白中英计算机组成原理答案PPT学习教案.pptx

《白中英计算机组成原理答案》的学习教案涵盖了计算机组成原理中的关键概念，主要涉及指令执行流程、微指令设计以及流水线技术。以下是这些知识点的详细解释： 1. **指令执行流程**： - 存数指令（STO R1, (R2)**：这个过程描述了如何将寄存器R1的内容存入由寄存器R2地址指定的存储单元。指令周期分为取指周期和执行周期。程序计数器(PC)的内容加载到地址寄存器(AR)，然后内存中的指令被读取到数据寄存器(DR)，接着解码后确定R2为地址，R1中的数据被送到DR，最后数据写回内存，寄存器R/W标志设为1表示写操作。 - 取数指令（LAD (R3), R0）**：类似地，这个指令是从以R3为地址的存储单元取出数据并存入寄存器R0。取指周期中，PC的值加载到AR，然后内存内容被读取到DR，解码后确定R3为地址，执行周期中，MMU将数据从内存读取到DR，再从DR传输到R0，此时寄存器R/W标志设为1表示读操作。 2. **微指令设计**： - **控制存储器容量估算**：当有80条指令，平均每个指令需要4条微指令，且其中1条是公共的，微指令长度为32位时，控制存储器的最小容量计算如下：(80*3+1)*4=964字节。这里的3是指平均每个指令需要3条非公共微指令。 3. **微指令控制字段格式安排**： - 当微命令之间存在互斥关系时，可以采用混合表示法设计微指令。例如，通过将互斥的微命令组合并译码，可以减少控制字段的位数。在给定的例子中，存在多种可能的组合，如将(d, i, j)和(e, f, h)或(b, i, j)和(e, f, h)组合。 4. **流水线技术**： - **操作周期设计**：4级流水线分别对应取指、解码、运算和写回四个阶段。流水线的操作周期应以最长的步骤为准，即100ns。 - **数据相关的影响**：如果相邻两条指令之间发生数据相关（例如前一条指令的结果是后一条指令的输入），第二条指令必须等待数据可用，这会导致至少2个时钟周期的延迟。 - **硬件改进**：通过采用专用通路技术，可以减少数据相关的延迟，如确保在取数之前运算已完成，这样只需要延迟1个时钟周期。 以上就是《白中英计算机组成原理答案》PPT学习教案中涉及的主要知识点，包括指令执行流程、微指令设计及流水线技术的运用和优化。这些内容对于理解和分析计算机系统的内部运作至关重要。