ics3

T1

1

$\lfloor \log_2(32786)\rfloor = 15$

最少 15 位。

2

• 5 位 opcode
• 两个寄存器共 6 位
• 1 位指示指令为立即数的加
• 剩 4 位立即数

补码，最大数为 $2^3-1=7$

3

• 5 位 opcode
• 寄存器 3 位
• 剩 8 位 PCoffset

地址范围 $[PC-256,PC+255]$

T2

1

• Fetch 从内存中获取指令，使用 PC 中的地址。然后将PC递增，指向下一条指令。
• Decode 对获取的指令进行译码，确定操作码及相关操作数。此阶段识别要执行的操作及将要访问的寄存器或内存位置。
• Evaluate Address 如果指令需要访问内存，通过偏移量等，计算操作数的有效地址。
• Fetch Operands 从指定的寄存器或内存位置获取指令所需的操作数。
• Execute 执行指令所指定的实际操作。
• Store Result 将执行结果写回到指令指定的目标，寄存器或内存位置。

2

Opcode	Fetch	Decode	Evaluate Address	Fetch Operands	Execute	Store Result
ADD	1	1		1	1	1
AND	1	1		1	1	1
ST	1	1	1	1	1	1
STR	1	1	1	1	1	1
LDI	1	1	1	1	1	1
LD	1	1	1	1	1	1
LEA	1	1	1		1	1
BR	1	1			1
JMP	1	1			1

3

LEA：6
ADD：6
ST：106
AND：6
ADD：6
STR：205
LDI：106

总共：441

4

ADD 指令

	FETCH	DECODE	EVALUATE ADDRESS	FETCH OPERANDS	EXECUTE	STORE RESULT
PC	RW
IR	W	R		R	R	R
MAR	W
MDR
MEM	R
registers				R	W	W
NZP					W

STR 指令

	FETCH	DECODE	EVALUATE ADDRESS	FETCH OPERANDS	EXECUTE	STORE RESULT
PC	RW
IR	W	R	R	R	R	R
MAR	W				W
MDR					W
MEM	R					W
registers			R	R
NZP					W

JMP 指令

	FETCH	DECODE	EVALUATE ADDRESS	FETCH OPERANDS	EXECUTE	STORE RESULT
PC	RW				W
IR	W	R		R	R
MAR	W
MDR
MEM	R
registers
NZP

5

除了前 5 个周期外，每个周期处理完一个指令。
共 995 个。

T3

1

7

2

x3000: 1101 000 000 0 00 000
x3001: 0001 000 000 1 00001
x3002: 0001 010 001 0 00 000
x3003: 0001 010 001 0 00 010
x3004: 1001 010 010 111111
x3005: 0000 010 000000001
x3006: 1111 0000 00100101

3

• 引入一个新的操作码用于 XOR 指令，将 XOR 添加到指令集
• 更新指令解码器，识别新的 XOR 操作码，并将其路由到适当的执行路径。
• 修改控制逻辑，能向 ALU 发出执行 XOR 操作的信号。
• 在 ALU 内部实现逻辑电路，添加 XOR 操作
• 更新汇编器，识别新的 XOR 指令并生成适当的机器代码。

T4

R/W	MAR	MDR
W	x4000	11110
R	x4003	10110
W	x4001	10110
R	x4002	01101
W	x4003	01101

memory1:
01101
11010
01101
10110
11110

memory2:
11110
10110
01101
10110
11110

memory3:
11110
10110
01101
01101
11110

T5

X	Does the program halt?	Value stored in R0
000000010	y	2
000000001	y	3
000000000	y	6
111111111	n
111111110	n