《計(jì)算機(jī)組成原理》習(xí)題課：提高題1-6章

2.2A你知道有幾種進(jìn)位鏈電路？各有什么特點(diǎn)？若機(jī)器字長為32位，畫出最快的一種進(jìn)位鏈框圖，并在框圖中標(biāo)出每一個(gè)進(jìn)位的名稱。2.3B設(shè)寄存器位數(shù)為16位（含一位符號(hào)位），若機(jī)器完成一次加法和移位各需100ns，則實(shí)現(xiàn)Booth算法最多需多少ns?實(shí)現(xiàn)補(bǔ)碼除法時(shí)，若將上商和移位同時(shí)進(jìn)行，則供需多少ns?2.4B64位的全加器，以4位為一組，16位為一大組，大組內(nèi)包含4個(gè)小組。設(shè)與非門的級(jí)延遲時(shí)間為20ns,與或非門的級(jí)延遲時(shí)間為30ns。當(dāng)Gi(Gi=AiBi)和Pi(Pi=Ai+Bi)形成后，采用單重分組跳躍進(jìn)位鏈和雙重分組跳躍進(jìn)位鏈，產(chǎn)生全部進(jìn)位的時(shí)間分別為多少ns？1

答：通常并行進(jìn)位鏈有單重分組和雙重分組兩種實(shí)現(xiàn)方案。單重分組跳躍進(jìn)位就是將n位全加器分成若干組，小組內(nèi)的進(jìn)位同時(shí)產(chǎn)生，小組與小組之間采用串行進(jìn)位，這種進(jìn)位又有組內(nèi)并行、組間串行之稱。如果將16位的全加器按4位一組分組（即4個(gè)74181形成的16位全加器），它們是組內(nèi)并行，組間串行便可得單重分組跳躍進(jìn)位鏈框圖。雙重分組跳躍進(jìn)位鏈就是將n位全加器分成幾個(gè)大組，每個(gè)大組又包含幾個(gè)小組，，而每個(gè)大組內(nèi)所包含的各個(gè)小組的最高進(jìn)位是同時(shí)形成的，大組與大組間采用串行進(jìn)位。因各小組最高進(jìn)位是同時(shí)形成的，，小組內(nèi)的其它進(jìn)位也是同時(shí)形成的，，故有小組內(nèi)并行、小組兼并型、大組間串行之稱。如使用8個(gè)74181和兩個(gè)74182芯片構(gòu)成的32位并行加法器。兩個(gè)74182之間是串型的。詳見高等教育出版社出版唐朔非編著的計(jì)算機(jī)組成原理。2

2.5B64位的全加器，以4位為一小組，16位為一大組，大組內(nèi)包含4個(gè)小組。設(shè)全加器的進(jìn)位延遲時(shí)間為20ns,求和延遲時(shí)間為30ns，小組內(nèi)并行進(jìn)位的延遲時(shí)間、大組內(nèi)和大組間的并行進(jìn)位的延遲時(shí)間均為20ns。求：1）該加法器采用串行進(jìn)位方式時(shí)，完成一次加法需要多少時(shí)間？2）該加法器采用單級(jí)分組時(shí)，小組內(nèi)采用并行進(jìn)位，小組間采用串行進(jìn)位，完成一次加法需要多少時(shí)間？3）該加法器采用兩級(jí)分組時(shí)，小組內(nèi)采用并行進(jìn)位，大組內(nèi)也采用并行進(jìn)位，大組件采用串行進(jìn)位，完成一次加法需要多少時(shí)間？4）該加法器采用兩級(jí)分組時(shí)，小組內(nèi)、大組內(nèi)和大組間均采用并行進(jìn)位時(shí)，完成一次加法需要多少時(shí)間？3

