计算机组成原理课后答案第二版省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

控制单元设计控制单元设计第第 十十 章章第1页 1.1.假设响应中止时，要求将程序断点存在假设响应中止时，要求将程序断点存在假设响应中止时，要求将程序断点存在假设响应中止时，要求将程序断点存在堆栈堆栈堆栈堆栈内，而且采取内，而且采取内，而且采取内，而且采取软件方法软件方法软件方法软件方法寻找中止服务程序入口地址，寻找中止服务程序入口地址，寻找中止服务程序入口地址，寻找中止服务程序入口地址，试写出试写出试写出试写出中止隐指令中止隐指令中止隐指令中止隐指令微操作微操作微操作微操作及及及及节拍节拍节拍节拍安排。安排。安排。安排。解：设软件查询程序首址为解：设软件查询程序首址为解：设软件查询程序首址为解：设软件查询程序首址为0 0号号号号内存单元，则中内存单元，则中内存单元，则中内存单元，则中止隐指令微操作命令及节拍安排以下：止隐指令微操作命令及节拍安排以下：止隐指令微操作命令及节拍安排以下：止隐指令微操作命令及节拍安排以下：T0 0T0 0EINTEINT，SPSPMARMART1 PCT1 PCMDRMDR，0 0-W-W，SP+1SP+1SPSPT2 MDRT2 MDRMM（MARMAR）T3 T3 SPSPMARMAR T4T4 PSW PSWMDRMDR，0 0-W-W，SP+1SP+1SPSPT5T5 0 0PCPC，MDRMDRMM（MARMAR）因为题意中没有给出确切数据通路结构，故上因为题意中没有给出确切数据通路结构，故上因为题意中没有给出确切数据通路结构，故上因为题意中没有给出确切数据通路结构，故上述节拍分配方案述节拍分配方案述节拍分配方案述节拍分配方案并行性较低并行性较低并行性较低并行性较低。第2页 2.2.写出完成以下指令写出完成以下指令写出完成以下指令写出完成以下指令微操作及节拍微操作及节拍微操作及节拍微操作及节拍安排安排安排安排（包含取指操作）。（包含取指操作）。（包含取指操作）。（包含取指操作）。（1 1）指令）指令）指令）指令ADD R1ADD R1，X X完成将完成将完成将完成将R1R1存存存存放器内容和主存放器内容和主存放器内容和主存放器内容和主存X X单元内容相加，结果单元内容相加，结果单元内容相加，结果单元内容相加，结果存于存于存于存于R1R1操作。操作。操作。操作。（2 2）指令）指令）指令）指令ISZ XISZ X完成将主存完成将主存完成将主存完成将主存X X单元单元单元单元内容增内容增内容增内容增1 1，并依据其结果若为，并依据其结果若为，并依据其结果若为，并依据其结果若为0 0，则跳过，则跳过，则跳过，则跳过下一条指令执行。下一条指令执行。下一条指令执行。下一条指令执行。解：该题题意中解：该题题意中解：该题题意中解：该题题意中没有指定数据通路没有指定数据通路没有指定数据通路没有指定数据通路，所以排序前应先设定一下。在此设采取所以排序前应先设定一下。在此设采取所以排序前应先设定一下。在此设采取所以排序前应先设定一下。在此设采取单总线结构单总线结构单总线结构单总线结构CPUCPU数据通路，且数据通路，且数据通路，且数据通路，且ALUALU输入输入输入输入端设两个暂存器端设两个暂存器端设两个暂存器端设两个暂存器C C、D D（见（见（见（见1717题图）。并题图）。并题图）。并题图）。并设采取设采取设采取设采取同时控制同时控制同时控制同时控制，每七天期，每七天期，每七天期，每七天期3 3节拍：节拍：节拍：节拍：第3页 （1 1）指令）指令）指令）指令ADD R1ADD R1，X X微操作及微操作及微操作及微操作及节拍安排以下：节拍安排以下：节拍安排以下：节拍安排以下：取指周期：取指周期：取指周期：取指周期：T0 PC T0 PCMARMAR，1 1R R T1 PC+1T1 PC+1，M(MAR)M(MAR)MDRMDR T2 MDR T2 MDRIRIR，OP(IR)OP(IR)IDID 执行周期执行周期执行周期执行周期1 1：T0 X(IR)T0 X(IR)MARMAR，1 1R R T1 R1T1 R1C C，M(MAR)M(MAR)MDRMDR T2 MDR T2 MDRD D 执行周期执行周期执行周期执行周期2 2：T0 T0 T1 T1 T2 +T2 +，ALUALUR1R1第4页 （2 2）指令）指令）指令）指令ISZ XISZ X微操作及节拍安排微操作及节拍安排微操作及节拍安排微操作及节拍安排（取指周期同（取指周期同（取指周期同（取指周期同（1 1），略）：），略）：），略）：），略）：执行周期执行周期执行周期执行周期1 1：T0 X(IR)T0 X(IR)MARMAR，1 1R R T1 M(MAR)T1 M(MAR)MDRMDR T2 MDR T2 MDRC C 执行周期执行周期执行周期执行周期2 2：T0 T0 +1+1，ALUALUMDRMDR T1T1 0 0-W-W T2 MDR T2 MDRM(MAR)M(MAR)(PC+1)Z (PC+1)Z （设（设（设（设Z Z为结果为为结果为为结果为为结果为0 0标志）标志）标志）标志）该指令操作在一个执行周期做不完，该指令操作在一个执行周期做不完，该指令操作在一个执行周期做不完，该指令操作在一个执行周期做不完，所以安排了所以安排了所以安排了所以安排了两个两个两个两个执行周期。执行周期。执行周期。执行周期。第5页 3.3.按序写出按序写出按序写出按序写出以下程序所需全部微以下程序所需全部微以下程序所需全部微以下程序所需全部微操作命令及节拍安排。操作命令及节拍安排。操作命令及节拍安排。操作命令及节拍安排。指令地址指令地址指令地址指令地址指令指令指令指令300300301301302302303303304304LDA 306LDA 306ADD 307ADD 307BAN 304BAN 304STA 305STA 305 STP STP第6页 解：因为题意解：因为题意解：因为题意解：因为题意未明确要求未明确要求未明确要求未明确要求采取何种采取何种采取何种采取何种控制器结构，故仍按较简单组合逻辑时控制器结构，故仍按较简单组合逻辑时控制器结构，故仍按较简单组合逻辑时控制器结构，故仍按较简单组合逻辑时序关系安排节拍（单总线、同时控制，序关系安排节拍（单总线、同时控制，序关系安排节拍（单总线、同时控制，序关系安排节拍（单总线、同时控制，假设同上题）：假设同上题）：假设同上题）：假设同上题）：LDA 306 LDA 306 指令：指令：指令：指令：取指周期：取指周期：取指周期：取指周期：T0 PC T0 PCMARMAR，1 1R R T1 PC+1T1 PC+1，M(MAR)M(MAR)MDRMDR T2 MDR T2 MDRIRIR，OP(IR)OP(IR)IDID 执行周期：执行周期：执行周期：执行周期：T0 306(IR)T0 306(IR)MARMAR，1 1R R T1 M(MAR)T1 M(MAR)MDRMDR T2 MDR T2 MDRACAC第7页 ADD 307 ADD 307 指令：指令：指令：指令：取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。执行周期执行周期执行周期执行周期1 1：T0 307(IR)T0 307(IR)MARMAR，1 1R R T1 M(MAR)T1 M(MAR)MDRMDR，ACACC C T2 MDR T2 MDRD D 执行周期执行周期执行周期执行周期2 2：T0 T0 T1 T1 T2 +T2 +，ALUALUACAC BAN 304 BAN 304 指令：指令：指令：指令：取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。执行周期：执行周期：执行周期：执行周期：（设（设（设（设N N为结果为负标志）为结果为负标志）为结果为负标志）为结果为负标志）T0 T0 T1 T1 T2T2 N304(IR)N304(IR)PCPC第8页 STA 305 STA 305 指令：指令：指令：指令：取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。执行周期：执行周期：执行周期：执行周期：T0 305(IR)T0 305(IR)MARMAR T1 ACT1 ACMDRMDR，0 0-W -W T2 MDR T2 MDRM(MAR)M(MAR)STP STP 指令：指令：指令：指令：取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。取指周期：同上。执行周期：执行周期：执行周期：执行周期：T0 T0 T1 T1 T2 0T2 0GG （GG为停机标志。）为停机标志。）为停机标志。）为停机标志。）第9页 6.6.