计算机组成原理课后答案(第二版)唐朔飞第九章课件

控制单元控制单元CU第第 九九 章章*控制单元CU第 九 章*1 3.3.什么是什么是什么是什么是指令周期指令周期指令周期指令周期、机器周期机器周期机器周期机器周期和和和和时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期？三者有何关系？三者有何关系？三者有何关系？三者有何关系？解：解：解：解：CPUCPU每取出并执行一条指令每取出并执行一条指令每取出并执行一条指令每取出并执行一条指令所需的全部时间叫所需的全部时间叫所需的全部时间叫所需的全部时间叫指令周期指令周期指令周期指令周期；机器周；机器周；机器周；机器周期是在同步控制的机器中，执行指令期是在同步控制的机器中，执行指令期是在同步控制的机器中，执行指令期是在同步控制的机器中，执行指令周期中一步相对完整的操作（指令步）周期中一步相对完整的操作（指令步）周期中一步相对完整的操作（指令步）周期中一步相对完整的操作（指令步）所需时间，通常安排所需时间，通常安排所需时间，通常安排所需时间，通常安排机器周期长度机器周期长度机器周期长度机器周期长度=主主主主存周期存周期存周期存周期；时钟周期是指计算机主时钟；时钟周期是指计算机主时钟；时钟周期是指计算机主时钟；时钟周期是指计算机主时钟的周期时间，它是计算机运行时最基的周期时间，它是计算机运行时最基的周期时间，它是计算机运行时最基的周期时间，它是计算机运行时最基本的时序单位，对应完成一个微操作本的时序单位，对应完成一个微操作本的时序单位，对应完成一个微操作本的时序单位，对应完成一个微操作所需时间，通常所需时间，通常所需时间，通常所需时间，通常时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期=计算机主频计算机主频计算机主频计算机主频的倒数。的倒数。的倒数。的倒数。1414*3.什么是指令周期、机器周期和时钟周期？三 4.4.能不能说能不能说能不能说能不能说CPUCPU的的的的主频越快主频越快主频越快主频越快，计算，计算，计算，计算机的运行机的运行机的运行机的运行速度就越快速度就越快速度就越快速度就越快？为什么？为什么？为什么？为什么？解：解：解：解：不能说不能说不能说不能说机器的主频越快，机器机器的主频越快，机器机器的主频越快，机器机器的主频越快，机器的速度就越快。因为机器的速度的速度就越快。因为机器的速度的速度就越快。因为机器的速度的速度就越快。因为机器的速度不仅与不仅与不仅与不仅与主频有关主频有关主频有关主频有关，还与数据通路结构、时序分，还与数据通路结构、时序分，还与数据通路结构、时序分，还与数据通路结构、时序分配方案、配方案、配方案、配方案、ALUALU运算能力、指令功能强运算能力、指令功能强运算能力、指令功能强运算能力、指令功能强弱等多种因素有关，要看弱等多种因素有关，要看弱等多种因素有关，要看弱等多种因素有关，要看综合效果。综合效果。综合效果。综合效果。*4.能不能说CPU的主频越快，计算机的运行 5.5.设机器设机器设机器设机器A A的的的的CPUCPU主频为主频为主频为主频为8MHz8MHz，机器周期含机器周期含机器周期含机器周期含4 4个个个个时钟周期，且该机的平时钟周期，且该机的平时钟周期，且该机的平时钟周期，且该机的平均指令执行速度是均指令执行速度是均指令执行速度是均指令执行速度是0.4MIPS0.4MIPS，试求该机，试求该机，试求该机，试求该机的的的的平均指令周期和机器周期平均指令周期和机器周期平均指令周期和机器周期平均指令周期和机器周期，每个指令，每个指令，每个指令，每个指令周期中含周期中含周期中含周期中含几个几个几个几个机器周期？如果机器机器周期？如果机器机器周期？如果机器机器周期？如果机器B B的的的的CPUCPU主频为主频为主频为主频为12MHz12MHz，且机器周期也含，且机器周期也含，且机器周期也含，且机器周期也含4 4个个个个时钟周期，试问时钟周期，试问时钟周期，试问时钟周期，试问B B机的机的机的机的平均指令执行平均指令执行平均指令执行平均指令执行速度速度速度速度为多少为多少为多少为多少MIPS?MIPS?解：先通过解：先通过解：先通过解：先通过A A机的机的机的机的平均指令执行速平均指令执行速平均指令执行速平均指令执行速度度度度求出其求出其求出其求出其平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期，再通过，再通过，再通过，再通过主频主频主频主频求求求求出出出出时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期，然后进一步求出，然后进一步求出，然后进一步求出，然后进一步求出机器周期机器周期机器周期机器周期。B B机参数的算法与机参数的算法与机参数的算法与机参数的算法与A A机类似。机类似。机类似。机类似。计算如下：计算如下：计算如下：计算如下：*5.设机器A的CPU主频为8MHz，机器周A A机平均指令周期机平均指令周期机平均指令周期机平均指令周期=1/0.4MIPS=1/0.4MIPS=2.52.5ss A A机时钟周期机时钟周期机时钟周期机时钟周期=1/8MHz=125ns=1/8MHz=125ns A A机机器周期机机器周期机机器周期机机器周期=125ns=125ns4=500ns=4=500ns=0.5s0.5sA A机每个指令周期中含机器周期个数机每个指令周期中含机器周期个数机每个指令周期中含机器周期个数机每个指令周期中含机器周期个数 =2.5=2.5s0.5s=s0.5s=5 5个个个个B B机时钟周期机时钟周期机时钟周期机时钟周期 =1/12MHz=1/12MHz 83ns83nsB B机机器周期机机器周期机机器周期机机器周期 =83ns=83ns4=332ns4=332ns 设设设设B B机每个指令周期也含机每个指令周期也含机每个指令周期也含机每个指令周期也含5 5个机器个机器个机器个机器周期，则：周期，则：周期，则：周期，则：B B机平均指令周期机平均指令周期机平均指令周期机平均指令周期=332ns=332ns5=1.66s5=1.66sB B机平均指令执行速度机平均指令执行速度机平均指令执行速度机平均指令执行速度=1/=1/1.66s1.66s =0.6MIPS0.6MIPS 结论结论结论结论：主频的提高：主频的提高：主频的提高：主频的提高有利于有利于有利于有利于机器执机器执机器执机器执行速度的提高。行速度的提高。行速度的提高。行速度的提高。*A机平均指令周期=1/0.4MIPS=2.5s A机时钟 6.6.设某计算机的设某计算机的设某计算机的设某计算机的CPUCPU主频为主频为主频为主频为8MHz8MHz，每个机器周期平均含，每个机器周期平均含，每个机器周期平均含，每个机器周期平均含2 2个个个个时钟时钟时钟时钟周期，每条指令平均有周期，每条指令平均有周期，每条指令平均有周期，每条指令平均有4 4个个个个机器周期，机器周期，机器周期，机器周期，试问该计算机的试问该计算机的试问该计算机的试问该计算机的平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度为为为为多少多少多少多少MIPSMIPS？若？若？若？若CPUCPU主频主频主频主频不变不变不变不变，但每个，但每个，但每个，但每个机器周期平均含机器周期平均含机器周期平均含机器周期平均含4 4个个个个时钟周期，每条指时钟周期，每条指时钟周期，每条指时钟周期，每条指令平均有令平均有令平均有令平均有4 4个个个个机器周期，则该机的机器周期，则该机的机器周期，则该机的机器周期，则该机的平均平均平均平均指令执行速度指令执行速度指令执行速度指令执行速度又是多少又是多少又是多少又是多少MIPSMIPS？由此可？由此可？由此可？由此可得出什么得出什么得出什么得出什么结论结论结论结论？解：先通过主频求出解：先通过主频求出解：先通过主频求出解：先通过主频求出时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期，再求出再求出再求出再求出机器周期机器周期机器周期机器周期和和和和平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期，最，最，最，最后通过平均指令周期的后通过平均指令周期的后通过平均指令周期的后通过平均指令周期的倒数倒数倒数倒数求出平均求出平均求出平均求出平均指令执行速度。计算如下：指令执行速度。计算如下：指令执行速度。计算如下：指令执行速度。计算如下：*6.设某计算机的CPU主频为8MHz，每个时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期=1/8MHz=0.125=1/8MHz=0.1251010-6-6=125ns=125ns机器周期机器周期机器周期机器周期=125ns=125ns2=250ns2=250ns平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期=250ns4=1000ns=1s250ns4=1000ns=1s平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度=1/=1/1s=1MIPS 1s=1MIPS 当参数改变后：当参数改变后：当参数改变后：当参数改变后：机器周期机器周期机器周期机器周期=125ns=125ns4=500ns=0.5s 4=500ns=0.5s 平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期=0.5s4=2s0.5s4=2s 平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度=1/2=1/2s=0.5MIPSs=0.5MIPS 结论：结论：结论：结论：两个主频相同的机器，执行两个主频相同的机器，执行两个主频相同的机器，执行两个主频相同的机器，执行速度速度速度速度不一定一样不一定一样不一定一样不一定一样。