考点:指令流程图
解:流程图及各微操作信号序列如下图(最后的波浪号为公操作):
考点:时序产生器
解:根据题意,产生 5 个等间隔节拍脉冲,需要 5 个D触发器,其中 4 个作为移位寄存器,状态相继为 1000→1100→1110→1111→0000,因此输出 的逻辑表达式分别为:
因此,时序产生器的逻辑图见下:
考点:时序产生器
解:因为 的宽度为其他两个脉冲的 2 倍,因此共需要 4 个D触发器,状态相继为100→110→111→000,因此输出 的逻辑表达式分别为:
因此,时序产生器的逻辑图见下:
考点:微指令格式的编码表示法
解:由表格可知,相斥的微命令信号有:ai、bfj、eh 等,将互斥的微命令合并为 1 个字段,使用混合表示法:将ai、bfj、eh 分别合并为 1 个字段,因此控制字段如下:
考点:数据通路,指令集系统
解:(1)将 C、D 暂存器直接接在 ALU 的 A、B 两输入端,其余寄存器双向接到单总线上。设计数据通路图如下:
(2)根据(1)中的数据通路图,得到如下结果
考点:微指令格式
解:(1)因为控存容量为 512×48 位,因此一条微指令长度为 48 位,因为控制微程序转移的条件共 4 个,判别字段为 4 位;直接地址字段,则微命令字段
(2)微程序控制器逻辑框图如下:
考点:CPU 流水
解:(1)流水线的操作周期应该按各步操作的最大时间考虑,即100ns
(2)因为在第4步中才送结果,而第2步中进行取数,所以可以停顿2个周期,等前一条指令运算后进行取数操作
(2)可以采用专用通路技术,流水线不需要发生停顿
解:(1)使用流水处理的时空图:
(2)单位时间执行的指令数条/秒
(3)加速比