3.7B若機(jī)器數(shù)字長16位（含一位符號(hào)位），當(dāng)機(jī)器做原碼一位乘除和補(bǔ)碼Booth算法一位乘除時(shí)，其加法和移位的次數(shù)最多次數(shù)各為多少？3.8B設(shè)32為長的浮點(diǎn)數(shù)，其中階符1位，階碼7位，數(shù)符1位，尾數(shù)23位。分別寫出機(jī)器數(shù)采用原碼和補(bǔ)碼表示時(shí)，所對(duì)應(yīng)的最接近0的十進(jìn)制負(fù)數(shù)。3.9B在整數(shù)定點(diǎn)機(jī)中，若寄存器的內(nèi)容為80H，當(dāng)它分別代表原碼、補(bǔ)碼、反碼和無符號(hào)數(shù)時(shí)，所對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)各為多少？3.10A將4位有效信息1001編成循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，已知生成多項(xiàng)式為X3+X1+X0即1011，要求寫出編寫過程。（1001110）4

3.11B已知兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)X=0011,01001;Y=1111,01011。它們的階碼均為4位（含一位階符）補(bǔ)碼，尾數(shù)為5位原碼（含一位尾符）按要求求出：1.列出求X/Y的運(yùn)算步驟；2.采用不恢復(fù)余數(shù)法求出商及余數(shù)；3.并對(duì)結(jié)果進(jìn)行規(guī)格化及舍入處理。53.12已知X＝-0.00101100，Y＝-0.00011110①采用變形補(bǔ)碼求[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)。②將運(yùn)算結(jié)果表示成浮點(diǎn)變形補(bǔ)碼規(guī)格化數(shù)。其中階碼為3位補(bǔ)碼，尾數(shù)為8位補(bǔ)碼（均不含符號(hào)位）解答：①解[X]補(bǔ)＋[Y]補(bǔ)。[X]補(bǔ)＋＝11.11010100，[Y]補(bǔ)＝11.11100010；[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)＝11.11010100+11.11100010＝11.10110110。②表示成規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)。結(jié)果為：尾數(shù)為11.01101100，階碼為11111。

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3.13設(shè)X＝2-011×0.110100，Y＝2-100×-0.101110。按下列運(yùn)算步驟求[X＋Y]補(bǔ)，其中階碼4位（含1位符號(hào)位），尾數(shù)7位（含1位符號(hào)位）。 ①求階差 ②對(duì)階 ③尾數(shù)運(yùn)算 ④結(jié)果規(guī)格化解答： ①階差△E為1。 ②對(duì)階。

Y的階碼小，應(yīng)使Y的尾數(shù)右移1位，階碼加1。此時(shí)X的階碼為11101，尾數(shù)為11.101001。 ③尾數(shù)求和。00.110100+11.101001＝00.011101。 ④規(guī)格化處理。結(jié)果符號(hào)與最高位相同，執(zhí)行左規(guī)。結(jié)果尾數(shù)為00.111010，階碼為11100。7

3.14設(shè)X=（12.5）10，Y=（0.5）10，分別給出兩數(shù)的IEEE754單精度浮點(diǎn)數(shù)表示（可用十六進(jìn)制表示）。并分別計(jì)算X+Y、X-Y、X*Y和Y/X的值。3.15浮點(diǎn)數(shù)溢出和定點(diǎn)數(shù)溢出有何不同？浮點(diǎn)數(shù)加、減、乘、除運(yùn)算個(gè)在什么情況下會(huì)發(fā)生溢出？8

4.3B設(shè)CPU由16根地址線，8個(gè)數(shù)據(jù)線，并用/MREQ做訪存控制線號(hào)，有R/W做讀寫命令信號(hào)。自選各類存儲(chǔ)芯片，畫出CPU和存儲(chǔ)芯片的連接圖，要求：1.最大8K地址是系統(tǒng)程序區(qū)，與其相鄰的8K地址是系統(tǒng)程序工作區(qū)，最小16K是用戶程序區(qū)。2.寫出每片存儲(chǔ)芯片的類型及地址范圍（用十六進(jìn)制表示）。3.用74138譯碼器及其它門電路詳細(xì)畫出存儲(chǔ)芯片的選片邏輯。9

