2的的微程序流程图，试问执行周期需要几条微微程序流程图，试问执行周期需要几条微指令？指令？（4 4）按设计的微指令格式，写出（）按设计的微指令格式，写出（3 3）要）要求的微代码。求的微代码。42PPT课件移位器移位器A A选通门选通门（与或门）（与或门）B B选通门选通门（与或门）（与或门）右移右移R R左移左移L L直送直送V V+1+1ALUALU+M M非逻辑非逻辑PCBPCBR1BR1BR1BR1BR2BR2BR2BR2BR3BR3BR3BR3BPCPCR1R1R2R2R3R3PCPCoutoutPCPCininR1R1outoutR1R1ininR2R2outoutR3R3ininR3R3outoutMDRAMDRAR1AR1AR2AR2AR3AR3AR2R2inin第第6 6题图题图 运算器数据通路运算器数据通路43PPT课件【解答【解答】（1 1）相斥性微操作有以下五组：）相斥性微操作有以下五组：v移位器（移位器（R R、L L、V V）；）；vALUALU（+、M M）；）；vA A选通门的四个控制信号；选通门的四个控制信号；vB B选通门的七个控制信号；选通门的七个控制信号；v寄存器的输入与输出控制信号（即，输寄存器的输入与输出控制信号（即，输入时不能输出，反之亦然）。入时不能输出，反之亦然）。相容性微操作有以下五类：相容性微操作有以下五类：vA A选通门的任一控制信号与选通门的任一控制信号与B B选通门的控选通门的控制信号；制信号；44PPT课件vB B选通门的任一控制信号与选通门的任一控制信号与A A选通门的控选通门的控制信号；制信号；vALUALU的任一信号与加的任一信号与加1 1控制信号；控制信号；v寄存器的四个输入控制信号；寄存器的四个输入控制信号；v五组控制信号中组与组之间是相容的。五组控制信号中组与组之间是相容的。（2 2）采用字段直接译码法设计微指令格）采用字段直接译码法设计微指令格式如下（不包括顺序控制部分）：式如下（不包括顺序控制部分）：45PPT课件X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 3 3位位4 4位位1 1位位2 2位位2 2位位3 3位位001001：MDR AMDR A010010：R1 AR1 A011011：R2 AR2 A100100：R3 AR3 A001001：PC BPC B010010：R1 BR1 B011011：R1 BR1 B100100：R2BR2B101101：R2 BR2 B110110：R3 BR3 B111111：R3 BR3 B0101：+1010：1111：M M0101：R R1010：L L1111：V V1 1：+1+100010001：PCPCoutout00100010：PCPCinin00110011：R1R1outout01000100：R1R1inin01010101：R2R2outout01100110：R2R2inin01110111：R3R3outout10001000：R3R3inin微指令格式的设计（微命令部分）微指令格式的设计（微命令部分）46PPT课件（3 3）由于操作数（补码）已分别放在）由于操作数（补码）已分别放在R1R1和和R2R2中，根据图给的数据通路，计算（中，根据图给的数据通路，计算（1/21/2）（a ab b）R2 R2的微程序流程图如下：的微程序流程图如下：取指微指令取指微指令判断判断（1/21/2）（）（a-ba-b）R2 R2可见，执行周期只需用一条微指令即可。可见，执行周期只需用一条微指令即可。47PPT课件【第【第6 6题解答续题解答续】（4 4）根据（）根据（2 2）的微指令格式，不考虑顺）的微指令格式，不考虑顺序控制部分，这条微指令控制字段的代序控制部分，这条微指令控制字段的代码为：码为：v010101010110110010101010110110v010 101 01 01010 101 01 01 1 1 01100110R1 A R2 B +R +1 R1 A R2 B +R +1 R2inR2in 48PPT课件X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 3 3位位4 4位位1 1位位2 2位位2 2位位3 3位位001001：MDR AMDR A010010：R1 AR1 A011011：R2 AR2 A100100：R3 AR3 A001001：PC BPC B010010：R1 BR1 B011011：R1 BR1 B100100：R2BR2B101101：R2 BR2 B110110：R3 BR3 B111111：R3 BR3 B0101：+1010：-1111：M M0101：R R1010：L L1111：V V1 1：+1+100010001：PCPCoutout00100010：PCPCinin00110011：R1R1outout01000100：R1R1inin01010101：R2R2outout01100110：R2R2inin01110111：R3R3outout10001000：R3R3inin010 101 01 01010 101 01 01 1 0110 1 011049PPT课件7 7、某假想机的数据通路如图所示。