写出用伪指令方式实现“swap $rs，$rt”时的指令序列

问答题在MIPS指令集中需要增加一条swap指令，可以使用软件方式用若干条已有指令来实现伪指令，也可以通过改动硬件来实现。写出用伪指令方式实现“swap $rs，$rt”时的指令序列

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1.问答题 假定某计算机字长16位，CPU内部结构如图所示，CPU和存储器之间采用同步方式通信，按字编址。采用定长指令字格式，指令由两个字组成，第一个字指明操作码和寻址方式，第二个字包含立即数Imm16。若一次存储访问所花时间为2个CPU时钟周期，每次存储访问存取一个字，取指令阶段第二次访存将Imm16取到MDR中，请写出下列指令在指令执行阶段的控制信号序列，并说明需要几个时钟周期。
将存储单元Imm16的内容作为地址所指的存储单元的内容加到寄存器R1中。此时，Imm16为间接地址。即：R[R1]←R[R1]+ M[M[Imm16]]

参考答案：

2.问答题 假定某计算机字长16位，CPU内部结构如图所示，CPU和存储器之间采用同步方式通信，按字编址。采用定长指令字格式，指令由两个字组成，第一个字指明操作码和寻址方式，第二个字包含立即数Imm16。若一次存储访问所花时间为2个CPU时钟周期，每次存储访问存取一个字，取指令阶段第二次访存将Imm16取到MDR中，请写出下列指令在指令执行阶段的控制信号序列，并说明需要几个时钟周期。
将地址为Imm16的存储单元的内容加到寄存器R1中，此时，Imm16为直接地址。即：R[R1]←R[R1]+ M[Imm16]

参考答案：

3.问答题 假定某计算机字长16位，CPU内部结构如图所示，CPU和存储器之间采用同步方式通信，按字编址。采用定长指令字格式，指令由两个字组成，第一个字指明操作码和寻址方式，第二个字包含立即数Imm16。若一次存储访问所花时间为2个CPU时钟周期，每次存储访问存取一个字，取指令阶段第二次访存将Imm16取到MDR中，请写出下列指令在指令执行阶段的控制信号序列，并说明需要几个时钟周期。
将立即数Imm16加到寄存器R1中，此时，Imm16为立即操作数。即：R[R1]←R[R1]+ Imm16

参考答案：

4.问答题 假定下图单周期数据通路对应的控制逻辑发生错误，使得在任何情况下控制信号RegWr、RegDst、Branch、MemWr、ExtOp、R-type总是为0，则哪些指令不能正确执行？为什么？

参考答案：

5.问答题 下图给出了某CPU内部结构的一部分，MAR和MDR直接连到存储器总线（图中省略）。在两个总线之间的所有数据传送都需经过算术逻辑部件ALU。ALU可实现的部分功能及其控制信号如下： MOVa：F=A；MOVb：F=B；a+1：F=A+1；b+1：F=B+1 a-1：F=A-1；b-1：F=B-1其中A和B是ALU的输入，F是ALU的输出。假定JSR（转子指令）指令占两个字，第一个字是操作码，第二个字给出子程序的起始地址，返回地址保存在主存的栈中，用SP（栈指示器）指向栈顶，按字编址，每次从主存读取一个字。请写出读取并执行JSR指令所要求的控制信号序列（提示：当前指令地址在PC中）。

参考答案：

6.问答题 如图，假定总线传输延迟和ALU运算时间分别是20ps和200ps，寄存器建立时间为10ps，寄存器保持时间为5ps，寄存器的锁存延迟（Clk-to-Q time）为4ps，控制信号的生成延迟（Clk-to-signal time）为7ps，三态门接通时间为3ps，则从当前时钟到达开始算起，完成以下操作的最短时间是多少？各需要几个时钟周期？

将程序计数器PC加1

参考答案：分两个阶段：
P.C+1→Z：7+3+20+200+10=240ps；Z→PC：7+3+2...

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7.问答题 如图，假定总线传输延迟和ALU运算时间分别是20ps和200ps，寄存器建立时间为10ps，寄存器保持时间为5ps，寄存器的锁存延迟（Clk-to-Q time）为4ps，控制信号的生成延迟（Clk-to-signal time）为7ps，三态门接通时间为3ps，则从当前时钟到达开始算起，完成以下操作的最短时间是多少？各需要几个时钟周期？

将数据从一个寄存器传送到另一个寄存

参考答案：器寄存器的锁存延迟与控制信号的生成延迟的时间重叠，且Clk-to-signal time> Clk-...

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8.问答题 以下是一个计算阶乘的C语言递归过程，请按照MIPS过程调用协议写出该递归过程对应的MIPS汇编语言程序，要求目标代码尽量短（提示：乘法运算可用乘法指令“mul rd，rs，rt”来实现，功能为“rd←（rs）×（rt）”）。

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9.问答题 说明beq指令的含义，并解释为什么汇编程序在对下列汇编源程序中的beq指令进行汇编时会遇到问题，应该如何修改该程序段？

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10.问答题 以下程序段是某个过程对应的MIPS指令序列，其功能为复制一个存储块数据到另一个存储块中，存储块中每个数据的类型为float，源数据块和目的数据块的首地址分别存放在$a0和$a1中，复制的数据个数存放在$v0中，作为返回参数返回给调用过程。在复制过程中遇到0则停止，最后一个0也需要复制，但不被计数。已知程序段中有多个Bug，请找出它们并修改。

参考答案：