4.4多級(jí)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由哪幾級(jí)組成？每一級(jí)存儲(chǔ)器一般使用何種類型的存儲(chǔ)介質(zhì)？這些介質(zhì)的主要特點(diǎn)是什么？4.5為什么層次存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)能同時(shí)滿足CPU對(duì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)在速度、容量和價(jià)格三方面的要求？何謂信息的一致性和包含性原則？4.6比較靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理和特點(diǎn)。10

5.1A某指令系統(tǒng)指令定長12位，每個(gè)地址段3位。試提出一種分配方案，要求該指令系統(tǒng)有4條三地址指令，8條二地址指令，180條單地址指令。5.3B某機(jī)指令字長為32位，共有105種操作，且CPU內(nèi)有16個(gè)32位的通用寄存器。如果主存可以直接或間址尋址，采用寄存器-存儲(chǔ)器型指令，能直接尋址的地址范圍是多少？若除直接、間接尋址外，還能采用通用寄存器作為基址尋址，畫出寄存器-存儲(chǔ)器型的指令格式？它的尋址的最大地址范圍是多少？11

5.4B某計(jì)算機(jī)主存大小64KB，CPU內(nèi)部由8個(gè)16位通用寄存器，8個(gè)8位通用寄存器，1個(gè)變址寄存器。該機(jī)有指令系統(tǒng)64條指令，全部為寄存器寄存器型或寄存器存儲(chǔ)器型指令，同時(shí)支持8位和16位運(yùn)算。當(dāng)操作數(shù)不在寄存器中時(shí)，采用下列尋址方式：1）寄存器間接尋址（用16位寄存器）；2）存儲(chǔ)器直接尋址；3）基址變址尋址（用任意16位寄存器做基址寄存器，位移量16位）。要求：1.設(shè)計(jì)適合該計(jì)算機(jī)的指令格式，使指令長度最短，并畫出各種類型的指令格式示意圖。2.寫出各種指令尋址方式計(jì)算有效地址的表示式。12

5.5B某機(jī)主存容量為64K*16位，采用單字長、但地址指令。共60條。試采用直接、間接、變址、相對(duì)這四種尋址方式設(shè)計(jì)指令格式，并說明每一種尋址方式的尋址范圍及有效地址計(jì)算方法。13

5.6某計(jì)算機(jī)的字長為16位，存儲(chǔ)器按字編址，訪內(nèi)存指令格式如圖所示。

151110870其中，OP是操作碼，M是定義尋址方式（見表），A是形式地址。設(shè)PC和Rx分別為程序計(jì)數(shù)器和變址尋址寄存器，字長為16位，問：

①該格式能定義多少種指令？ ②各種尋址方式的尋址范圍為多少字？ ③寫出各種尋址方式的有效地址EA的計(jì)算式。OPMAM值尋址方式01234立即尋址直接尋址間接尋址變址尋址相對(duì)尋址14解答：第①小題考查的是指令字的形成方式。假設(shè)操作碼OP長度為K位，則最多可以有2K個(gè)不同的操作碼。由于此指令格式使用第11到第15位來表示指令類型。則總的指令類型為2（15-11）+1＝32種不同的操作碼。第②小題考的是某種格式編碼中，各種尋址的地址范圍。如果機(jī)器字長為L位，指令的地址位長為N，則各尋址方式的尋址范圍見下表。

第③小題與第②小題內(nèi)容相似。各尋址方式的有效地址表達(dá)式如下。尋址方式有效地址表達(dá)式0 EA＝（PC），即操作數(shù)在指令碼中1 EA＝A2 EA＝（A）3 EA＝（Rx）＋A4 EA＝（PC）＋A尋址方式尋址范圍立即尋址直接尋址間接尋址變址尋址相對(duì)尋址1個(gè)字切，即指令字自身256個(gè)字64K字64K字256個(gè)字（PC值附近256個(gè)字）15

