根据题43的结果，重绘题43图如下：

(1) 根据题44图b的指令格式。

方法一：有寄存器直接和寄存器间接两种寻址方式，寻址方式位分别为0和1，表示寻址方式需要1位，Md、Ms1、Ms2均为1位，通用寄存器R0～R3总共4个寄存器，编号分别为0、1、2和3，二进制编号分别为00、01、10和11，表示一个寄存器需要2位，Rd、Rs1、Rs2均为2位，指令字长16位，OP占16-(1+2)×3=7位，即指令操作码占7位，因此最多可定义 2^7=128 条指令。

方法二：二地址指令末三位均为0，即源操作数2地址占3位，单地址指令末6位均为0，即源操作数1地址和源操作数2地址占6位，一个地址占3位，指令最多有3个地址，OP占16-3×3=7位，即指令操作码占7位，因此最多可定义 2^7=128 条指令。

(2) 因为inc、shl和sub指令的操作码分别为01H、02H和03H，且操作码占7位，所以inc、shl和sub指令的操作码分别为0000001B、0000010B和0000011H。

“inc R1”为单地址指令，末6位均为0，inc指令的操作码分别为0000001B，(R1)+1→R1，目的操作数R1采用直接寻址，Md为0，因为R1的寄存器编号为1=01B，所以Rd为01，所以“inc R1”的机器码为  。

“shl R2, R1”为二地址指令，末3位均为0，shl指令的操作码分别为0000010B，(R1)<<1→R2，目的操作数R2采用直接寻址，Md为0，因为R2的寄存器编号为2=10B，所以Rd为10，源操作数R1采用直接寻址，Ms1为0，因为R1的寄存器编号为1=01B，所以Rs1为01，所以“shl R2，R1”的机器码为  。

“sub R3, (R1), R2”为三地址指令，sub指令的操作码为0000011H。((R1))–(R2)→R3，目的操作数R3采用直接寻址，Md为0，因为R3的寄存器编号为3=11B，所以Rd为11，源操作数1的R1采用间接寻址，Ms1为1，因为R1的寄存器编号为1=01B，所以Rs1为01，源操作数2的R2采用直接接寻址，Ms2为0，为R2的寄存器编号为2=10B，所以Rs2为10，所以“sub R3，(R1)，R2”的机器码为  。

(3) 根据题44图a的部分指令控制信号。

方法一：完整推理

I. 取指周期：

• T1: PCout=1, MARin=1, Tin =1, MEMop = read
  • 执行功能 (PC)→MAR, (PC)→T, 1→R。
• T2: MUXop = ①, ALUop = add, SRop = ②
  • 执行功能 (T)→ALU的A端, (ALU的A端)+2→SR。(PC)+2→PC 不需额外的MUXop输入，所以①为0，SR进行直送(mov)，所以②为mov。以及 M(MAR)→MDR。
• T3: SRout=1, PCin = 1
  • 执行功能(SR)→PC。
• T4: MDRout = 1, IRin = 1
  • 执行功能 (MDR)→IR。

II. 执行“shl R2, R1”周期：

• T1: R1out = 1, Tin = 1, ALUop = ③
  • 执行功能(R1)→T，(T)→ALU的A端，该指令不需要进行加减法，ALU直送A(mova)端内容到SR，(ALU的A端)→SR，所以③为mova。
• T2: SRop = ④
  • 指令需要实现shl，执行功能(SR)<<1→SR，SR可以实现左移一位(left)，所以④为left。
• T3: SRout = 1, R2in = 1
  • 执行功能(SR)→R2。

III. 执行“sub R0, R2, (R1)”周期：

• T1: R1out = 1, MARin = 1, MEMop = ⑤
  • 执行功能(R1)→MAR，需要读存储器，存储器控制信号为MEMop，用于控制存储器的读(read)和写(write)操作，所以⑤为read。
• T2: R2out = 1, Tin = 1
  • 执行功能(R2)→T，(T)→ALU的A端。以及 M(MAR)→MDR。
• T3: MDRout = 1, MUXop = 1, ALUop = ⑥, SRop = ⑦
  • 执行功能(MDR)→MUX，(MUX)→ALU的B端，指令需要实现sub，ALU可以实现A减B(sub)，即(ALU的A端)-(ALU的B端)→SR，所以⑥为sub，减法完成后没有额外计算操作，SR为进行直送(mov)，所以⑦为mov。
• T4: ⑧ = 1, R0in = 1
  • 执行功能(SR)→R0，SRout需要打开，所以⑧为SRout。

综上，各标号处的控制信号或控制信号取值如下：

①0；②mov；③mova；④left；⑤read；⑥sub；⑦mov；⑧SRout。

方法二：关键信息推理

I. 取指周期的一般过程如下

• T1: (PC)→MAR, 1→R,
• T2: M(MAR)→MDR, (PC)+1→PC
• T3: (MDR)→IR

只有一步执行加法，没有额外计算操作，所以①为0，SRop是SR的操作，SR为移位寄存器，可实现直送(mov)、左移一位(left)和右移一位(right)3种操作，因为没有额外计算操作，所以②为mov。

II. 执行“shl R2, R1”周期执行左移运算，没有额外计算操作，执行过程可划分为取数、运算和写回过程。

ALUop是ALU的操作，ALU可实现直送A(mova)、A加B(add)、A减B(sub)、A与B(and)、A或B(or)、非A(not)、A加1(inc)这7种操作，因为没有额外计算操作，所以③为mova。

SRop是SR的操作，SR为移位寄存器，可实现直送(mov)、左移一位(left)和右移一位(right)3种操作，因为要实现左移，所以④为left。

III. 执行“sub R0, R2, (R1)”周期执行减法操作，没有额外计算操作，执行过程可划分为取数、运算和写回过程。

MEMop是MEM的操作，存储器控制信号为MEMop，用于控制存储器的读(read)和写(write)操作，第一步是取数，所以⑤为read。

ALUop是ALU的操作，ALU可实现直送A(mova)、A加B(add)、A减B(sub)、A与B(and)、A或B(or)、非A(not)、A加1(inc)这7种操作，因为需要进行减法操作，所以⑥为sub。

SRop是SR的操作，SR为移位寄存器，可实现直送(mov)、左移一位(left)和右移一位(right)3种操作，因为没有额外计算操作，所以⑦为mov。

运算结束后需要写回，SRout需要打开，所以⑧为SRout。

综上，各标号处的控制信号或控制信号取值如下：

①0；②mov；③mova；④left；⑤read；⑥sub；⑦mov；⑧SRout。

(4) 类比“sub R0, R2, (R1)”，得到指令“sub R1，R3，(R2)”的执行周期如下：

• T1: R2out = 1, MARin = 1, MEMop = 0
• T2: R3out = 1, Tin = 1
• T3: MDRout = 1, MUXop = 1, ALUop = sub, SRop = mov
• T4: SRout = 1, R1in = 1

所以指令“sub R1，R3，(R2)”的执行阶段执行阶段至少包含4个时钟周期。

类比“shl R2, R1”，得到指令“inc R1”的执行周期如下：

• T1: R1out = 1, Tin = 1, ALUop = inc, SRop = mov
  • 执行功能(R1)→T，(T)→ALU的A端，(ALU的A端)+1→SR。
• T2: SRout = 1, R1in = 1。
  • 执行功能(SR)→R1。

所以指令“inc R1”的执行阶段至少包含2个时钟周期。