考点：指令流程图
解：流程图及各微操作信号序列如下图（最后的波浪号为公操作）：
考点：
时序产生器
解：根据题意，产生 5 个等间隔节拍脉冲，需要 5 个D触发器，其中 4 个作为移位寄存器，状态相继为
1000→1100→1110→1111→0000
，因此输出
T
1
−
T
5
T_1-T_5
T
1
−
T
5
的逻辑表达式分别为：
T
1
=
C
1
C
2
′
T_1=C_1 C_2′
T
1
=
C
1
C
2
′
T
2
=
C
2
C
3
′
T_2=C_2 C_3′
T
2
=
C
2
C
3
′
T
3
=
C
3
C
4
′
T_3=C_3 C_4′
T
3
=
C
3
C
4
′
T
4
=
C
4
T_4=C_4
T
4
=
C
4
T
5
=
C
1
′
T_5=C_1′
T
5
=
C
1
′
因此，时序产生器的逻辑图见下：
考点：时序产生器
解：因为
T
2
T_2
T
2
的宽度为其他两个脉冲的 2 倍，因此共需要 4 个D触发器，状态相继为
100→110→111→000
，因此输出
T
1
−
T
3
T_1-T_3
T
1
−
T
3
的逻辑表达式分别为：
T
1
=
C
1
C
2
′
T_1=C_1C_2′
T
1
=
C
1
C
2
′
T
2
=
C
1
C
2
T_2=C_1 C_2
T
2
=
C
1
C
2
T
3
=
C
1
′
T_3=C_1′
T
3
=
C
1
′
因此，时序产生器的逻辑图见下：
考点：微指令格式的
编码表示法
解：由表格可知，相斥的微命令信号有：ai、bfj、eh 等，将互斥的微命令合并为 1 个字段，使用混合表示法：将ai、bfj、eh 分别合并为 1 个字段，因此控制字段如下：
考点：数据通路，指令集系统
解：（1）将 C、D 暂存器直接接在 ALU 的 A、B 两输入端，其余寄存器双向接到单总线上。设计数据通路图如下：
（2）根据（1）中的数据通路图，得到如下结果
考点：微指令格式
解：（1）因为控存容量为 512×48 位，因此一条微指令长度为 48 位，因为控制微程序转移的条件共 4 个，判别字段为 4 位；直接地址字段
=
l
o
g
2
512
=
9
b
i
t
=log_2^{512}=9bit
=
l
o
g
2
5
1
2
=
9
b
i
t
，则微命令字段
=
48
−
4
−
9
=
35
b
i
t
=48-4-9=35bit
=
4
8
−
4
−
9
=
3
5
b
i
t
（2）微程序控制器逻辑框图如下：
考点：CPU 流水
解：（1）流水线的操作周期应该按各步操作的最大时间考虑，即100ns
（2）因为在第4步中才送结果，而第2步中进行取数，所以可以停顿2个周期，等前一条指令运算后进行取数操作
（2）可以采用专用通路技术，流水线不需要发生停顿
解：（1）使用流水处理的时空图：
（2）单位时间执行的指令数
=
20
(
5
+
20
−
1
)
×
100
×
1
0
−
9
=
8.33
×
1
0
6
=\frac{20}{(5+20-1)×100×10^{-9}}=8.33×10^6
=
(
5
+
2
0
−
1
)
×
1
0
0
×
1
0
−
9
2
0
=
8
.
3
3
×
1
0
6
条/秒
（3）加速比
=
20
×
5
20
+
5
−
1
=
4.17
=\frac{20×5}{20+5-1}=4.17
=
2
0
+
5
−
1
2
0
×
5
=
4
.
1
7