5.7某機(jī)字長32位，共有機(jī)器指令100條，指令單字長，等長操作碼，CPU內(nèi)部有通用寄存器32個(gè)，可作變址寄存器用，存儲(chǔ)器按字節(jié)編址，指令擬用直接尋址、間接尋址、變址尋址和相對(duì)尋址等4種尋址方式。

①分別畫出4種不同尋址方式的單地址指令的指令格式。

②采用直接尋址和間接尋址方式時(shí)，可直接尋址的存儲(chǔ)器的空間各是多少？

③寫出4種尋址方式下，有效地址E的表達(dá)式。解答：

第①小題解答：

指令格式如圖所示：OP地址值OP地址值所在的內(nèi)存單元OP地址偏移值OP地址偏移值

直接尋址指令 間接尋址指令 變址尋址指令 相對(duì)尋址指令

16第②小題解答：直接尋址時(shí)，由于指令操作碼占用了其中7位，則剩余的（32-7＝25）位表示指令的尋址范圍。當(dāng)按字節(jié)編址時(shí)，尋址為32MB（225）；使用間接尋址時(shí)，由于機(jī)器的字長為32位，所以可尋址為4GB（232）。第③小題答案：有效地址EA如下所示。直接尋址：EA＝指令中的地址碼間接尋址：EA＝指令中的地址碼所指示的內(nèi)存單元中存放的有效地址變址尋址：EA＝變址寄存器中所包含的地址值＋指令中地址碼所表示的偏移相對(duì)尋址：EA＝程序記數(shù)器中所包含的地址值＋指令中地址碼所表示的偏移175.8某計(jì)算機(jī)的字長16位，設(shè)有單地址指令和雙地址指令兩類，若每個(gè)地址字段均為6位，且雙地址指令有X類，問單地址指令最多可以有多少類？解答：由于雙地址指令總共有X類，所以在￥位操作碼字段中，還能被單地址指令使用的前4位指令前綴的總數(shù)為24－X。單地址指令的操作碼長度為10位，在4位指令前綴之后，余下的（10－4＝6）位總共可以表示的不同二進(jìn)制數(shù)種類為26＝64種。這種單指令格式種類的計(jì)算就成了一個(gè)數(shù)學(xué)的組合問題，單指令的種類為（24－X）×26類。18

5.9基址寄存器的內(nèi)容為2000H，（H表示十六進(jìn)制），變址寄存器的內(nèi)容為030AH，指令的地址碼為3FH，當(dāng)前正在執(zhí)行的指令所在地址為2B00H，請(qǐng)求出變址值（考慮基址）和相對(duì)編址兩種情況下的訪存有效地址（實(shí)際地址）。解答：采用變址方式時(shí)，EA＝2000H+030AH+3FH＝2349H

采用相對(duì)編址方式時(shí)，EA＝2B00H+3FH＝2B3FH。19

5.10設(shè)字長和指令長度均為24位，若指令系統(tǒng)可完成108種操作，且具有直接、間接（一次間址）、變址、基址、相對(duì)、立即等6種尋址方式，則在保證最大范圍內(nèi)直接尋址的前提下，指令字中操作碼占

位，尋址特征位占

位，可直接尋址的范圍是

，一次間址的范圍是

。解答：7，3，214，224。5.11下列指令的尋址方式為變址間接尋址，其格式如圖所示。其中I為間接尋址位，I＝1表示間接尋址，I＝0表示直接尋址。X表示變址寄存器號(hào)。Disp為位移量。尋址過程為先變址后間接尋址，當(dāng)I＝1時(shí)，操作數(shù)有效地址EA＝