已知已知已知已知带返转指令带返转指令带返转指令带返转指令含义以下列图含义以下列图含义以下列图含义以下列图所表示，写出机器在完成带返转指令所表示，写出机器在完成带返转指令所表示，写出机器在完成带返转指令所表示，写出机器在完成带返转指令时，取指阶段和执行阶段所需时，取指阶段和执行阶段所需时，取指阶段和执行阶段所需时，取指阶段和执行阶段所需全部全部全部全部微微微微操作及节拍安排。操作及节拍安排。操作及节拍安排。操作及节拍安排。主程序主程序主程序主程序 子程序子程序子程序子程序MM 带返转带返转带返转带返转KKM+1M+1JMP I KJMP I KKKK+1K+1间址特征间址特征间址特征间址特征第10页 解：解：解：解：假设同上题，假设同上题，假设同上题，假设同上题，仍按组合逻辑、仍按组合逻辑、仍按组合逻辑、仍按组合逻辑、单总线、同时控制安排，带返转指令单总线、同时控制安排，带返转指令单总线、同时控制安排，带返转指令单总线、同时控制安排，带返转指令全部微操作及节拍以下：全部微操作及节拍以下：全部微操作及节拍以下：全部微操作及节拍以下：取指周期：取指周期：取指周期：取指周期：T0 PC T0 PCMARMAR，1 1R R （注：（注：（注：（注：MMMARMAR）T1 PC+1T1 PC+1，M(MAR)M(MAR)MDRMDR T2 MDR T2 MDRIRIR，OP(IR)OP(IR)IDID 执行周期：执行周期：执行周期：执行周期：T0 T0 K(IR)K(IR)MARMAR T1 T1 PCPCMDRMDR，0 0-w -w （注：（注：（注：（注：M+1M+1MDRMDR）T2 MDR T2 MDRM(MAR)M(MAR)K+1 K+1PCPC第11页 12.12.能否说水平型微指令就是能否说水平型微指令就是能否说水平型微指令就是能否说水平型微指令就是直接直接直接直接编码微指令编码微指令编码微指令编码微指令，为何？，为何？，为何？，为何？解：解：解：解：不能说水平型微指令就是直不能说水平型微指令就是直不能说水平型微指令就是直不能说水平型微指令就是直接编码微指令接编码微指令接编码微指令接编码微指令，因为符合水平型微指，因为符合水平型微指，因为符合水平型微指，因为符合水平型微指令特征微指令都属于水平型微指令，令特征微指令都属于水平型微指令，令特征微指令都属于水平型微指令，令特征微指令都属于水平型微指令，常见有：直接编码、字段直接编码、常见有：直接编码、字段直接编码、常见有：直接编码、字段直接编码、常见有：直接编码、字段直接编码、字段间接编码，及混合编码等。字段间接编码，及混合编码等。字段间接编码，及混合编码等。字段间接编码，及混合编码等。直接直接直接直接编码微指令只是最经典一个。编码微指令只是最经典一个。编码微指令只是最经典一个。编码微指令只是最经典一个。第12页 15.15.设控制存放器容量为设控制存放器容量为设控制存放器容量为设控制存放器容量为5125124848位位位位，微程序可在整个控存空间实现转移，微程序可在整个控存空间实现转移，微程序可在整个控存空间实现转移，微程序可在整个控存空间实现转移，而控制微程序转移条件共有而控制微程序转移条件共有而控制微程序转移条件共有而控制微程序转移条件共有4 4个个个个（采取（采取（采取（采取直接控制直接控制直接控制直接控制），微指令格式以下：），微指令格式以下：），微指令格式以下：），微指令格式以下：操作控制操作控制操作控制操作控制转移条件转移条件转移条件转移条件下地址下地址下地址下地址操作控制操作控制操作控制操作控制次序控制次序控制次序控制次序控制 试问微指令中试问微指令中试问微指令中试问微指令中三个字段三个字段三个字段三个字段分别为多少分别为多少分别为多少分别为多少位？位？位？位？解：微指令各字段位数分配以下：解：微指令各字段位数分配以下：解：微指令各字段位数分配以下：解：微指令各字段位数分配以下：35 4 935 4 9操作控制操作控制操作控制操作控制转转转转 移移移移 条条条条 件件件件下地址下地址下地址下地址操作控制操作控制操作控制操作控制次序控制次序控制次序控制次序控制 该微指令格式为该微指令格式为该微指令格式为该微指令格式为水平型微指令水平型微指令水平型微指令水平型微指令。第13页 19.19.