1、下图为某机运算器框图，BUS1～BUS3为3条总线，其余信号如a、h、LDR0～LDR3、S0～S3等均为电位或脉冲控制信号。
（1）分析图中哪些是相容微操作信号？哪些是相斥微操作信号？
（2）采用微程序控制方式，请设计微指令格式，并列出各控制字段的编码表。
答案：
(1)相斥微操作信号：
- a、b、c、d；
- e、f、g、h；
- LDR0、LDR1、LDR2、LDR3；
- L、R、S、N。
相容微操作信号：
- M、S0、S1、S2、S3中任一信号与+1；
- i、j、+1；
- 移位器、ALU、A、B选通门、寄存器五大部件的操作在部件之间相互相容。
(2)设计原则：
相斥性的微命令分在同一段内，相容性的微命令分在不同段内。采用混合编码方法，编码不唯一。
图中共有24个控制信号。当24个控制信号全部用微指令产生时，可采用字段译码法进行编码控制，采用的微指令格式如下（其中目的操作数字段与打入信号段可以合并公用，后者加上节拍脉冲控制即可）：
| 3位 | 3位 | 5位 | 4位 | 3位 | 2位 | |
| ××× | ××× | ×××× | ×××× | ×××× | × × | |
| 目的操作数 | 源操作数 | 运算操作 | 移位操作 | 直接控制 | 判别字段 | 下地址字段 |
编码：
| 目的操作数字段 | 源操作数字段 | 运算操作字段 | 移位门字段 | 直接控制字段 |
| 001 a，LDR0 010 b，LDR1 011 c，LDR2 100 d，LDR3 | 001 e 010 f 001 g 100 h | MS0S1S2S3 | L,R,S,N | i , j, +1 |
2、某计算机字长16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有64条指令，试采用四种寻址方式（立即寻址、直接寻址、基址寻址、相对寻址）设计指令格式。
答案：
分析：采用单字长单地址指令，64条指令需占用操作码字段（OP）6位，这样指令余下长度为10位；
主存容量为64K字，64K=216，为了覆盖主存64K字的地址空间，需要16位地址；
四种寻址模式，故寻址模式（X）需2位；
形式地址（D）：16-6-2=8位。
其指令格式如下：
| OP | X | D |
寻址模式定义如下：
X= 0 0 立即寻址 操作数为D（可表示的数的范围为：-128~+127）
X= 0 1直接寻址 采用单字长指令：有效地址E=D（寻址范围：28=256个存储单元）。如果需要能访问所有存储单元，则指令格式需要采用双字长指令。
X= 1 0 基址址寻址 有效地址 E= (R)＋D （寻址范围：216=64K）
X= 1 1 相对寻址 有效地址 E=（PC）＋D （寻址范围：216=64K）
其中R为基址寄存器（16位），PC为程序计数器（16位），在基址和相对寻址时，位移量D可正可负。
3、某运算器如下图所示。
（1）定义a、b、c、d、e。
（2）设计微指令格式。
（3）规定每条微指令执行结束前，半加器结果自动送入寄存器C。编一个微程序使两个寄存器的内容互换。
答案：
（1）a、b、c、d、e为5个微操作控制信号：
a,控制寄存器A的内容送入半加器。
b,控制寄存器B的内容送入半加器。
c,控制寄存器C的内容送入半加器。
d,控制寄存器C的内容送入寄存器A。
e,控制寄存器C的内容送入寄存器B。
（2）微指令控制字段采用直接控制方式，微指令格式如下：
| a | b | c | d | e |
（3）设待交换数据已在寄存器中，完成寄存器内容互换的微程序如下：
11000；寄存器A、B的内容送入半加器，结果A⊕B自动送入寄存器C。
00010；寄存器C的内容送入寄存器A(当前值=A⊕B)。
11000；寄存器A、B的内容送入半加器，结果A自动送入寄存器C。
00001；寄存器C的内容送入寄存器B(当前值=A⊕B⊕B=A)。
11000；寄存器A、B的内容送入半加器，结果B自动送入寄存器C。 00010；寄存器C的内容送入寄存器A(当前值=A⊕B⊕A=B)。
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