（寫出表達(dá)式）解答：操作數(shù)有效地址EA＝((Rx)+Disp)。OPIXDisp20

5.12某計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主存地址m位，機(jī)器字長n位，m＞n。若指令系統(tǒng)采用定長指令格式指令，則①尋址方式執(zhí)行速度最快；②尋址方式執(zhí)行速度最慢。若采用變長格式指令，則③尋址方式執(zhí)行速度最快，④尋址方式執(zhí)行速度最慢，⑤尋址方式指令長度最長，⑥尋址方式指令長度最短。

A.立即 B.直接 C.寄存器直接

D.寄存器間接 E.存儲(chǔ)器間接解答：①A。 ②E。 ③C。 ④E。 ⑤B。 ⑥C。5.13設(shè)相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第1字節(jié)是操作碼，第2字節(jié)是相對(duì)位移量（用補(bǔ)碼表示）。每當(dāng)CPU從存儲(chǔ)器取出第一個(gè)字節(jié)時(shí)，即自動(dòng)守成（PC）+1→PC。設(shè)當(dāng)前PC內(nèi)容為2003H，要求轉(zhuǎn)移到200AH地址，則該轉(zhuǎn)移指令第2字節(jié)的內(nèi)容就為①。若PC的內(nèi)容為2008H，要求轉(zhuǎn)移到2001H，則該轉(zhuǎn)移指令第2字節(jié)的內(nèi)容應(yīng)為②。

A.05HB.06HC.07HD.F7HE.F8HF.F9H

解答：①B；②E。21

5.14①某計(jì)算機(jī)指令長度為32位，有3種指令：雙操作數(shù)指令、單操作數(shù)指令、無操作數(shù)指令。今采用擴(kuò)展操作碼的方式來設(shè)計(jì)指令，假設(shè)操作數(shù)地址為12位，已知有雙操作數(shù)指令K條，單操作數(shù)指令L條，問無操作數(shù)指令多少條？②設(shè)某計(jì)算機(jī)有變址尋址、間接尋址和相對(duì)尋址等尋址方式，設(shè)當(dāng)前指令的地址碼部分為001AH，正在執(zhí)行的指令所在地址為1F05H，變址寄存器中的內(nèi)容為230AH，其中H表示十六進(jìn)制數(shù)。請(qǐng)?zhí)畛洌寒?dāng)執(zhí)行取數(shù)指令時(shí)，如為變址尋址方式，則取出的數(shù)為

；為間接尋址，取出的

；執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，轉(zhuǎn)移地址為

。已知寄存器的部分地址及相應(yīng)內(nèi)容，見表。

③在計(jì)算機(jī)中，控制程序流程變化的指令有哪些？各在什么情況下使用？地址內(nèi)容001AH1F05H1F1FH23A0H23BAH23A0H2400H2500H2600H1748H22

解答：①設(shè)無操作數(shù)指令個(gè)數(shù)為N，則N＝[(28-K)×212-L]×212。②第1個(gè)空：使用變址尋址，所以指令地址碼部分是偏移值，主地址值在寄存器中，操作數(shù)在內(nèi)存單元(23A0H＋001AH)＝23BAH中，為1748H。第2個(gè)空：使用間接尋址，所以指令地址碼部分是豐放操作數(shù)的內(nèi)存單元的地址，即操作數(shù)的地址存放在001AH單元中，因此操作數(shù)的有效地址為2300H，操作數(shù)為2600H。第3個(gè)空：使用相對(duì)尋址，所以指令地址碼部分是下一條指令相對(duì)本指令所在位置的偏移。當(dāng)前指令所在地址為1F05H，所以下一條指令在（1F05H＋001AH）＝1F1FH中，故轉(zhuǎn)移地址為（1F1FH）＝2500H。③在計(jì)算機(jī)中控制程序流程的指令主要包括3類：轉(zhuǎn)移指令（有條件和無條件)、程序調(diào)用和返回指令、循環(huán)控制指令。轉(zhuǎn)移指令中的無條件指令有兩種：一種為局部無條件轉(zhuǎn)移，采用相對(duì)尋址，轉(zhuǎn)移地址有限一種為全局無條件轉(zhuǎn)移指令，可以轉(zhuǎn)移到整個(gè)尋址空間任意位置。使用條件主要是全零、正負(fù)、進(jìn)位和溢出。中斷控制指令和自陷指令也屬于程序調(diào)用指令。中斷控制指令有：開中斷、關(guān)中斷、改變屏蔽狀態(tài)及從中斷程序中返回。循環(huán)指令執(zhí)行的一般情況是對(duì)某一邊疆的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者對(duì)相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次重復(fù)操作23