假设机器假设机器假设机器假设机器主要部件主要部件主要部件主要部件有：程序计数有：程序计数有：程序计数有：程序计数器器器器PCPC，指令存放器，指令存放器，指令存放器，指令存放器IRIR，通用存放器，通用存放器，通用存放器，通用存放器R R0 0、R R1 1、R R2 2、R R3 3，暂存器，暂存器，暂存器，暂存器C C、D D，ALUALU，移位，移位，移位，移位器，存放器地址存放器器，存放器地址存放器器，存放器地址存放器器，存放器地址存放器MARMAR，存放器数，存放器数，存放器数，存放器数据存放器据存放器据存放器据存放器MDRMDR及存放矩阵及存放矩阵及存放矩阵及存放矩阵MM。（1 1）要求采取）要求采取）要求采取）要求采取单总线结构单总线结构单总线结构单总线结构画出包含画出包含画出包含画出包含上述部件上述部件上述部件上述部件硬件框图硬件框图硬件框图硬件框图，并注明数据流动方，并注明数据流动方，并注明数据流动方，并注明数据流动方向。向。向。向。（2 2）画出）画出）画出）画出ADDADD（R R1 1），（），（），（），（R R2 2）指令指令指令指令在取指阶段和执行阶段在取指阶段和执行阶段在取指阶段和执行阶段在取指阶段和执行阶段信息流程图信息流程图信息流程图信息流程图。R R1 1存放器存放源操作数地址，存放器存放源操作数地址，存放器存放源操作数地址，存放器存放源操作数地址，R R2 2存放器存存放器存存放器存存放器存放目标操作数地址。放目标操作数地址。放目标操作数地址。放目标操作数地址。（3 3）写出对应该流程图所需全部）写出对应该流程图所需全部）写出对应该流程图所需全部）写出对应该流程图所需全部微微微微操作命令操作命令操作命令操作命令。第14页 解：解：解：解：（1 1）采取）采取）采取）采取单总线结构单总线结构单总线结构单总线结构CPUCPU硬件框图以下：硬件框图以下：硬件框图以下：硬件框图以下：R/-WR/-WP PC CMMA AR RMMD DR RR R3 3D D移移移移位位位位器器器器I IR RMMA AL LU U单总线（单总线（单总线（单总线（BUSBUS）R R2 2R R1 1R R0 0C C+1+1图中，数据流动方向如图中，数据流动方向如图中，数据流动方向如图中，数据流动方向如箭头箭头箭头箭头所表示。所表示。所表示。所表示。L LD DR R第15页（2 2）ADDADD（R R1 1），（），（），（），（R R2 2）（3 3）对应该流程图所）对应该流程图所）对应该流程图所）对应该流程图所 指令流程图以下：指令流程图以下：指令流程图以下：指令流程图以下：需全部微操作命令。需全部微操作命令。需全部微操作命令。需全部微操作命令。OP=OP=？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR ADDADDPCo，MARi1 R+1（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第16页R1o，MARi1 R MDRo，CiR2o，MARi1 RMDRo，Di ADDADD R R1 1MARMARMDRMDRC C MM读读R R2 2MARMAR MM读读 MDRMDRD D B B第17页+，D，MDRi0-W公操作公操作（C C）+（D D）MDRMDR MM写写B B 第18页 20.20.假设机器主要部件同上题，假设机器主要部件同上题，假设机器主要部件同上题，假设机器主要部件同上题，外外外外加一个控制门加一个控制门加一个控制门加一个控制门GG。（1 1）要求采取）要求采取）要求采取）要求采取双总线结构双总线结构双总线结构双总线结构（每组（每组（每组（每组总线数据流动方向是总线数据流动方向是总线数据流动方向是总线数据流动方向是单向单向单向单向），画出包含），画出包含），画出包含），画出包含上述部件硬件框图，并注明数据流动方上述部件硬件框图，并注明数据流动方上述部件硬件框图，并注明数据流动方上述部件硬件框图，并注明数据流动方向。向。向。向。（2 2）画出）画出）画出）画出SUB RSUB R1 1，R R3 3完成完成完成完成（R R1 1）-（R R3 3）R R1 1操作指令周期信息流程操作指令周期信息流程操作指令周期信息流程操作指令周期信息流程图（假设指令地址已放在图（假设指令地址已放在图（假设指令地址已放在图（假设指令地址已放在PCPC中），并中），并中），并中），并列出对应列出对应列出对应列出对应微操作控制信号序列。微操作控制信号序列。微操作控制信号序列。微操作控制信号序列。第19页 解：解：解：解：（1 1）双总线结构双总线结构双总线结构双总线结构CPUCPU硬件框图以下硬件框图以下硬件框图以下硬件框图以下：图中，数据流动方向如图中，数据流动方向如图中，数据流动方向如图中，数据流动方向如箭头箭头箭头箭头所表示。