组成原理
2009-44
某计算机字长为 16 位,采用 16 位定长指令字结构,部分数据通路结构如下图所示,图中所有控制信号为 1 时表示有效、为 0 时表示无效。例如,控制信号 MDRinE 为 1 表示允许数据从 DB 打入 MDR,MDRin 为 1 表示允许数据从内总线打入 MDR。假设 MAR 的输出一直处于使能状态。加法指令 “ADD (R1),R0”的功能为 (R0) + ((R1)) -> (R1),即将 R0 中的数据与 R1 的内容所指主存单元的数据相加,并将结果送入 R1 的内容所指主存单元中保存。

下表给出了上述指令取指和译码阶段每个节拍(时钟周期)的功能和有效控制信号。

请按表中描述方式,用表格列出该指令执行阶段每个节拍的功能和有效控制信号。
答案
【答案】
(1)指令执行阶段的基本方案(6个节拍):
| 时钟节拍 | 功能 | 有效控制信号 |
|---|---|---|
| C5 | MAR ← (R1) | R1out, MARin |
| C6 | MDR ← M(MAR) | 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 |
(2)指令执行阶段的优化方案(5个节拍):
| 时钟节拍 | 功能 | 有效控制信号 |
|---|---|---|
| C5 | MAR ← (R1) | R1out, MARin |
| C6 | MDR ← M(MAR), A ← (R0) | MemR, MDRinE, R0out, Ain |
| C7 | AC ← (MDR) + (A) | MDRout, Add, ACin |
| C8 | MDR ← (AC) | ACout, MDRin |
| C9 | M(MAR) ← (MDR) | MDRoutE, MemW |