图中：、某假想机的数据通路如图所示。图中：SH-SH-移位器，移位器，ALU-ALU-运算器可完成算术加减、运算器可完成算术加减、逻辑与或运算，逻辑与或运算，A A，B-ALUB-ALU的输入寄存器，的输入寄存器，PC-PC-程序计数器，程序计数器，IR-IR-指令寄存器，指令寄存器，SP-SP-堆堆栈指示器，栈指示器，R0R3-R0R3-通用寄存器，通用寄存器，M-M-主存主存储器，储器，MBR-MBR-主存数据缓冲寄存器，主存数据缓冲寄存器，MAR-MAR-主存地址缓冲寄存器。主存地址缓冲寄存器。50PPT课件它的控制存储器容量为它的控制存储器容量为128128个单元，微指令个单元，微指令要完成有条件和无条件转移的功能。要完成有条件和无条件转移的功能。（1 1）设计微指令格式（微指令字长不能超）设计微指令格式（微指令字长不能超过过2828位），使之完成上述要求的功能。位），使之完成上述要求的功能。（2 2）写出取指令的各条微指令的代码。）写出取指令的各条微指令的代码。51PPT课件SHSHALUALUA AB BIRIRPCPCSPSPR0R0R1R1R2R2R3R3MBRMBRM MMARMAR【解答解答】根据题意，可以考虑用断定方式（下址根据题意，可以考虑用断定方式（下址字段法）设计该机的微指令格式。字段法）设计该机的微指令格式。（1 1）断定方式的微指令格式为：）断定方式的微指令格式为：微命令字段（控制字段）微命令字段（控制字段）测试字段（测试字段（P P字段）字段）下址字段下址字段52PPT课件由题意，控制存储器有由题意，控制存储器有128128个单元，故下个单元，故下址字段为址字段为7 7位；位；因为条件转移和无条件转移及不转移的因为条件转移和无条件转移及不转移的实现，用直接或译码方法来实现都需实现，用直接或译码方法来实现都需要为要为P P字段留出字段留出2 2位；位；题中要求微指令的字长不能超过题中要求微指令的字长不能超过2828位，位，如此给微命令字段留出的最多位数是如此给微命令字段留出的最多位数是28-28-7 7-2=19-2=19位。位。从假想机框图分析，对其实现控制需要从假想机框图分析，对其实现控制需要的全部微命令共有五类的全部微命令共有五类2828个：个：53PPT课件寄存器寄存器BUSBUS的微命令的微命令9 9个：个：SH BUSSH BUS，IR BUSIR BUS，PC BUSPC BUS，SP SP BUSBUS，R0 BUSR0 BUS，R1 BUSR1 BUS，R2 R2 BUSBUS，R3 BUSR3 BUS，MBR BUSMBR BUS；BUS BUS寄存器的微命令寄存器的微命令1111个：个：BUSABUSA，BUSBBUSB，BUSIRBUSIR，BUSPCBUSPC，BUSSPBUSSP，BUSR0BUSR0，BUSR1BUSR1，BUSR2BUSR2，BUSR3BUSR3，BUSMBRBUSMBR，BUSMARBUSMAR；控制控制ALUALU运算的微命令运算的微命令4 4个：个：算术加，算术减，逻辑与，逻辑或；算术加，算术减，逻辑与，逻辑或；54PPT课件 控制移位方式的命令控制移位方式的命令2 2个：个：左移，右移；左移，右移；控制主存操作的微命令控制主存操作的微命令2 2个：个：存储器读，存储器写。存储器读，存储器写。无法用无法用1919位直接表示位直接表示2828个微命令，故考个微命令，故考虑用直接译码的方法设计微命令字段，虑用直接译码的方法设计微命令字段，将上述分类好的微命令及将上述分类好的微命令及P P字段按下述字段按下述方法编码：方法编码：55PPT课件R BUSR BUS BUS RBUS RALUALU运算运算SHSH移位移位PC+1PC+1M M操作操作P P字段字段下址字段下址字段4 4位：位：0001 SHBUS0001 SHBUS0010 IR BUS0010 IR BUS0011 PC BUS0011 PC BUS0100 SP BUS0100 SP BUS0101 R0 BUS0101 R0 BUS0110 R1 BUS0110 R1 BUS0111 R2 BUS0111 R2 BUS1000 R3 BUS1000 R3 BUS1001 MBR BUS1001 MBR BUS4 4位：位：0001 BUS