*时钟周期=1/8MHz=0.12510-6=125ns 7.7.某某某某CPUCPU的主频为的主频为的主频为的主频为10MHz10MHz，若已，若已，若已，若已知每个机器周期平均包含知每个机器周期平均包含知每个机器周期平均包含知每个机器周期平均包含4 4个个个个时钟周期，时钟周期，时钟周期，时钟周期，该机的平均指令执行速度为该机的平均指令执行速度为该机的平均指令执行速度为该机的平均指令执行速度为1MIPS1MIPS，试求该机的试求该机的试求该机的试求该机的平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期及每个指令及每个指令及每个指令及每个指令周期含几个周期含几个周期含几个周期含几个机器周期机器周期机器周期机器周期？若改用时钟周？若改用时钟周？若改用时钟周？若改用时钟周期为期为期为期为0.40.4ss的的的的CPUCPU芯片，则计算机的芯片，则计算机的芯片，则计算机的芯片，则计算机的平平平平均指令执行速度均指令执行速度均指令执行速度均指令执行速度为多少为多少为多少为多少MIPSMIPS？若要得？若要得？若要得？若要得到平均每秒到平均每秒到平均每秒到平均每秒8080万次万次万次万次的指令执行速度，的指令执行速度，的指令执行速度，的指令执行速度，则应采用则应采用则应采用则应采用主频主频主频主频为多少的为多少的为多少的为多少的CPUCPU芯片？芯片？芯片？芯片？*7.某CPU的主频为10MHz，若已知每个 解：先通过解：先通过解：先通过解：先通过主频主频主频主频求出求出求出求出时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期时时时时间，再进一步求出间，再进一步求出间，再进一步求出间，再进一步求出机器周期机器周期机器周期机器周期和和和和平均指平均指平均指平均指令周期。令周期。令周期。令周期。时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期=1/10MHz=0.1=1/10MHz=0.11010-6-6 =100ns=100ns 机器周期机器周期机器周期机器周期=100ns=100ns4=400ns=0.4s4=400ns=0.4s 平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期=1/1MIPS=1/1MIPS =1 =11010-6-6=1s1s 每个指令周期所含机器周期个数每个指令周期所含机器周期个数每个指令周期所含机器周期个数每个指令周期所含机器周期个数 =1s/0.4s=1s/0.4s=2 2.5.5个个个个 *解：先通过主频求出时钟周期时间，再进一步求出 当芯片改变后，相应参数变为：当芯片改变后，相应参数变为：当芯片改变后，相应参数变为：当芯片改变后，相应参数变为：机器周期机器周期机器周期机器周期=0.4=0.4 s s4=1.6s4=1.6s 平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期=1.6s2.5=4s 1.6s2.5=4s 平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度平均指令执行速度=1/4=1/4ss =0.25MIPS0.25MIPS 若要得到平均每秒若要得到平均每秒若要得到平均每秒若要得到平均每秒8080万次的指令万次的指令万次的指令万次的指令执行速度，则应采用的主频为：执行速度，则应采用的主频为：执行速度，则应采用的主频为：执行速度，则应采用的主频为：平均指令周期平均指令周期平均指令周期平均指令周期=1/0.8MIPS=1/0.8MIPS =1.25 =1.25 1010-6-6=1.25s=1.25s 机器周期机器周期机器周期机器周期=1.25=1.25 s s2.5=0.5s2.5=0.5s 时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期=0.5s40.5s4=0.125=0.125ss 主频主频主频主频=1/0.125=1/0.125s=8MHzs=8MHz 应应采用主采用主采用主采用主频为频为8MHz8MHz的的的的CPUCPU芯片。