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计算机组成原理第 10 章习题 第 10 章 控制单元的设计 例 10.1 设 CPU 中各部件及其相互连接关系如图 10.1 所示。图中 W 是写控制标志，R 是读控制标志，R1 和 R2 是暂存器。 W 微操作命令形成部件 CPU R 存储器 MAR IR PC 内部总线Bus MDR ACC R1 ALU R2 图 10.1 例 10.1 CPU 内部结构框图 （1）假设要求在取指周期由ALU 完成 (PC) + 1→PC 的操作（即ALU 可以对它的一个 源操作数完成加 1 的运算）。要求以最少的节拍写出取指周期全部微操作命令及节拍安排。 （2 ）写出指令“ADD # α”（#为立即寻址特征，隐含的操作数在 ACC 中）在执行阶 段所需的微操作命令及节拍安排。 解： （1）由于(PC) + 1→PC 需由 ALU 完成，因此 PC 的值可作为ALU 的一个源操作数， 靠控制 ALU 做＋1 运算得到 (PC) + 1，结果送至与ALU 输出端相连的 R ，然后再送至PC 。 2 此题的关键是要考虑总线冲突的问题，故取指周期的微操作命令及节拍安排如下： T0 PC→Bus→MAR ，1→R ；PC 通过总线送 MAR T1 M(MAR)→MDR ， (PC)→Bus→ALU+1→R2 ；PC 通过总线送 ALU 完成 (PC)+1→R2 T2 MDR→Bus→IR ， ；MDR 通过总线送 IR OP(IR)→微操作命令形成部件 T R →Bus→PC ；R 通过总线送 PC 3 2 2 （2 ）立即寻址的加法指令执行周期的微操作命令及节拍安排如下： T0 Ad(IR) →Bus→R1 ；立即数→R1 T (ACC) + (R ) →ALU→R ；ACC 通过总线送 ALU 1 1 2 11 计算机组成原理第 10 章习题 T R →Bus→ACC ；结果通过总线送ACC 2 2 例 10.2 设 CPU 内部结构如图 10.1 所示，且 PC 有自动加 1 功能。此外还有 B 、C、D 、 E 、H 、L 六个寄存器（图中未画），它们各自的输入端和输出端都与内部总线Bus 相连，并 分别受控制信号控制。要求写出完成下列指令组合逻辑控制单元所发出的微操作命令及节拍 安排。 （1）ADD B ，C ；(B)＋(C) →B （2 ）SUB E，@H ；(E) －((H)) →E 寄存器间接寻址 （3 ）STA @mem ；ACC→((mem)) 存储器间接寻址 解： （1）完成“ADD B ，C ”指令所需的微操作命令及节拍安排 取指周期 T0 PC→Bus→MAR