作业-第6章-讲解.ppt

第六章 习题 1.CPU结构如下图，其中一个累加器AC，一个状态寄存器和其他四个寄存器，各部分的连线表示数据通路，箭头表示信息传送方向，要求： （1）表明图中abcd四个寄存器的名称。 （2）简述指令从主存取指/数到控制器的数据通路。 主存储器M a b c ALU AC 状态寄存器 微操作信号 发生器 d +1 第六章 习题 （1）表明图中abcd四个寄存器的名称。 a : 和存储器连接、双向，存储器数据寄存器，即MDR b : 和存储器连接、单向，存储器地址寄存器，即MAR c : 和存储器连接，单向，输出到微操作信号发生器，即指令寄存器IR d : 输入来自IR，并且可以+1操作，程序计数器，即PC （2）简述指令从主存取指/数到控制器的数据通路。 取指令操作： PC内容→MAR，发出读命令； 读存储器内容→IR 取数据操作： 地址→MAR，发出读命令； 读存储器内容→MDR 第六章 习题 2.参照书上图（6.9），根据以下3条指令的执行过程，写出每条指令执行时的微指令和每个微指令中的微操作信号。 （1）JMP Disp （PC相对寻址） （2）Load rs, @rs1 （寄存器间接寻址） （3）ADD rs, rs1 （寄存器寻址） 第六章 习题 （1）JMP Disp （PC相对寻址） 操作描述：将指令（存放在IR中）disp域的内容送PC。分析CPU数据通路，只能利用ALU运算实现该功能。 需要2个机器周期：取指周期、修改PC周期 1、取指周期微操作 PC→AB; W/R#=0; M/IO#=1; DB→IR; PC+1 2、PC修改周期微操作 disp→ALU; ‘+’→ALU; ALU→PC 第六章 习题 （2）Load rs, @rs1 （寄存器间接寻址） 操作描述：存储器访问指令，存储器的地址由寄存器rs1给出，访问存储器之后的数据放入寄存器rs中。分析CPU数据通路，存储器地址计算，即将rs1寄存器内容送AR,访问存储器，读出结果在DR中，还需要将DR内容送寄存器rs中。 需要4个机器周期：取指周期、计算地址周期、读存储器周期、结果回送周期。 1、取指周期微操作 PC→AB; W/R#=0; M/IO#=1; DB→IR; PC+1 2、计算地址周期微操作 rs1→DR; (rs1)→ALU; ‘+’→ALU; ALU→AR 第六章 习题 3、存储器读周期微操作 AR→AB; W/R#=0; M/IO#=1; DB→DR 4、结果回送周期微操作 rs→GR; DR→ALU;‘+’→ALU; ALU→GR 第六章 习题 （3）ADD rs, rs1 （寄存器寻址） 操作描述：将rs内容和rs1内容相加，结果送rs。分析CPU数据通路，利用ALU运算实现该功能。 需要2个机器周期：取指周期、计算周期 1、取指周期微操作 PC→AB; W/R#=0; M/IO#=1; DB→IR; PC+1 2、PC修改周期微操作 rs→GR; (rs)→ALU; rs1→GR; (rs1)→ALU;‘+’→ALU; ALU→GR 第六章 习题 4.假设CPU每条指令机器周期的产生是由指令的类型决定，指令类型分2类，用变量AB表示，AB=00表示执行1周期, AB=01执行2周期，AB=1x表示执行4周期。周期状态00表示取指周期，01代表计算地址周期，10代表执行周期，11代表写回周期。现要求现设计实现该功能的逻辑电路（使用JK触发器）： （1）状态转移图 （2）功能表 （3）卡诺图 （4）逻辑电路 第六章 习题 （1）状态转移图 00 01 11 10 AB=00 AB≠00 AB=01 AB≠01 （2）功能表 设触发器状态为Q1，Q0。JK触发器JK输入端连接在一起，命名为： N=J1=K1, M=J0=K0 A B Q1 Q0 Q1‘ Q0‘ N M 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 x x x x 0 0 1 0 x x x x 0 0 1 1 x x x x 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 x X x x 0 1 1 1 x X x x 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 （3）卡诺图 x x x x x 1 1 1 1 00 01 1