中央处理器——数据通路之专用通路结构

迷南。 2022-10-15 09:58 317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。  
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## 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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTUyNTI3Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

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。 ###

d能自动“+1”，是PC
    PC内容是地址，送MAR，故c是MAR
    b与微操作信号发生器相连，是IR
    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][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTUyNTI3Mg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

### （2）简述图中取指令的数据通路。 ###

(PC) → MAR
    M(MAR) → MDR
    (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。 ###

存/取的数据放到ACC中
    设数据地址已放入MAR
    取：
    	M(MAR) → MDR
    	(MDR) → ALU → ACC
    存：
    	(ACC) → MDR
    	(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）。 ###

X → MAR
    M(MAR) → MDR
    (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）。 ###

Y → MAR
    M(MAR) → MDR
    (MDR) → ALU, (ACC) → ALU
    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）。 ###

Z → MAR
    (ACC) → MDR
    (MDR) → M(MAR)

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