A0001 BUS A0010 BUS B0010 BUS B0011 BUS IR0011 BUS IR0100 BUS PC0100 BUS PC0101 BUS SP0101 BUS SP0110 BUS R00110 BUS R00111 BUS R10111 BUS R11000 BUS R21000 BUS R21001 BUS R31001 BUS R31010 BUS MBR1010 BUS MBR1011 BUS MAR1011 BUS MAR3 3位：位：001 001 算术加算术加010 010 算术减算术减100 100 逻辑与逻辑与101 101 逻辑或逻辑或2 2位：位：00 00 不移位不移位01 01 左移左移10 10 右移右移1 1位：位：1 PC+1 PC1 PC+1 PC2 2位：位：01 01 读读10 10 写写2 2位：位：00 00 不转移不转移01 01 条件转移条件转移10 10 无条件转移无条件转移7 7位位第第7 7题微指令格式设计结果题微指令格式设计结果56PPT课件如此用如此用2525位实现了符合要求的微指令位实现了符合要求的微指令格式的设计。格式的设计。（2 2）在该假想机中实现取指令的数据通路）在该假想机中实现取指令的数据通路为：为：PC BUSPC BUS，BUS MARBUS MAR，PC+1 PCPC+1 PC，READ MREAD M，MBR BUSMBR BUS，BUS IRBUS IR；结合结合1 1中设计完成的微指令格式，可写出取中设计完成的微指令格式，可写出取指令的各条微指令代码如下（设控制存储器指令的各条微指令代码如下（设控制存储器的的0 0号单元开始存放取指令微程序代码）号单元开始存放取指令微程序代码）57PPT课件R BUSR BUS BUS RBUS RALUALU运算运算SHSH移位移位PC+1PC+1M M操作操作P P字段字段下址字段下址字段4 4位：位：0001 SHBUS0001 SHBUS0010 IR BUS0010 IR BUS0011 PC BUS0011 PC BUS0100 SP BUS0100 SP BUS0101 R0 BUS0101 R0 BUS0110 R1 BUS0110 R1 BUS0111 R2 BUS0111 R2 BUS1000 R3 BUS1000 R3 BUS1001 MBR BUS1001 MBR BUS4 4位：位：0001 BUS A0001 BUS A0010 BUS B0010 BUS B0011 BUS IR0011 BUS IR0100 BUS PC0100 BUS PC0101 BUS SP0101 BUS SP0110 BUS R00110 BUS R00111 BUS R10111 BUS R11000 BUS R21000 BUS R21001 BUS R31001 BUS R31010 BUS MBR1010 BUS MBR1011 BUS MAR1011 BUS MAR3 3位：位：001 001 算术加算术加010 010 算术减算术减100 100 逻辑与逻辑与101 101 逻辑或逻辑或2 2位：位：00 00 不移位不移位01 01 左移左移10 10 右移右移1 1位：位：1 PC+1 PC1 PC+1 PC2 2位：位：01 01 读读10 10 写写2 2位：位：00 00 不转移不转移01 01 条件转移条件转移10 10 无条件转移无条件转移7 7位位PC BUSPC BUS，BUS MARBUS MAR，PC+1 PCPC+1 PC，READ MREAD M，MBR BUSMBR BUS，BUS IRBUS IR；0011 1011 000 00 1 01 00 00000010011 1011 000 00 1 01 00 00000011001 0011 000 00 0 00 1001 0011 000 00 0 00 01 *01 *58PPT课件8 8、写出用微程序设计控制器时采用断定、写出用微程序设计控制器时采用断定方式形成后继微地址的微指令格式，方式形成后继微地址的微指令格式，说明其中顺序控制字段的各段位数如说明其中顺序控制字段的各段位数如何确定。何确定。下面给出一个微程序执行的流程图，图下面给出一个微程序执行的流程图，图中，根据指令寄存器中，根据指令寄存器IRIR的第三位即的第三位即IR3IR3决定微程序的决定微程序的a a点分支流向。要求：点分支流向。要求：（1 1）试为各条微指令在控制存储器中分）试为各条微指令在控制存储器中分配适当的地址配适当的地址请在流程图中各微请在流程图中各微指令的右上角用二进制标出；指令的右上角用二进制标出；59PPT课件（2 2）给出每条微指令的代码（码点），）给出每条微指令的代码（码点），其中，微命令字段仍用其中，微命令字段仍用AHAH的字母形的字母形式表示式表示请按统一的微指令格式请按统一的微指令格式列成一张表格的形式，并将（列成一张表格的形式，并将（1 1）中）中安排的微地址体现为表格中每行即安排的微地址体现为表格中每行即每条微指令在控存中的存储地址。