【计算机组成原理】 “运算器”典型例题

一、前言

因为疫情原因，开学在家上网课。所学是慕课哈工大的国家精品课程计算机组成原理（上），教材是唐朔飞老师《计算机组成原理》第二版教材。根据学习进度，我会写一些专题笔记，这次写一下 “运算器部分的”典型例题。第一次学，有什么不足希望大家批评指正。

二、第一次作业（习题1.9）

画出主机框图，分别以存数指令“STA M”和加法指令“ADD M”（M均为主存地址）为例，在
图中按序标出完成该指令（包括取指令阶段）的信息流程（如→①），假设主存容量为 256M*32位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下，指出图中各寄存器的位数。

标准答案：

(1) STA M指令：
取指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→ MDR，MDR→IR，
分析指令：OP(IR) →CU，
执行指令：Ad(IR) →MAR，MAR→MM, ACC→MDR，MDR→MM，WR

(2) ADD M指令：
取指令：PC→MAR，MAR→MM，MM→ MDR，MDR→IR，
分析指令：OP(IR) →CU，
执行指令：Ad(IR) →MAR， RD，MM→MDR，MDR→X，ADD，ALU→ACC，
ACC→MDR，WR
(主机框图参照第一问)

(3) 假设主存容量 256M*32 位，在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下， ACC、X、IR、MDR寄存器均为 32 位， PC和 MAR寄存器均为 28 位.

补（笔记）：

(1)常用简写：
MM：主存储器
WT：发送窗口，WR：接收窗口
RS：源寄存器，RD：目的寄存器

(2)一般情况下，取指令部分所有操作指令都是：PC→MAR，MAR→MM，MM→ MDR，MDR→IR，

(3)运算器
ACC和X作为输入，ACC也用于存储，由于像乘法除法之类的运算，运算长度增加一倍，把多出来的存储在MQ中。
存储规则：

乘法操作：ACC//MQ表示乘积高位放在ACC中，低位放在MQ中。

除法操作：

(4) 主存容量 = 存储单元个数 × 存储字长
如 MAR × MDR 容量
10 × 8 => 1K×8位
16 × 32 => 64K×32位
拿第三问为例，假设主存容量 256M*32 位：
由1M = 2^10K，
1K = 2^10 B，
1B = 2^3 b，
得 256M = 2 ^28 B。
=>在指令字长、存储字长、机器字长相等的条件下， ACC、X、IR、MDR寄存器均为 32 位， PC和 MAR寄存器均为 28 位。