所表示。所表示。所表示。R/-WR/-WP PC CMMA AR RMMD DR RR R3 3移移移移位位位位器器器器I IR RMMA AL LU UA A总线总线总线总线R R0 0C C+1+1GGB B总线总线总线总线R R1 1R R2 2L L D D R RD D第20页 （2 2）SUB R SUB R1 1，R R3 3指令周期流程图以下：指令周期流程图以下：指令周期流程图以下：指令周期流程图以下：OP=OP=？PCMARMM读读PC+1 PCMDR MDR IRIR SUBSUBPCo，G，MARi1 R+1（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，G，IRi 第21页R1o，G，CiR3o，G，Di-，D，G，R1i SUBSUB R R1 1C C （C C）-（D D）R R1 1 R R3 3D D 第22页 21.21.下表给出下表给出下表给出下表给出8 8条微指令条微指令条微指令条微指令I I1 1II8 8及所及所及所及所包含微命令控制信号，设计微指令操包含微命令控制信号，设计微指令操包含微命令控制信号，设计微指令操包含微命令控制信号，设计微指令操作控制字段格式，要求作控制字段格式，要求作控制字段格式，要求作控制字段格式，要求所使用控制位所使用控制位所使用控制位所使用控制位最少最少最少最少，而且保持微指令本身内在，而且保持微指令本身内在，而且保持微指令本身内在，而且保持微指令本身内在并行并行并行并行性性性性。微指令微指令微指令微指令|所含微命令I I1 1I I2 2I I3 3I I4 4I I5 5I I6 6I I7 7I I8 8a b c d ea b c d ea d f ga d f gb hb hc cc e g ic e g ia h ja h jc d hc d ha b ha b h第23页 解：为使设计出微指令操作控制字段最短，而且解：为使设计出微指令操作控制字段最短，而且解：为使设计出微指令操作控制字段最短，而且解：为使设计出微指令操作控制字段最短，而且保持微指令本身内在并行性，应采取保持微指令本身内在并行性，应采取保持微指令本身内在并行性，应采取保持微指令本身内在并行性，应采取混合编码法混合编码法混合编码法混合编码法。首。首。首。首先找出互斥微命令组，为便于分析，将微命令表重画先找出互斥微命令组，为便于分析，将微命令表重画先找出互斥微命令组，为便于分析，将微命令表重画先找出互斥微命令组，为便于分析，将微命令表重画以下：以下：以下：以下：微指令微指令微指令微指令|所含微命令a ab bc cd de ef f g gh hi ij jI I1 1 I I2 2 I I3 3 I I4 4 I I5 5 I I6 6 I I7 7 I I8 8 第24页 由表中微命令分布情况可看出：由表中微命令分布情况可看出：由表中微命令分布情况可看出：由表中微命令分布情况可看出：a a、b b、c c、d d、e e微微微微命令并行性太高，所以不能放在同一字段中。另外，命令并行性太高，所以不能放在同一字段中。另外，命令并行性太高，所以不能放在同一字段中。另外，命令并行性太高，所以不能放在同一字段中。另外，由分析可知，在由分析可知，在由分析可知，在由分析可知，在2 2、3 3、4 4分组互斥组中，分组互斥组中，分组互斥组中，分组互斥组中，3 3个一组微命个一组微命个一组微命个一组微命令互斥组对控制位压缩作用最显著令互斥组对控制位压缩作用最显著令互斥组对控制位压缩作用最显著令互斥组对控制位压缩作用最显著。所以，应尽可能。所以，应尽可能。所以，应尽可能。所以，应尽可能多找出多找出多找出多找出3 3个一组互斥组。现找出互斥组有：个一组互斥组。现找出互斥组有：个一组互斥组。现找出互斥组有：个一组互斥组。现找出互斥组有：cfjcfj，dijdij，efhefh，fhifhi，bgjbgj，ehjehj，efjefj等等。等等。等等。等等。从中找出从中找出从中找出从中找出互不相重互斥组互不相重互斥组互不相重互斥组互不相重互斥组有两个：有两个：有两个：有两个：dijdij，efhefh。则：。则：。则：。