5.15某指令系統(tǒng)字長16位，、每個(gè)操作數(shù)的地址碼長6位。設(shè)系統(tǒng)有元操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)3類。若雙操作數(shù)指令有M條，無操作數(shù)指令有N條，問單操作數(shù)的指令最多可能有多少條？解答：由題意可知，雙操作數(shù)操作碼應(yīng)占4位，單操作數(shù)操作碼應(yīng)占10位，無操作數(shù)操作碼應(yīng)占16位。雙操作數(shù)指令有M條，無操作數(shù)指令有N條，則單操作數(shù)指令最多可能有210-M×26-N/26條。（17）某機(jī)器指令碼長度為16位，地址碼長度都為6位，包含單地址指令、以地址指令和無地址指令，試問單地址指令最多能有多少條，此時(shí)雙地址指令和無地址指令各為多少條？解答：單地址指令最多能有(24-1)×26-1=959條。此時(shí)雙地址指令只有1條，無地址指令最多可有26=64條。245.16已知某機(jī)器字長165位，主存按字編址，其雙操作數(shù)指令格式為：0567815其中OP為操作碼，R為通用寄存器地址，試問下列尋址方式能訪問的最大主存區(qū)為多少機(jī)器字？①D為立即數(shù)：

②D為主存直接地址：

③D為主存間接地址：

④D為變址形式地址，變址寄存器為R1(字長16位)：解答：①D為立即數(shù)，訪問的最大主存區(qū)為0。②D為主存直接地址，訪問的最大主存區(qū)為28=256。③D為主存間接地址，訪問的最大主存區(qū)為216=65536。④D為變址形式地址，變址寄存器為R1(字長16位)，訪問的最大主存區(qū)為216=65536。OPCODERD25

5.17某機(jī)字長16位，直接尋址空間為128字，變址時(shí)的位移量是-64~+63，16個(gè)通用寄存器都可以作為變址寄存器，設(shè)計(jì)一套指令系統(tǒng)，滿足下列尋址類型的要求。①直接尋址的二地址指令3條；②變址尋址的一地址指令6條；③寄存器尋址的二地址指令8條；④直接尋址的一地址指令12條；⑤零地址指令32條。解答：①2bits7bits7bits操作碼可為00、01、11，共3條②5bits4bits7bits操作碼可為11000—11101，共6條③8bits4bits4bits操作碼可為11110000—11110111，共8條OP寄存器索引操作數(shù)OP地址碼2地址碼2OP地址碼2地址碼226④9bits7bits操作碼可為111110000—111111011，共12條⑤16bits操作碼可為1111111100000000—1111111000011111，共32條5.18某臺(tái)計(jì)算機(jī)字長為16位，主存容量為64KB，采用單字長單地址指令，共有64條指令，系統(tǒng)有4個(gè)通用寄存器R0、R1、R2、R3，試用4種尋址方式(寄存器直接尋址、存儲(chǔ)器直接尋址、基址尋址、間接尋址)設(shè)計(jì)指令格式(通用存儲(chǔ)器都為16位)。解答：操作碼應(yīng)占6位(共有64條指令，26=64)，尋址方式應(yīng)占2位(共有4種尋址方式，22=4)，寄存器號(hào)應(yīng)占2位(共有4個(gè)寄存器)，操作數(shù)字段有(16-6-2-2=6)位。因此，寄存器直接尋址的指令格式如圖所示：6bits2bits2bits6bitsOP地址碼OP操作碼尋址方式寄存器號(hào)操作數(shù)27