芯片。芯片。芯片。*当芯片改变后，相应参数变为：8.8.某计算机的主频为某计算机的主频为某计算机的主频为某计算机的主频为6MHz6MHz，各类指令的平均执行，各类指令的平均执行，各类指令的平均执行，各类指令的平均执行时间和使用频度如下表所示，试计算该机的速度（单时间和使用频度如下表所示，试计算该机的速度（单时间和使用频度如下表所示，试计算该机的速度（单时间和使用频度如下表所示，试计算该机的速度（单位用位用位用位用MIPSMIPS表示），若上述表示），若上述表示），若上述表示），若上述CPUCPU芯片升级为芯片升级为芯片升级为芯片升级为10MHz10MHz，则该机的运行速度又为多少？则该机的运行速度又为多少？则该机的运行速度又为多少？则该机的运行速度又为多少？指令类别指令类别指令类别指令类别 存取存取存取存取 加、减、比较、转移加、减、比较、转移加、减、比较、转移加、减、比较、转移 乘除乘除乘除乘除 其他其他其他其他 平均指令平均指令平均指令平均指令 执行时间执行时间执行时间执行时间 0.60.6 s 0.8s 0.8 s 10s 10 s s 1.41.4 s s 使用频度使用频度使用频度使用频度 35%45%5%15%35%45%5%15%*8.某计算机的主频为6MHz，各类指令的平解：指令平均运行时间解：指令平均运行时间解：指令平均运行时间解：指令平均运行时间 =（0.60.350.60.35 +0.80.45+100.05+1.40.15 +0.80.45+100.05+1.40.15）s s =0.21+0.36+0.5+0.21=1.28=0.21+0.36+0.5+0.21=1.28 s s 机器平均运行速度机器平均运行速度机器平均运行速度机器平均运行速度 =1/1.28=1/1.28 s=s=0.78125MIPS0.78125MIPS CPUCPU芯片升级后，机器平均运行速度计算：芯片升级后，机器平均运行速度计算：芯片升级后，机器平均运行速度计算：芯片升级后，机器平均运行速度计算：方法一：方法一：方法一：方法一：0.78125MIPS(10MHz/6MHz)0.78125MIPS(10MHz/6MHz)1.3MIPS1.3MIPS 方法二：方法二：方法二：方法二：时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期 =1/6MHz=1/6MHz 0.166670.16667 s s 指令平均运行周期数指令平均运行周期数指令平均运行周期数指令平均运行周期数=1.281.28 s/0.16667s/0.16667 s s7.687.68CPICPI 升级后时钟周期升级后时钟周期升级后时钟周期升级后时钟周期 =1/10MHz 0.1=1/10MHz 0.1 s s 指令平均运行时间指令平均运行时间指令平均运行时间指令平均运行时间 0.10.1 s7.680.768s7.680.768 s s 机器平均运行速度机器平均运行速度机器平均运行速度机器平均运行速度 1/0.7681/0.768 ss1.3MIPS1.3MIPS*解：指令平均运行时间=（0.60.35 +0.8 11.11.设设设设CPUCPU内部结构如图内部结构如图内部结构如图内部结构如图9.49.4所示，所示，所示，所示，此外还设有此外还设有此外还设有此外还设有B B、C C、D D、E E、HH、L L六个六个六个六个寄存器，它们各自的寄存器，它们各自的寄存器，它们各自的寄存器，它们各自的输入和输出端输入和输出端输入和输出端输入和输出端都都都都与内部总线相通，并分别受控制信号与内部总线相通，并分别受控制信号与内部总线相通，并分别受控制信号与内部总线相通，并分别受控制信号控制控制控制控制（如（如（如（如B Bi i为寄存器为寄存器为寄存器为寄存器B B的输入控制；的输入控制；的输入控制；的输入控制；B Bo o为寄存器为寄存器为寄存器为寄存器B B的输出控制）。要求从取的输出控制）。要求从取的输出控制）。要求从取的输出控制）。要求从取指令开始，写出完成下列指令所需的指令开始，写出完成下列指令所需的指令开始，写出完成下列指令所需的指令开始，写出完成下列指令所需的全部微操作和全部微操作和全部微操作和全部微操作和控制信号控制信号控制信号控制信号。（1 1）ADD BADD B，C C；(B)+(C)(B)+(C)B)B)（2 2）SUB ASUB A，HH；(AC)-(H)(AC)-(H)AC)AC)解：先画出相应指令的流程图，解：先画出相应指令的流程图，解：先画出相应指令的流程图，解：先画出相应指令的流程图，然后将图中每一步数据通路操作然后将图中每一步数据通路操作然后将图中每一步数据通路操作然后将图中每一步数据通路操作分解分解分解分解成相应的微操作，再成相应的微操作，再成相应的微操作，再成相应的微操作，再写出写出写出写出同名的微命同名的微命同名的微命同名的微命令即可。