则：微指令操作控制字段格式安排以下：微指令操作控制字段格式安排以下：微指令操作控制字段格式安排以下：微指令操作控制字段格式安排以下：1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2a ab bc cg gdijdijefhefh顺顺顺顺 序序序序 控控控控 制制制制 字字字字 段段段段操作控制字段操作控制字段操作控制字段操作控制字段第25页 各字段编码分配以下：各字段编码分配以下：各字段编码分配以下：各字段编码分配以下：a a 0 0 无操作无操作无操作无操作；b b 0 0 无操作无操作无操作无操作；1 a 1 a微命令；微命令；微命令；微命令；1 b 1 b微命令微命令微命令微命令c c 0 0 无操作无操作无操作无操作；g g 0 0 无操作无操作无操作无操作；1 c 1 c微命令；微命令；微命令；微命令；1 g 1 g微命令微命令微命令微命令dij dij 00 00 无操作无操作无操作无操作；efh efh 00 00 无操作无操作无操作无操作；01 d 01 d微命令；微命令；微命令；微命令；01 e 01 e 10 i10 i微命令；微命令；微命令；微命令；10 f 10 f 11 j11 j微命令；微命令；微命令；微命令；11 h 11 h 注：每组都应为注：每组都应为注：每组都应为注：每组都应为“无操作无操作无操作无操作”留一个编码。留一个编码。留一个编码。留一个编码。与采取直接控制法与采取直接控制法与采取直接控制法与采取直接控制法比较比较比较比较：直接控制法：直接控制法：直接控制法：直接控制法：1010个微命令需个微命令需个微命令需个微命令需1010位位位位操作控操作控操作控操作控制位；制位；制位；制位；本方案：本方案：本方案：本方案：1010个微命令需个微命令需个微命令需个微命令需8 8位位位位操作控制位，操作控制位，操作控制位，操作控制位，压缩了压缩了压缩了压缩了2 2位位位位。第26页 22.22.22.22.设有一设有一设有一设有一运算器通路运算器通路运算器通路运算器通路以下列图所以下列图所以下列图所以下列图所表示（见教材表示（见教材表示（见教材表示（见教材423423423423页），假设操作数页），假设操作数页），假设操作数页），假设操作数a a a a和和和和b b b b（均为补码）分别放在通用存放器（均为补码）分别放在通用存放器（均为补码）分别放在通用存放器（均为补码）分别放在通用存放器R R R R2 2 2 2和和和和R R R R3 3 3 3中，中，中，中，ALUALUALUALU有有有有+、-、M M M M（传送）三种操作（传送）三种操作（传送）三种操作（传送）三种操作功效，移位器可实现功效，移位器可实现功效，移位器可实现功效，移位器可实现左移、右移和直送左移、右移和直送左移、右移和直送左移、右移和直送功效。功效。功效。功效。指出指出指出指出相容性相容性相容性相容性微操作和微操作和微操作和微操作和相斥性相斥性相斥性相斥性微微微微操作。操作。操作。操作。采取采取采取采取字段直接编码方式字段直接编码方式字段直接编码方式字段直接编码方式设计适设计适设计适设计适合于此运算器微指令格式。合于此运算器微指令格式。合于此运算器微指令格式。合于此运算器微指令格式。画出计算画出计算画出计算画出计算2(a+b)R2(a+b)R2(a+b)R2(a+b)R3 3 3 3微程序流程微程序流程微程序流程微程序流程图图图图，试问执行周期需用几条微指令？，试问执行周期需用几条微指令？，试问执行周期需用几条微指令？，试问执行周期需用几条微指令？按设计微指令格式，写出满足按设计微指令格式，写出满足按设计微指令格式，写出满足按设计微指令格式，写出满足要求要求要求要求微代码微代码微代码微代码。第27页第28页解：解：解：解：相斥性微操作有：相斥性微操作有：相斥性微操作有：相斥性微操作有：移位器传送类移位器传送类移位器传送类移位器传送类3 3 3 3个个个个：R R R R、L L L L、V V V V；ALU ALU ALU ALU操作类操作类操作类操作类3 3 3 3个个个个：+、-、M M M M；A A A A选通门控制类选通门控制类选通门控制类选通门控制类4 4 4 4个个个个：MDRAMDRAMDRAMDRA、R R R R1 1 1 1AAAA、R R R R2 2 2 2AAAA、R R R R3 3 3 3AAAA；B B B B选通门控制类选通门控制类选通门控制类选通门控制类7 7 7 7个个个个：PCBPCBPCBPCB、R R R R1 1 1 1BBBB、-R-R-R-R1 1 1 1BBBB、R R R R2 