1.6
分析应用题

假定图1-1所示的模型机字长为8位，有4个通用寄存器r0～r3，编号分别为0～3，有16个主存单元，编号为0～15。每个主存单元和CPU中的ALU、通用寄存器、IR、MDR的宽度都是8位，PC和MAR的宽度都是4位，连接CPU和主存的总线中有4位地址线、8位数据线和若干位控制线（包括读/写命令线）。

该模型机采用8位定长指令字，即每条指令有8位。指令格式有R型和M型两种，如图1-2所示。

在图1-2中，op为操作码字段，R型指令的op为0000和0001时，分别定义为寄存器间传送（mov）和加（add）操作，M型指令的op为1110和1111时，分别定义为取数（load）和存数（store）操作；rt和rs为通用寄存器编号；addr为主存单元地址；R[r]表示编号为r的通用寄存器中的内容，M[addr]表示地址为addr的主存单元内容，“←”表示从右向左传送数据。假定指令系统中除了有mov（op=0000）、add（op=0001）、load（op=1110）和store（op=1111）指令外，R型指令还有减（sub，op=0010）和乘（mul，op=0011）等指令，请仿照主教材中的图1-3给出C语句“z=x*(x-y);”的机器级指令序列（包括机器指令和对应的汇编指令）以及在主存中的存放内容，并仿照主教材中的图1-5给出每条指令的执行过程，写出指令执行过程中每个阶段所包含的微操作。

【分析解答】

实现z=x*（x-y）功能的指令序列至少包括7条指令，占7个存储单元，假定这7条指令分别存放在第0～6单元，变量x、y和z分别存放在第8、9、10这三个单元，则实现z=x*（x-y）功能的指令序列在主存中的存放内容（粗体部分）以及对每条指令功能的说明如图1-3所示。

指令执行过程中每个阶段所包含的微操作如图1-4所示。