假定计算机 M 字长为 32 位。按字节编址，采用 32 位定长指令字，指令 add slli 和 lw 的格式、编码和功能说明如题 43(a) 图所示。
其中 R[x] 表示通用寄存器 x 的内容，M[x] 表示地址为 x 的存储单元内容，shamt 为移位位数，imm 为补码表示的偏移量。题 43(b) 图给出了计算机 M 的部分数据通路及其控制信号（用箭头虚线表示），其中，A 和 B 分别表示从通用寄存器 rs1 和 rs2 中读出的内容，IR[31:20] 表示指令寄存器中的高 12 位。控制信号 Ext 为 0、1 时扩展器分别实现零扩展，符写扩展 ALUctr 为 000、001、010 时 ALU 分别实现加、减、逻辑左移运算。
请回答下列问题
(1) 计算机 M 最多有多少个通用寄存器？为什么 shamt 字段占 5 位？（2 分）
(2) 执行 add 指令时，控制信号 ALUBsrc 的取值应该是什么？若 rs1 和 rs2 寄存器内容分别是 8765 4321H 和 9876 5432H，则 add 指令执行后，ALU 输出端 F、OF 和 CF 的结果分别是什么？若设 add 指令处理的是无符号整数，则应根据哪个标志判断是否溢出（3 分）
(3) 执行 slli 指令时，控制信号 Ext 的取值可以是 0 也可以是 1，为什么？（2 分）
(4) 执行 lw 指令时，控制信号 Ext、ALUctr 的取值分别是什么？（2 分）
(5) 若一条指令的机器码是 A040 A103H，则该指令一定是 lw 指令，为什么？(2 分）
(6) 若执行该指令时，R[01H]=FFFF A2D0H，则所读取数据的存储地址是多少？(2 分）
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1）从 43 题 (a) 图可以看到，Y 寄存器 rs1 和 rs2 用 5 位表示，所以计算机 M 最多的是 2⁵=32 个寄存器。根据指令 R[rd] ← [rs1] << shamt 可知，shamt 表示左移。shamt：计算机的机器字长是 32 位，所以 shamt 表示左移的最大范围不能超过 32，所以只需要5bit 就可以表示对应的范围：log2 32=5。
2）ALUBsrc = 0，它的作用是支持 lw 指令和 imm 的偏移（R[rd] ← M[R[rs1]+imm]）F 的计算如下：
8765 4321
+ 9876 5432
------------
11FDB 9753
由于计算机的机器字长是 32 位，所以最高位的 1 舍掉，F = 1FDB 9753H:OF 是溢出位，我们计算的结果发现确实发生了溢出和进位，所以 OF=1。CF 是进位位，计算时发现了最高位有进位，所以 CF=1。溢出的判断方法是，最高位进位（异或）次高位，计算过程发现最高位进位，次高位没有进位，所以 CF 是标志判断是否溢出。
3）slli 代表左移指令，slli 指令的高 12 位（即 IR[31:20]）的最高位为 0，因此无论进行零扩展还是符号扩展，都是在高位补 0，效果等价，因此 Ext 可以是 0 也可以是 1。
4）R[rd] ← M[R[rs1]+imm] 这条指令的意思是，rs1 里的内容加上立即数，等于真正要访问的内存地址。计算偏移地址，偏移地址可正可负，应该使用补码表示。所以是符号扩展，Ext=1，然后表示加法，所以根据 (b) 图可知 ALUctr=000。
5）A040 A103H = 1010 0000 0100 0000 1010 0001 0000 0011B，60 位 = 0000011，中间的 1412 位 = 010，最高的 12 位为 A04H。其他两个指令 add 和 slli 的高 12 位都是 000H，所以该指令一定是 lw 指令。
6）A040 A103H = 1010 0000 0100 0000 1010 0001 0000 0011B，60 位 = 000 0011，中间的 1412 位 = 010，最高的 12 位为 A04。imm 是 31~25，也就是 A404 组（注意是符号扩展）扩展完 1111 1111 1111 1111 1111 1010 0000 0100，十六进制是 FFFF FA04。rs1 里的内容加上立即数，等于真正要访问的内存地址，R[O1H]=FFFF A2DOH，所以 FFFFFA04 + FFFFA2D0 = FFFF9CD4H。