每条微指令在控存中的存储地址。（3 3）画出地址修改逻辑图。）画出地址修改逻辑图。60PPT课件A AB BC CD DE EF FG GH Ha a点点IR3=0IR3=0IR3=1IR3=1解答：解答：断定方式形成后继微地址的断定方式形成后继微地址的微指令格式为：微指令格式为：微命令（控制）字段微命令（控制）字段测试判别字段测试判别字段P P下址字段下址字段顺序控制字段顺序控制字段其中，其中，P P字段位数由微程序字段位数由微程序流程中需要分支转移的分支流程中需要分支转移的分支点个数决定；下址字段位数点个数决定；下址字段位数由微程序可在控制存储器中由微程序可在控制存储器中实现转移的空间范围决定，实现转移的空间范围决定，一般以全部控存空间为限。一般以全部控存空间为限。61PPT课件A AB BC CD DE EF FG GH Ha a点点IR3=0IR3=0IR3=1IR3=1（1 1）微地址安排如下）微地址安排如下（设为（设为4 4位二进制）位二进制）000000000001000100100010011001100011001101000100010101010111011162PPT课件（2 2）各条微指令代码及存储地址如下：）各条微指令代码及存储地址如下：A A0 000010001B B1 100100010C C0 000110011D D0 001110111F F0 001010101G G0 001110111E E0 001000100H H0 000000000存储地址存储地址 微命令字段微命令字段 测试判别字段测试判别字段 下址字段下址字段000000000001000100100010001100110100010001010101011001100111011163PPT课件（3 3）微地址修改（转移）逻辑图如下：）微地址修改（转移）逻辑图如下：uA2uA2uA1uA1uA0uA0微地址寄存器微地址寄存器uARuAR（CARCAR）与逻辑与逻辑IR3IR3测试判别测试判别 字段字段64PPT课件9 9、CPUCPU结构如图示，其中包括一个累加寄结构如图示，其中包括一个累加寄存器存器ACAC、一个状态寄存器和其他四个寄、一个状态寄存器和其他四个寄存器，各部分之间的连线表示数据通路，存器，各部分之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向。箭头表示信息传送方向。（1 1）标明图中四个寄存器的名称。）标明图中四个寄存器的名称。（2 2）简述取指令的数据通路。）简述取指令的数据通路。（3 3）简述完成指令）简述完成指令LDA XLDA X的数据通路的数据通路（X X为内存地址，为内存地址，LDALDA功能为功能为:（X X）AC AC ）。）。65PPT课件（4 4）简述完成指令）简述完成指令ADD YADD Y的数据通路的数据通路（Y Y为内存地址，为内存地址，ADDADD功能为功能为（ACAC）+（Y Y）ACAC）。）。（5 5）简述完成指令）简述完成指令STA ZSTA Z的数据通路的数据通路（Z Z为内存地址，为内存地址，STASTA功能为功能为（ACAC）ZZ）。）。66PPT课件主存储器主存储器M MA AACACALUALU状态寄存器状态寄存器操作控制器操作控制器B BD DC C+1+1【解答【解答】（1 1）四个寄存器的名称：）四个寄存器的名称：A AMDRMDR，B BIRIR，C CMARMAR，D DPC PC 67PPT课件主存储器主存储器M MMDRMDRACACALUALU状态寄存器状态寄存器操作控制器操作控制器IRIRPCPCMARMAR+1+1【解答【解答】（2 2）取指令的数据通路：）取指令的数据通路：PCMARMMDRIRPCMARMMDRIR 68PPT课件主存储器主存储器M MMDRMDRACACALUALU状态寄存器状态寄存器操作控制器操作控制器IRIRPCPCMARMAR+1+1（3 3）简述完成指令简述完成指令LDA XLDA X的数据通路的数据通路（X X为内存地址，为内存地址，LDALDA功能为功能为 （X X）AC AC ）。）。【解答】【解答】XMARMMDRALUAC XMARMMDRALUAC 69PPT课件主存储器主存储器M MMDRMDRACACALUALU状态寄存器状态寄存器操作控制器操作控制器IRIRPCPCMARMAR+1+1（4 4）简述完成指令）简述完成指令ADD YADD Y的数据通路（的数据通路（Y Y为内为内存地址，存地址，ADDADD功能为（功能为（ACAC）+（Y Y）ACAC）。）