5.18某指令系統(tǒng)長度為16位，其中一個(gè)操作數(shù)需要6位來表示。假定它有K條雙操作數(shù)指令和L條無操作數(shù)指令，那么，它最多還能支持多少條單操作數(shù)指令？5.19設(shè)計(jì)一套指令系統(tǒng)的操作碼編碼方案，指令長度為36位，需要實(shí)現(xiàn)的指令要求如下：1）7條三操作數(shù)指令，其中兩個(gè)操作數(shù)的地址各15位，另一操作數(shù)為3位的寄存器；2）500條雙操作數(shù)指令，其中一個(gè)操作數(shù)的地址為15位，另一操作數(shù)為3位的寄存器；3）50條無操作數(shù)指令。5.20說明指令流水技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑，為什么指令流水能提高計(jì)算機(jī)的整體性能？28

6.1①簡要說明組合邏輯與微程序控制器組成的同異之處，兩種控制器各自的優(yōu)缺點(diǎn)。②得到下一條微指令地址可能有哪些方式，各用于什么情況下？③指令的操作碼部分為什么有時(shí)采用變位數(shù)的擴(kuò)展技術(shù)？解答：第①小題解答：

A)組合邏輯與微程序控制器相同之處是根據(jù)指令操作碼和時(shí)序信號(hào)，產(chǎn)生各種控制信號(hào)，以便㊣地建立各種數(shù)據(jù)能路，完成取指令和執(zhí)行指令的控制。

B)組合邏輯的優(yōu)點(diǎn)是由于控制器的速度取電路延遲，所以速度較快。

C)組合邏輯的缺點(diǎn)是由于將窯部件看成專門產(chǎn)生固定時(shí)序控制信號(hào)的邏輯電路，所以把用最少元件和取得最高速度作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。一旦設(shè)計(jì)完成，不可能通過其他的修改添加新功能。

D)微程序控制的優(yōu)點(diǎn)是同組合邏輯控制器相比，具有規(guī)整性、靈活性、可維護(hù)性等一系列優(yōu)點(diǎn)。

E)微程序控制的缺點(diǎn)是由于微程序控制器采用了存儲(chǔ)程序原理，所以每條指令都要從控存中取一次，故影響了速度。29

第②小題解答：產(chǎn)生下一條微指令地址的方式有以下3種。

A)計(jì)數(shù)器方式—與用程序計(jì)數(shù)器產(chǎn)生機(jī)器指令地址的方式相類似。在順序執(zhí)行微指令時(shí)，后續(xù)微指令地址由現(xiàn)行微指令加上一個(gè)增量來產(chǎn)生；在非順序執(zhí)行微指令時(shí)，必須在執(zhí)行現(xiàn)行指令后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行指定后續(xù)微指令地址的下一條指令。一般用在微地址產(chǎn)生機(jī)構(gòu)比較簡單且微指令中順序控制字段較短的場合。

B)增量方式與斷定方式的結(jié)合—微指令的順序控制字段分成兩部分，即條件選擇字段與轉(zhuǎn)移地址字段。由這兩個(gè)字段結(jié)合，當(dāng)轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，將轉(zhuǎn)移地址字段作下一個(gè)微地址無轉(zhuǎn)移要求，則直接從微程序計(jì)數(shù)器中取得下一條指令。一般用于微指令執(zhí)行時(shí)，需要外部判斷條件的場合。

C)多路轉(zhuǎn)移方式—也稱為斷定方式。這種方式中，當(dāng)微程序不產(chǎn)生分支時(shí)，后續(xù)微地址直接由微指令的順序控制字段給出；否則有若干個(gè)后續(xù)地址可以選擇，此時(shí)必須由控制字段的”判別測試“和”狀態(tài)條件“信息來選擇其中一個(gè)微地址。一般用于有多個(gè)轉(zhuǎn)移條件且可以使用組合邏輯設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移地址邏輯的場合。第③小題解答：指令操作碼使用變位數(shù)擴(kuò)展的目的在于充分利用指令字的各個(gè)字段，在不增加指令長度的情況下擴(kuò)展操作碼的長度，使它可以表示更多的指令。30

