中央处理器——数据通路之专用通路结构

迷南。 2022-10-15 09:58 315阅读 0赞

文章目录

  • 专用数据通路方式
    • 取指周期
    • 涉及的主要操作类型：
    • 基本思路：
  • 专用数据通路方式——例题
    • 题解：
      • （1）请写出图中a、b、c、d 4个寄存器的名称。
      • （2）简述图中取指令的数据通路。
      • （3）简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。
      • （4）简述完成指令LDA X的数据通路（X为主存地址，LDA的功能为(X)→ACC）。
      • （5）简述完成指令ADD Y的数据通路（Y为主存地址，ADD的功能为(ACC)+(Y)→ACC）。
      • （6）简述完成指令STA Z的数据通路（Z为主存地址，STA的功能为(ACC)→Z）。

专用数据通路方式

取指周期

图中每个小圆点是一个三态门。
在这里插入图片描述

涉及的主要操作类型：

  • 寄存器之间的数据传送；
  • 主存与CPU之间的数据传送；
  • 使用ALU进行算术逻辑运算。

基本思路：

利用题目提供的数据通路进行数据传送；
由CU发出的控制信号实现通路的建立。

专用数据通路方式——例题

下图是一个简化了的CPU与主存连接结构示意图（图中省略了所有的多路选择器）。其中有一个累加寄存器（ACC）、一个状态数据寄存器和其他4个寄存器：主存地址寄存器（MAR）、主存数据寄存器（MDR）、程序寄存器（PC）和指令寄存器（IR），各部件及其之间的连线表示数据通路，箭头表示信息传递方向。
在这里插入图片描述

要求：
（1）请写出图中a、b、c、d 4个寄存器的名称。
（2）简述图中取指令的数据通路。
（3）简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。
（4）简述完成指令LDA X的数据通路（X为主存地址，LDA的功能为(X)→ACC）。
（5）简述完成指令ADD Y的数据通路（Y为主存地址，ADD的功能为(ACC)+(Y)→ACC）。
（6）简述完成指令STA Z的数据通路（Z为主存地址，STA的功能为(ACC)→Z）。

题解：

（1）请写出图中a、b、c、d 4个寄存器的名称。

  1. d能自动“+1”，是PC
  2. PC内容是地址，送MAR，故c是MAR
  3. b与微操作信号发生器相连，是IR
  4. 与主存相连的寄存器是MAR和MDR，c是MAR， 则a是MDR

将上述分析填入原题图中得到下图：
在这里插入图片描述

（2）简述图中取指令的数据通路。

  1. (PC) → MAR
  2. M(MAR) → MDR
  3. (MDR) → IR

（3）简述数据在运算器和主存之间进行存/取访问的数据通路。

  1. 存/取的数据放到ACC中
  2. 设数据地址已放入MAR
  3. 取：
  4.     M(MAR) → MDR
  5.     (MDR) → ALU → ACC
  6. 存：
  7.     (ACC) → MDR
  8.     (MDR) → M(MAR)

（4）简述完成指令LDA X的数据通路（X为主存地址，LDA的功能为(X)→ACC）。

  1. X → MAR
  2. M(MAR) → MDR
  3. (MDR) → ALU → ACC

（5）简述完成指令ADD Y的数据通路（Y为主存地址，ADD的功能为(ACC)+(Y)→ACC）。

  1. Y → MAR
  2. M(MAR) → MDR
  3. (MDR) → ALU, (ACC) → ALU
  4. ALU → ACC

（6）简述完成指令STA Z的数据通路（Z为主存地址，STA的功能为(ACC)→Z）。

  1. Z → MAR
  2. (ACC) → MDR
  3. (MDR) → M(MAR)

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