第5章习题参考答案.doc

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第 5 章习题参考答案

1．请在括号内填入适当答案。在CPU 中：

(1)保存当前正在执行的指令的寄存器是（IR）；

(2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是（AR）

(3)算术逻辑运算结果通常放在（DR）和（通用寄存器）。

2．参见图 5.15 的数据通路。画出存数指令“STO Rl ，(R2) ”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl 的内容传送至 (R2) 为地址的主存单元中。标出各微

操作信号序列。

解：

STO R1, (R2) 的指令流程图及为操作信号序列如下：

STO R1, (R2)

(PC) → AR PC O, G, AR i

(M) → DR R/W=R

(DR) → IR DR O, G, IR i

(R2) →AR R2O, G, AR i

(R1) →DR R1O, G, DR i

(DR) → M R/W=W

~

3．参见图 5.15 的数据通路，画出取数指令“LAD(R3) ，R0 ”的指令周期流程图，其含义是将 (R3) 为地址主存单元的内容取至寄存器R2 中，标出各微操作控制信号序列。

解：

LAD R3, (R0)的指令流程图及为操作信号序列如下：

LAD (R3), R0

(PC) → AR

PC+1PC O, G, AR i

(M) → DR R/W=R

(DR) → IR DR O, G, IR i

(R3) →AR R3O, G, AR i

(M) → DR R/W=R

(DR) →R0DR O, G, R0i

~

4．假设主脉冲源频率为10MHz ，要求产生 5 个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。

解：

5．如果在一个CPU 周期中要产生 3 个节拍脉冲； T l＝200ns ， T2 =400ns ，T3 =200ns ，试画出时序产生器逻辑图。

解：取节拍脉冲T l、 T2、T3的宽度为时钟周期或者是时钟周期的倍数即可。所

以取时钟源提供的时钟周期为200ns ，即，其频率为 5MHz. ；由于要输出 3 个

节拍脉冲信号，而T3的宽度为 2 个时钟周期，也就是一个节拍电位的时间是 4

个时钟周期，所以除了 C 4外，还需要 3 个触发器—— C l、C 2、 C 3；并令

T1C1 C 2；T1C2C3； T3C1 C3，由此可画出逻辑电路图如下：

6．假设某机器有80 条指令，平均每条指令由 4 条微指令组成，其中有一条取

指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32 位，请估算控制存储器容量。

解：80 条指令，平均每条指令由 4 条微指令组成，其中有一条公用微指令，所

以总微指令条数为80(4-1)+1=241条微指令，每条微指令32 位，所以控存容量为： 241 32 位

7．某 ALU 器件是用模式控制码M S 3 S 2 S1 C 来控制执行不同的算术运算和逻

辑操作。下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y 为二进制变量，φ为 0

或 l 任选。

试以指令码 (A，B ，H，D ，E，F，G)为输入变量，写出控制参数M ，S3，S2，S l， C 的逻辑表达式。

指令码M S3 S2 S1 C

A, B 0 0 1 1 0

H, D 0 1 1 0 1

E 0 0 1 0 y

F 0 1 1 1 y

G 1 0 1 1

解：

由表可列如下逻辑方程

M=G

S3 =H+D+F

S2 =A+B+D+H+E+F+G

S1 =A+B+F+G

C=H+D+Ey+Fy

8．某机有 8 条微指令 I 1— I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。a— j 分别对应 10 种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段仅限为8位，请安排微指令的控制字段格式。

微指令a b c d e f g h i j

I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

解：因为有 10 种不同性质的微命令信号，如果采用直接表示法则需要10 位控制字段，现控制字段仅限于8 位，那么，为了压缩控制字段的长度，必须设法

把一个微指令周期中的互斥性微命令组合在一个小组中，进行分组译码。

经分析， (e,f,h) 和(b,i,j) 、或 (d,i,j) 和 (e,f,h) 、或 (g,b,j) 和(i,f,h) 均是不可能同时出现的互斥信号，所以可将其通过2:4 译码后输出三个微命令信号 (00 表示该组所有的微命令均无效)，而其余四个微命令信号用直接表示方式。因此可用下

面的格式安排控制字段。

e f h b i j

a c d g X X X X

或：

e f h d i j

a b c g X X X X

或：

f h i b

g j

a c d e X X X X

9．微地址转移逻辑表达式如下：

μA8 = P 1· IR 6·T 4

μA7 = P 1· IR 5·T 4

μA6 = P 2· C·T4

其中μA8—μA 6为微地址寄存器相应位， P1和 P2为判别标志，C 为进位标志， IR 5

和 IR 6为指令寄存器的相应位， T4为时钟周期信号。说明上述逻辑表达式的含

义，画出微地址转移逻辑图。

解：

μA8 = P 1·IR 6·T 4表示微地址的第8 位在 P1有效时，用 IR 6设置

μA7 = P 1·IR 5·T 4表示微地址的第7 位在 P1有效时，用 IR 5设置

μA6 = P 2·C·T4表示微地址的第 6 位在 P2有效时，用进位标志 C 设置，

地址转移逻辑图如下：