6.2已知微程序控制器的邏輯框圖如圖所示，試簡述其工作原理解答：①由指令操作碼得到該指令對(duì)應(yīng)的微程序的入口地址，送入CMAR。②由CMAR經(jīng)譯碼選中微指令存儲(chǔ)器的某一單元，微指令存儲(chǔ)器該單元的內(nèi)容，然后送入U(xiǎn)IR。③由UIR發(fā)出微指令控制信號(hào)。CMAR在順序控制時(shí)加1，若該微指令為轉(zhuǎn)移指令，則將該轉(zhuǎn)移地址送入CMAR。④轉(zhuǎn)②重復(fù)執(zhí)行，直至微程序結(jié)束。31

6.3組合邏輯控制器中，微操作控制信號(hào)的形成與哪些信號(hào)有關(guān)？解答：(1)來自指令操作碼譯碼器的輸出；(2)來自執(zhí)行部件的反饋信息；(3)來自時(shí)序產(chǎn)生器的時(shí)序信號(hào)。（29）敘述微程序控制器所采用的設(shè)計(jì)技術(shù)及設(shè)計(jì)思想。解答：微程序設(shè)計(jì)的基本思想是依照通常的接替程序的方法，把操作控制信號(hào)編成所謂的“微指令”，存放到只讀存儲(chǔ)器中。當(dāng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，一條一條地讀出這些微指令，從而產(chǎn)生全機(jī)所需要的各種操作控制信號(hào)，使相應(yīng)部件執(zhí)行所規(guī)定的操作。微程序控制器的設(shè)計(jì)技術(shù)有如下幾點(diǎn)。①微指令編碼技術(shù)。微指令有水平型微指令和垂直型微指令兩種類型，即在一個(gè)CPU周期中，一次能定義并執(zhí)行多個(gè)并行操作微命令的微指令，叫做水平型微指令；在一個(gè)CPU周期中，采用微操作碼方式，一次只能控制信息從某個(gè)源部件到目標(biāo)部件執(zhí)行過程的微指令叫做垂直型微指令。②微指令流水技術(shù)。由于取微指令和執(zhí)行微指令的操作是在兩個(gè)完全不同的部件中執(zhí)行的，因此可以將這兩部分在時(shí)間上重疊進(jìn)行。③后續(xù)地址的確定技術(shù)。有計(jì)數(shù)器方式和斷定方式兩種32

6.4某微程序控制器中，采用水平型直接控制微指令格式，斷定方式。已知全機(jī)共有微20命令個(gè)，可判定的外部條件有4個(gè)，控制存儲(chǔ)器容量為128×30(位)。①設(shè)計(jì)出微指令的具體格式。②畫出該控制器結(jié)構(gòu)框圖。解答：第①小題的解答：微指令格式設(shè)計(jì)如下：20bit2bit8bit

第②小題解答：此題的答案如下圖所示。操作控制字段外部條件字段下地址字段33346.5某機(jī)采用微程序控制方式，微指令字長24位，采用水平型編碼控制的微指令格式，采用斷定方式，共有微命令30個(gè)構(gòu)成4個(gè)相斥類，各包含5個(gè)、8個(gè)、14個(gè)和3個(gè)微命令，外部條件共3個(gè)。①控制存儲(chǔ)器的容量應(yīng)為多少？②設(shè)計(jì)出微指令的具體格式。解答：第①小題解答：控制存儲(chǔ)器的容量不能直接由微命令的個(gè)數(shù)得出，因此要在第二問解答后才能確定。第②小題解答：水平型微指令的格式為：