2 2 2BBBB、-R-R-R-R2 2 2 2BBBB、R R R R3 3 3 3BBBB、-R-R-R-R3 3 3 3BBBB；注：因为注：因为注：因为注：因为ALUAALUAALUAALUA、B B B B两端有可能同时需要存放器输出，两端有可能同时需要存放器输出，两端有可能同时需要存放器输出，两端有可能同时需要存放器输出，且同一存放器输出可能作源操作数使用，而输入又可能且同一存放器输出可能作源操作数使用，而输入又可能且同一存放器输出可能作源操作数使用，而输入又可能且同一存放器输出可能作源操作数使用，而输入又可能接收运算结果，所以存放器输入输出操作组成接收运算结果，所以存放器输入输出操作组成接收运算结果，所以存放器输入输出操作组成接收运算结果，所以存放器输入输出操作组成不完全互不完全互不完全互不完全互斥关系斥关系斥关系斥关系，分组情况可视设计需要而定。，分组情况可视设计需要而定。，分组情况可视设计需要而定。，分组情况可视设计需要而定。相容性微操作有：相容性微操作有：相容性微操作有：相容性微操作有：ALUALUALUALU任一操作与任一操作与任一操作与任一操作与+1+1+1+1操作相容；操作相容；操作相容；操作相容；存放器存放器存放器存放器输入类输入类输入类输入类操作相相互容；操作相相互容；操作相相互容；操作相相互容；移位器、移位器、移位器、移位器、ALUALUALUALU、A A A A、B B B B选通门、存放器五大部件操作在选通门、存放器五大部件操作在选通门、存放器五大部件操作在选通门、存放器五大部件操作在部件之间相相互容。部件之间相相互容。部件之间相相互容。部件之间相相互容。第29页 采取字段直接编译法设计微指令格式时，可按采取字段直接编译法设计微指令格式时，可按采取字段直接编译法设计微指令格式时，可按采取字段直接编译法设计微指令格式时，可按中找出互斥类分组，并考虑和全部微操作相容微命令中找出互斥类分组，并考虑和全部微操作相容微命令中找出互斥类分组，并考虑和全部微操作相容微命令中找出互斥类分组，并考虑和全部微操作相容微命令需单独设组，则微指令操作控制字段格式以下：需单独设组，则微指令操作控制字段格式以下：需单独设组，则微指令操作控制字段格式以下：需单独设组，则微指令操作控制字段格式以下：19 019 019 019 0A BA BA BA B C C C C D D D D E F G E F G E F G E F G H I J K H I J K H I J K H I J K3 3 2 2 1 3 2 1 1 1 13 3 2 2 1 3 2 1 1 1 13 3 2 2 1 3 2 1 1 1 13 3 2 2 1 3 2 1 1 1 1各字段编码分配以下：各字段编码分配以下：各字段编码分配以下：各字段编码分配以下：A A A A组组组组（A A A A选通门控制）：选通门控制）：选通门控制）：选通门控制）：000 000 000 000无操作；无操作；无操作；无操作；100MDRA 100MDRA 100MDRA 100MDRA；110R 110R 110R 110R2 2 2 2AAAA；101R 101R 101R 101R1 1 1 1AAAA；111R 111R 111R 111R3 3 3 3AAAA；B B B B组组组组（B B B B选通门控制）：选通门控制）：选通门控制）：选通门控制）：000 000 000 000无操作；无操作；无操作；无操作；100R 100R 100R 100R2 2 2 2BBBB；001PCB 001PCB 001PCB 001PCB；101-R 101-R 101-R 101-R2 2 2 2B B B B；010R 010R 010R 010R1 1 1 1BBBB；110R 110R 110R 110R3 3 3 3B B B B；011-R 011-R 011-R 011-R1 1 1 1BBBB；111-R 111-R 111-R 111-R3 3 3 3BBBB；第30页C C C C组组组组（ALUALUALUALU操作）：操作）：操作）：操作）：00 00 00 00无操作；无操作；无操作；无操作；10+10+10+10+；01 M 01 M 01 M 01 M；11-11-11-11-；D D D D组组组组（移位器传送）：（移位器传送）：（移位器传送）：（移位器传送）：00000000无操作；无操作；无操作；无操作；10 R10 R10 R10 