令即可。令即可。令即可。*11.设CPU内部结构如图9.4所示，此外 控制信号举例：控制信号举例：图图9.4 在此基础上再加在此基础上再加B、C、D、E、H、L六个寄存器，六个寄存器，连法和控制信号定义方式与图中其它寄存器一样。连法和控制信号定义方式与图中其它寄存器一样。CUIRIRi时钟源时钟源PCMARMDRPCiPCoMARiMDRiMDRoACACiACoYYiALUALUiZZo 控制信号控制信号 控制信号控制信号地址线地址线数据线数据线存储器存储器RW+1CPUCPU内部总线内部总线内部总线内部总线*控制信号举例：图9.4CUIRIRi时钟源PCMARMDR（1 1）ADD BADD B，C C指令流程及微命令序列如下：指令流程及微命令序列如下：指令流程及微命令序列如下：指令流程及微命令序列如下：OP=OP=？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR ADDADDPCo，MARi1 R+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）MDRo，IRi*（1）ADD B，C指令流程及微命令序列如下：Bo，YiCo，ALUi，+Zo，Bi ADDADD B BY YZ ZB B（Y Y）+（C C）Z Z *Bo，YiCo，ALUi，+Zo，Bi （2 2）SUB ASUB A，HH指令流程及微命令序列如下：指令流程及微命令序列如下：指令流程及微命令序列如下：指令流程及微命令序列如下：OP=OP=？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR SUBSUBPCo，MARi1 R+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）MDRo，IRi*（2）SUB A，H指令流程及微命令序列如下：Ho，YiACo，ALUi，Zo，ACi SUBSUB HHY YZ ZACAC（ACAC）（HH）Z Z *Ho，YiACo，ALUi，Zo，ACi 12.CPU 12.CPU结构同上题，写出完成结构同上题，写出完成结构同上题，写出完成结构同上题，写出完成下列指令所需的全部微操作和下列指令所需的全部微操作和下列指令所需的全部微操作和下列指令所需的全部微操作和控制信控制信控制信控制信号号号号（包括取指令）。（包括取指令）。（包括取指令）。（包括取指令）。（1 1）寄存器间接寻址的无条件转移）寄存器间接寻址的无条件转移）寄存器间接寻址的无条件转移）寄存器间接寻址的无条件转移指令指令指令指令“JMP B”JMP B”。（2 2）间接寻址的存数指令）间接寻址的存数指令）间接寻址的存数指令）间接寻址的存数指令“STA STA X”X”。解：解题方法步骤同上题。解：解题方法步骤同上题。解：解题方法步骤同上题。解：解题方法步骤同上题。（1 1）“JMP B”JMP B”指令的流程图和指令的流程图和指令的流程图和指令的流程图和全部微操作全部微操作全部微操作全部微操作控制信号控制信号控制信号控制信号如下：如下：如下：如下：*12.CPU结构同上题，写出完成下列指令所“JMP BJMP B”指令流程图及微命令序列：指令流程图及微命令序列：指令流程图及微命令序列：指令流程图及微命令序列：PCPCo o，MARMARi i1 1 R R+1+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）MDRMDRo o，IRIRi iB Bo o，PCPCi i注：注：注：注：指令中指令中指令中指令中B B为寄存器名。为寄存器名。为寄存器名。为寄存器名。OP=OP=？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR JMPJMPB B PCPC *“JMP B”指令流程图及微命令序列：（2 2）“STA X”STA X”指令流程图及微命令序列如下：指令流程图及微命令序列如下：指令流程图及微命令序列如下：指令流程图及微命令序列如下：PCo，MARi1 R+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）MDRo，IRiI=1I=1？