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在统考中计算机组成原理第五章特别容易出大题，这一章非常的重要，因为在2018年和2019年没有考试综合题，所以在2020年有可能会考试综合题，所以同学们要重点学习掌握CPU的相关知识。下面是对2015年统考题的分析，2015年是中央处理器和指令系统综合出题，今年有可能会在这两个章节结合考题，所以2015年的题型是个重点的参考。同学们需要通过对这两题分析掌握出题的方向和做题的技巧。
1. （2015）某 16 位计算机的主存按字节编码，存取单位为 16 位；采用 16 位定长指令字格式；CPU 采用单总线结构，主要部分如下图5-10所示。图中 R0～R3 为通用寄存器；T 为暂存器；SR 为移位寄存器，可实现直送（mov）、左移一位（left）和右移一位（right）3 种操作，控制信号为 SRop，SR 的输出由信号 SRout 控制；ALU 可实现直送 A（mova）、A 加 B（add）、A 减 B（sub）、A 与 B（and）、A 或 B（or）、非 A（not）、A 加 1（inc）7 种操作，控制信号为 ALUop。
请回答下列问题。
（1）图中哪些寄存器是程序员可见的？为何要设置暂存器 T？
（2）控制信号 ALUop 和 SRop 的位数至少各是多少？
（3）控制信号 SRout 所控制部件的名称或作用是什么？
（4）端点①～⑨中，哪些端点须连接到控制部件的输出端？
（5）为完善单总线数据通路，需要在端点①～⑨中相应的端点之间添加必要的连线。写出连线的起点和终点，
以正确表示数据的流动方向。
（6）为什么二路选择器 MUX 的一个输入端是 2？
解析：
（1）程序员可见寄存器为通用寄存器(R0～R3)和PC。因为采用了单总线结构，因此，若无暂存器T，则ALU的A、B端口会同时获得两个相同的数据，使数据通路不能正常工作。
（2）ALU共有7种操作，故其操作控制信号ALUop至少需要3位；移位寄存器有3种操作，其操作控制信号SRop至少需要2位。
（3）信号SRout所控制的部件是一个三态门，用于控制移位器与总线之间数据通路的连接与断开。
（4）端口①、②、③、⑤、⑧须连接到控制部件输出端。
（5）连线1，⑥→⑨；连线2，⑦→④。
（6）因为每条指令的长度为16位，按字节编址，所以每条指令占用2个内存单元，顺序执行时，下条指令地址为(PC)+2。MUX的一个输入端为2，可便于执行(PC)+2操作。
2. （2015）上题中描述的计算机，其部分指令执行过程的控制信号如下图所示。
该机指令格式如下图所示，支持寄存器直接和寄存器间接两种寻址方式，寻址方式位分别为0和1，通用寄存器R0～R3的编号分别为0、1、2和3。 请回答下列问题。
（1）该机的指令系统最多可定义多少条指令？
（2）假定inc、shl和sub指令的操作码分别为01H、02H和03H，则以下指令对应的机器代码各是什么？
①inc R1; R1 + 1→R1
②shl R2,R1;    (R1) << 1→R2
③sub R3, (R1),R2; ((R1)) – (R2) → R3
（3）假设寄存器X的输入和输出控制信号分别为Xin和Xout，其值为1表示有效，为0表示无效（例如，PCout=1表示PC内容送总线）；存储器控制信号为MEMop，用于控制存储器的读(read）和写(write)操作。写出题图5-8中标号①～⑧处的控制信号或控制信号的取值。
（4）指令“sub R1,R3,(R2)”和“inc R1”的执行阶段至少各需要多少个时钟周期？
解析：
（1）指令操作码有7位，因此最多可定义2⁷=128条指令。
（2）各条指令的机器代码分别如下：
①“inc R1”的机器码为：0000001 0 01 0 00 0 00，即0240H。
②“sh1 R2，R1”的机器码为：0000010 0 10 0 01 0 00，即0488H。
③“sub R3，(R1)，R2”的机器码为：0000011 0 11 1 01 0 10，即06EAH。
（3）各标号处的控制信号或控制信号取值如下：
①0；②mov；③mova；④left；⑤read；⑥sub；⑦mov；⑧SRout。
（4）指令“sub R1，R3，(R2)”的执行阶段至少包含4个时钟周期；
指令“inc R1”的执行阶段至少包含2个时钟周期。