R；01 V 01 V 01 V 01 V；11 L 11 L 11 L 11 L；E E E E组组组组（+1+1+1+1）：）：）：）：0 0 0 0无操作；无操作；无操作；无操作；1+1 1+1 1+1 1+1；F F F F组组组组（存放器输出（存放器输出（存放器输出（存放器输出B B B B）：）：）：）：000000000000无操作；无操作；无操作；无操作；100R100R100R100R2out2out2out2out；001PC 001PC 001PC 001PCoutoutoutout；101-R 101-R 101-R 101-R2out2out2out2out ；010R 010R 010R 010R1out1out1out1out；110R 110R 110R 110R3out3out3out3out 011-R 011-R 011-R 011-R1out1out1out1out；111-R111-R111-R111-R3out3out3out3out G G G G组组组组（存放器输出（存放器输出（存放器输出（存放器输出A A A A）：）：）：）：00000000无操作；无操作；无操作；无操作；10R10R10R10R2out2out2out2out；01R 01R 01R 01R1out1out1out1out；11R 11R 11R 11R3out3out3out3out；H H H H组组组组（R1R1R1R1输入）：输入）：输入）：输入）：0 0 0 0无操作；无操作；无操作；无操作；1R 1R 1R 1R1in1in1in1in；I I I I组组组组（R2R2R2R2输入）：输入）：输入）：输入）：0 0 0 0无操作；无操作；无操作；无操作；1R 1R 1R 1R2in2in2in2in；J J J J组组组组（R3R3R3R3输入）：输入）：输入）：输入）：0000无操作；无操作；无操作；无操作；1R 1R 1R 1R3in3in3in3in；K K K K组组组组（PCPCPCPC输入）：输入）：输入）：输入）：0000无操作；无操作；无操作；无操作；1PC 1PC 1PC 1PCinininin；第31页 因为题意只给出运算器通路，故取指周期微程序因为题意只给出运算器通路，故取指周期微程序因为题意只给出运算器通路，故取指周期微程序因为题意只给出运算器通路，故取指周期微程序段省略。则计算段省略。则计算段省略。则计算段省略。则计算2(a+b)R2(a+b)R2(a+b)R2(a+b)R3 3 3 3指令执行周期微程序流程指令执行周期微程序流程指令执行周期微程序流程指令执行周期微程序流程图以下：图以下：图以下：图以下：采取上述微指令格式时，实现此微程序流程只采取上述微指令格式时，实现此微程序流程只采取上述微指令格式时，实现此微程序流程只采取上述微指令格式时，实现此微程序流程只需需需需一条微指令一条微指令一条微指令一条微指令既可。既可。既可。既可。第32页 按所设计微指令格式，此微程序流程所用微指按所设计微指令格式，此微程序流程所用微指按所设计微指令格式，此微程序流程所用微指按所设计微指令格式，此微程序流程所用微指令对应微代码以下：令对应微代码以下：令对应微代码以下：令对应微代码以下：110 110110 110110 110110 11010 11 010 11 010 11 010 11 0 110 10 0 0 1 0110 10 0 0 1 0110 10 0 0 1 0110 10 0 0 1 0 讨论：讨论：讨论：讨论：本题给出运算器通路很靠近实机，所以本题给出运算器通路很靠近实机，所以本题给出运算器通路很靠近实机，所以本题给出运算器通路很靠近实机，所以通路中微命令间相容相斥关系就比较复杂。较难判通路中微命令间相容相斥关系就比较复杂。较难判通路中微命令间相容相斥关系就比较复杂。较难判通路中微命令间相容相斥关系就比较复杂。较难判断是存放器输入输出类微命令之间互斥关系，本题断是存放器输入输出类微命令之间互斥关系，本题断是存放器输入输出类微命令之间互斥关系，本题断是存放器输入输出类微命令之间互斥关系，本题中这类关系并没有限死，这就给我们微指令格式设中这类关系并没有限死，这就给我们微指令格式设中这类关系并没有限死，这就给我们微指令格式设中这类关系并没有限死，这就给我们微指令格式设计带来了一定灵活性。尽管如此，设计标准仍需坚计带来了一定灵活性。尽管如此，设计标准仍需坚计带来了一定灵活性。尽管如此，设计标准