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR Y Y转间址操作转间址操作转间址操作转间址操作*（2）“STA X”指令流程图及微命令序列如下：MDRMDRo o，MARMARi i1 1 R RMDRMDRo o，MARMARi iACACo o，MDRMDRi i1 1 WW注：注：注：注：指令中指令中指令中指令中X X为为形式地址形式地址形式地址形式地址 间址操作间址操作间址操作间址操作 X(MDR)X(MDR)MARMARMDRMDRMARMARMMMM读读读读 OP=?OP=?STASTAACACMDRMDR MMMM写写写写 *MDRo，MARi1 RMDRo，MARi 13.13.设设设设CPUCPU内部结构如图内部结构如图内部结构如图内部结构如图9.49.4所示，此所示，此所示，此所示，此外还设有外还设有外还设有外还设有R R1 1RR4 4四个寄存器，它们各自的四个寄存器，它们各自的四个寄存器，它们各自的四个寄存器，它们各自的输入和输出端输入和输出端输入和输出端输入和输出端都与内部总线相通，并分别都与内部总线相通，并分别都与内部总线相通，并分别都与内部总线相通，并分别受控制信号受控制信号受控制信号受控制信号控制控制控制控制（如（如（如（如R R2i2i为寄存器为寄存器为寄存器为寄存器R R2 2的输入的输入的输入的输入控制；控制；控制；控制；R R2o2o为寄存器为寄存器为寄存器为寄存器R R2 2的输出控制）。要求的输出控制）。要求的输出控制）。要求的输出控制）。要求从取指令开始，写出完成下列指令所需的从取指令开始，写出完成下列指令所需的从取指令开始，写出完成下列指令所需的从取指令开始，写出完成下列指令所需的全部微操作和全部微操作和全部微操作和全部微操作和控制信号控制信号控制信号控制信号。（1 1）ADD RADD R2 2，R R4 4 ；（(R(R2 2)+(R)+(R4 4)R R2 2，寄存器间接寻址），寄存器间接寻址），寄存器间接寻址），寄存器间接寻址）（2 2）SUB RSUB R1 1，mem mem；（(R(R1 1)-(mem)-(mem)R R1 1，存储器间接寻址），存储器间接寻址），存储器间接寻址），存储器间接寻址）解：解题方法步骤同第解：解题方法步骤同第解：解题方法步骤同第解：解题方法步骤同第1111题。题。题。题。（1 1）“ADD RADD R2 2，R R4 4”指令的流程指令的流程指令的流程指令的流程图和全部微操作图和全部微操作图和全部微操作图和全部微操作控制信号控制信号控制信号控制信号如下：如下：如下：如下：*13.设CPU内部结构如图9.4所示，此外“ADD RADD R2 2，R R4 4”指令的流程图和全部微操作命令：指令的流程图和全部微操作命令：指令的流程图和全部微操作命令：指令的流程图和全部微操作命令：OP=OP=？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR ADDADD PCo，MARi1 R+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）MDRo，IRi*“ADD R2，R4”指令的流程图和全部微操作命令：R R2o2o，Y Yi iR R4o4o，MARMARi i1 1 R RMDRMDRo o，ALUALUi i，+Z Zo o，R R2i2i ADDADD R R2 2Y YZ ZR R2 2(Y)+(MDR)(Y)+(MDR)Z Z R R4 4MARMAR MMMM读读读读 *R2o，YiR4o，MARi1 RMDRo，A（2 2）SUB RSUB R1 1，mem mem指令流程图和全部微命令如下：指令流程图和全部微命令如下：指令流程图和全部微命令如下：指令流程图和全部微命令如下：I=1I=1？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR 转间址操作转间址操作转间址操作转间址操作 PCPCo o，MARMARi i1 1 R R+1+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）MDRMDRo o，IRIRi i*（2）SUB R1，mem指令流程图和全部微命令如下：IMDRMDRo o，MARMARi i1 1 R RR R1o1o，Y Yi iMDRMDRo o，ALUALUi i，Z Zo o，R R1i1i SUBSUB R R1 1Y YZ ZR R1 1(Y)(Y)(MDR)(MDR)Z Z 间址操作间址操作间址操作间址操作 mem(MDR)mem(MDR)MARMARMMMM读读读读 OP=?OP=?*MDRo，MARi1 RR1o，YiMD14.14.设单总线计算机结构如设单总线计算机结构如设单总线计算机结构如设单总线计算机结构如图图图图9.59.5所示，其中所示，其中所示，其中所示，其中MM为为为为主存，主存，主存，主存，XRXR为变址寄存器，为变址寄存器，为变址寄存器，为变址寄存器，EAREAR为有效地址寄存为有效地址寄存为有效地址寄存为有效地址寄存器，器，器，器，LATCHLATCH为锁存器。