。【解答】【解答】YMARMMDRALUADDACYMARMMDRALUADDAC70PPT课件主存储器主存储器M MMDRMDRACACALUALU状态寄存器状态寄存器操作控制器操作控制器IRIRPCPCMARMAR+1+1（5 5）简述完成指令）简述完成指令STA ZSTA Z的数据通路的数据通路（Z Z为内存地址，为内存地址，STASTA功能为（功能为（ACAC）ZZ）。）。【解答】【解答】ZMARZMAR，ACMDRMACMDRM71PPT课件1010、在微程序控制器中，微程序计数器、在微程序控制器中，微程序计数器 PCPC可用可用 MARMAR来代替，试问来代替，试问PCPC是否可是否可用具有计数功能的存储器地址寄存器用具有计数功能的存储器地址寄存器MARMAR来代替？来代替？（要点：（要点：MARMAR不仅用来取指令，还要用来不仅用来取指令，还要用来取数据）取数据）1111、微程序中为什么要有转移功能？、微程序中为什么要有转移功能？（要点：提高微程序的代码效率）（要点：提高微程序的代码效率）72PPT课件1212、某机的微指令格式中有、某机的微指令格式中有1010个独立的控个独立的控制字段制字段C C0 0CC9 9，每个字段可激活，每个字段可激活NiNi条控制条控制线中的某一条，其中线中的某一条，其中NiNi的定义为：的定义为：问：问：（1 1）为表示这十个控制字段，需要多少）为表示这十个控制字段，需要多少控制位（采用编码方式）？控制位（采用编码方式）？字段字段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 90 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ni 4 6 3 11 9 5 7 1 8 15 Ni 4 6 3 11 9 5 7 1 8 15（2 2）如果采用如果采用完全水平型完全水平型格式，需要格式，需要多少控制位？多少控制位？3131，6969。73PPT课件1313、某、某CPUCPU数据通路为双总线结构，如图所示。数据通路为双总线结构，如图所示。该图连线有误，请画出修正后的连线图（不该图连线有误，请画出修正后的连线图（不改变原有的双总线结构）。再写出实现加法改变原有的双总线结构）。再写出实现加法指令指令ADD XADD X，（，（R1R1）的过程，该指令功能）的过程，该指令功能：（：（R1R1）+（X X）XX，X X为存储器某一单元的为存储器某一单元的地址。地址。RARA：ALUALU的输入寄存器。的输入寄存器。IRIRPCPCR1R1R2R2R3R3R4R4RARAM MMDRMDRMARMARALUALU74PPT课件【解答【解答】修改如下：修改如下：（1 1）改线）改线ALUALU的输入输出线互换；的输入输出线互换；（2 2）加线）加线-ALU-ALU输出至输出至MDRMDR输入；输入；（3 3）为）为ALUALU增加最低位增加最低位“+1+1”的信号。的信号。指令执行过程略。注意该通路的特点。指令执行过程略。注意该通路的特点。IRIRPCPCR1R1R2R2R3R3R4R4RARAM MMDRMDRMARMARALUALU+1+175PPT课件1414、用上题改正后的通路，写出执行相、用上题改正后的通路，写出执行相对转移指令的执行过程。对转移指令的执行过程。解答略。解答略。1515、设某机主频为、设某机主频为8MHz8MHz，每个机器周期，每个机器周期平均含平均含2 2个时钟周期，每条指令平均有个时钟周期，每条指令平均有2.52.5个机器周期，试问该机的平均指令个机器周期，试问该机的平均指令执行速度为多少执行速度为多少MIPSMIPS？若机器主频不？若机器主频不变，每个机器周期平均含变，每个机器周期平均含4 4个时钟周期，个时钟周期，每条指令平均有每条指令平均有5 5个机器周期，则该机个机器周期，则该机的平均指令执行速度又是多少的平均指令执行速度又是多少MIPSMIPS？由此可得出什么结论？由此可得出什么结论？76PPT课件【解答【解答】时钟周期时钟周期T=1/8MHz=0.125usT=1/8MHz=0.125us，机器周期为机器周期为0.1250.1252=0.25us2=0.25us指令周期为指令周期为0.250.252.5=0.625us2.5=0.625us（1 1）平均指令执行速度为）平均指令执行速度为1/0.625=1.6MIPS1/0.625=1.6MIPS（2 2）主频不变）主频不变指令周期为指令周期为0.1250.1254 45=2.5us5=2.5us平均指令执行速度为平均指令执行速度为1/2.5=0.4MIPS1/2.5=0.4MIPS（