计算机组成作业三次作业.doc

第三次作业： 第4章P112习题13 13. 某微机的指令格式如下所示： 15 10 9 8 7 0 OP X D OP：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 11B ∵X=11，D=23H，∴是相对寻址，有效地址 E=(PC)+D=1234H+23H=1257H （2）4444H = 010001 00B ∵X=00，D=44H，∴是直接寻址，有效地址 E=D=44H （3）1282H = 000100 10B ∵X=10，D=82H，∴是X2变址寻址，有效地址 E=(X2)+D=1122H+82H=11A4H （4）4321H = 010000 11B ∵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、25 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) PC→ARM→DR PC→AR M→DR DR→IR R2→AR R1→DR DR→M PCo, G, ARi R/W = R DRo, G, IRi R2o, G, ARi R1o, G, DRi R/W = W 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)) → R0 PC→ARM→DR PC→AR M→DR DR→IR R3→AR M→DR DR→R0 PCo, G, ARi R/W = R DRo, G, IRi R3o, G, ARi R/W = R DRo, G, R0i 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） S I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 WB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 MEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 EX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ID 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 IF 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 T 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 = 7.3MIPS 判断以下三组指令中各存在哪种类型的数据相关？ （1） I1 LAD R1, A ; M(A)?R1，M(A)是存储器单元 I2 ADD R2, R1 ; (R2) + (R1)?R2 （2） I3 ADD R3, R4 ; (R3) + (R4)?R3 I4 MUL R4, R5 ; (R4)×(R5)?R4 （3） I5 LAD R6, B ; M(B)?R6，M(B)是存储器单元 I6 MUL R6, R7 ; (R6)×(R7)?R6 解： （1）RAW （2）WAR （3）RAW / WAW