假设指令地址已存于为锁存器。假设指令地址已存于为锁存器。假设指令地址已存于为锁存器。假设指令地址已存于PCPC中，画出中，画出中，画出中，画出“LDA*DLDA*D”和和和和“SUB D(XR)SUB D(XR)”指令周指令周指令周指令周期信息流程图，并列出相应的控制信号序列。期信息流程图，并列出相应的控制信号序列。期信息流程图，并列出相应的控制信号序列。期信息流程图，并列出相应的控制信号序列。说明：说明：说明：说明：（1 1）“LDA*DLDA*D”指令字中指令字中指令字中指令字中*表示相对寻址，表示相对寻址，表示相对寻址，表示相对寻址，D D为相对位移量。为相对位移量。为相对位移量。为相对位移量。（2 2）“SUB SUB D(XR)”D(XR)”指令字中指令字中指令字中指令字中D D为形式地为形式地为形式地为形式地址。址。址。址。（3 3）寄存器的输入和输出均受控制信号控）寄存器的输入和输出均受控制信号控）寄存器的输入和输出均受控制信号控）寄存器的输入和输出均受控制信号控制，例如，制，例如，制，例如，制，例如，PCPCi i表示表示表示表示PCPC的输入控制信号，的输入控制信号，的输入控制信号，的输入控制信号，MDRMDRo o表示表示表示表示MDRMDR的输出控制信号。的输出控制信号。的输出控制信号。的输出控制信号。（4 4）凡是需要经过）凡是需要经过）凡是需要经过）凡是需要经过总线总线总线总线实现寄存器之间的实现寄存器之间的实现寄存器之间的实现寄存器之间的传送，需在流程图中注明，如传送，需在流程图中注明，如传送，需在流程图中注明，如传送，需在流程图中注明，如PCPCBusMARBusMAR，相，相，相，相应应的控制信号的控制信号的控制信号的控制信号为为PCPCo o和和和和MARMARi i。*14.设单总线计算机结构如图9.5所示，其中M为主存，XR（1 1）“LDA*DLDA*D”指令周期流程图及控制信号序列：指令周期流程图及控制信号序列：指令周期流程图及控制信号序列：指令周期流程图及控制信号序列：PCPCo o，MARMARi iR/-W=R/-W=R R（MARMAR、MDRMDR与与与与MM直连，故不需控制）直连，故不需控制）直连，故不需控制）直连，故不需控制）MDRMDRo o，IRIRi i +1+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）OP=OP=？PCBus MARM(MAR)MDRPC+1 PCMDR MDR Bus Bus IRIR LDALDA *（1）“LDA*D”指令周期流程图及控制信号序列：PCoPCPCo o，IRIRo o，+，EAREARi iEARoEARo，MARiMARiR/-W=RR/-W=RMDRMDRo o，ACCACCi iLDA LDA PC+D(IR)PC+D(IR)EAREARMDRMDRBus Bus ACCACCEAREARBusBusMARMAR M(MAR)M(MAR)MDRMDR*PCo，IRo，+，EARiEARo，MARiR/-（2 2）“SUB D(XR)SUB D(XR)”指令周期流程图及控制信号序列：指令周期流程图及控制信号序列：指令周期流程图及控制信号序列：指令周期流程图及控制信号序列：PCPCo o，MARMARi iR/-W=R/-W=R R（MARMAR、MDRMDR与与与与MM直连，故不需控制）直连，故不需控制）直连，故不需控制）直连，故不需控制）MDRMDRo o，IRIRi i +1+1（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，（图中未标出，可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）可与前一步并行）OP=OP=？PC Bus MARM(MAR)MDRPC+1 PCMDR MDR Bus Bus IRIR SUBSUB *（2）“SUB D(XR)”指令周期流程图及控制信号序列：XRXRo o，IRIRo o，+，EAREARi iEAREARo o，MARMARi iR/-W=RR/-W=RMDRMDRo o，ACCACCo o，KKi i=LATCHLATCHi iLATCHLATCHo o，ACCACCi iSUB SUB XR+D(IR)XR+D(IR)EAREARLATCHLATCHBusBusACCACCEAREARBusBusMARMAR M(MAR)M(MAR)MDRMDRACCACCMDRMDRLATCHLATCH*XRo，IRo，+，EARiEARo，MARiR/-