计算机组成原理考研大题Word格式文档下载.docx

1、有效控制信号 C1 MAR（PC） PCout, MARin C2 MDRM（MDR） PC（PC）+1 MemR, MDRinE, PC+1 C3 IR（MDR） MDRout, IRin C4 指令译码 无 44解答：题干已给出取值和译码阶段每个节拍的功能和有效控制信号，我们应以弄清楚取指阶段中数据通路的信息流动作为突破口，读懂每个节拍的功能和有效控制信号。然后应用到解题思路中，包括划分执行步骤、确定完成的功能、需要的控制信号。先分析题干中提供的示例（本部分解题时不做要求）：取指令的功能是根据PC的内容所指主存地址，取出指令代码，经过MDR，最终送至IR。这部分和后面的指令执行阶段的取操作

2、数、存运算结果的方法是相通的。C1：（PC）MAR 在读写存储器前，必须先将地址（这里为（PC）送至MAR。C2：M（MAR）MDR，（PC）+1PC 读写的数据必须经过MDR，指令取出后PC自增1。C3：（MDR）IR 然后将读到MDR中指令代码送至IR进行后续操作。指令“ADD （R1）,R0”的操作数一个在主存中，一个在寄存器中，运算结果在主存中。根据指令功能，要读出 R1 的内容所指的主存单元，必须先将 R1 的内容送至 MAR，即（R1）MAR。而读出的数据必须经过 MDR，即 M（MAR）MDR。因此，将 R1 的内容所指主存单元的数据读出到 MDR 的节拍安排如下：C5：（R1）

3、MAR C6：M（MAR）MDR ALU 一端是寄存器 A，MDR 或 R0 中必须有一个先写入 A 中，如 MDR。C7：（MDR）A 然后执行加法操作，并将结果送入寄存器 AC。C8：（A）+（R0）AC 之后将加法结果写回到 R1 的内容所指主存单元，注意 MAR 中的内容没有改变。C9：（AC）MDR C10：（MDR）M（MAR） 有效控制信号的安排并不难，只需看数据是流入还是流出，如流入寄存器 X 就是 Xin，流出寄存器 X 就是 Xout。还需注意其他特殊控制信号，如 PC+1、Add 等。于是得到参考答案如下：C5 MAR（R1） R1out, MARin C6 MDRM（M

4、AR） MemR, MDRinE C7 A（MDR） MDRout, Ain C8 AC（A）+（R0） R0out, Add, ACin C9 MDR（AC） ACout, MDRin C10 M（MAR）（MDR） MDRoutE, MemW 本题答案不唯一，如果在 C6 执行 M（MAR）MDR 的同时，完成（R0）A（即选择将（R0） 写入 A），并不会发生总线冲突，这种方案可节省 1 个节拍，见下表。MDRM（MAR），A（R0） MemR, MDRinE,R0out, Ain AC（MDR）+（A） MDRout, Add, ACin 43（11 分）某计算机字长为 16 位，主存

5、地址空间大小为 128KB，按字编址。采用单字长指令格式，指令各字段定义如图 B-4 所示。转移指令采用相对寻址方式，相对偏移量用补码表示，寻址方式定义见表 B-1。 15 12 11 6 5 0 OP Ms Rs Md Rd 源操作数 目的操作数 图 B-4 表 B-1 Ms/Md 寻址方式 助记符 含义 000B 寄存器直接 Rn 操作数=（Rn） 001B 寄存器间接 （Rn） 操作数=（Rn） 010B 寄存器间接、自增 （Rn）+ 操作数=（Rn），（Rn）+1Rn 011B 相对 D（Rn） 转移目标地址=（PC）+（Rn） 注：（X）表示存储器地址 X 或寄存器 X 的内容。请回

6、答下列问题：（1）该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多有多少个通用寄存器？存储器地址寄存器（MAR）和存储器数据寄存器（MDR）至少各需要多少位？（2）转移指令的目标地址范围是多少？（3）若操作码 0010B 表示加法操作（助记符为 add），寄存器 R4 和 R5 的编号分别为 100B 和 101B，R4 的内容为 1234H，R5 的内容为 5678H，地址 1234H 中的内容为 5678H，地址 5678H 中的内容为 1234H，则汇编语言为“add（R4）, （R5）+”（逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数）对应的机器码是什么（用十六进制表示）？该指令执行后，哪些寄存器和

7、存储单元中的内容会改变？改变后的内容是什么？（1）操作码占 4 位，则该指令系统最多可有 24=16 条指令；操作数占 6 位，寻址方式占 3 位，于是寄存器编号占 3 位，则该机最多有 23=8 个通用寄存器；主存容量为 128KB，按字编址，计算机字长为 16 位，划分为 128KB/2B=216 个存储单元，故 MDR 和 MAR 至少各需 16 位。（2）PC 和 Rn 可表示的地址范围均为 0216-1，而主存地址空间为 216，故转移指令的目标地址范围为 0000HFFFFH（0216-1）。（3）汇编语句“add （R4）, （R5）+”，对应的机器码为 0010 0011 00

8、01 0101B=2315H。该指令执行后，寄存器 R5 和存储单元 5678H 的内容会改变。执行后，R5 的内容从 5678H变成 5679H。存储单元 5678H 中的内容变成该加法指令计算的结果 5678H+1234H=68ACH。44（12 分）某计算机的主存地址空间大小为 256MB，按字节编址。指令 Cache 和数据 Cache 分离，均有 8 个 Cache 行，每个 Cache 行大小为 64B，数据 Cache 采用直接映射方式。现有两个功能相同的程序 A 和 B，其伪代码如下：程序A：int a256256 int sum_array1（） int i,j,sum=0; for（i=0;i256;i+） for（j=0;j算术/逻辑左移 SHL Rd 2*（Rd）-算术右移