計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章課件

1、計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章8. 某機指令字長某機指令字長16位，每個操作數(shù)的地址碼為位，每個操作數(shù)的地址碼為6位，設操作碼長度固定，位，設操作碼長度固定， 指令分為零地址、一地址和二地址三種格式。若零地址指令有指令分為零地址、一地址和二地址三種格式。若零地址指令有M種，種， 一地址指令有一地址指令有N種，則二地址指令最多有幾種？若操作碼位數(shù)可變，種，則二地址指令最多有幾種？若操作碼位數(shù)可變， 則二地址指令最多允許有幾種？則二地址指令最多允許有幾種？ 解：解：1）若采用定長操作碼時，二地址指令格式如下：）若采用定長操作碼時，二地址指令格式如下： 4 6 6 設二地址指令有設二

2、地址指令有K種，則：種，則： K = 24 M N 當當M=1（最小值），（最小值），N=1（最小值）時，二地址指令最多有：（最小值）時，二地址指令最多有： Kmax=16-1-1=14種種2）若采用變長操作碼時，二地址指令格式仍如）若采用變長操作碼時，二地址指令格式仍如1）所示，但操作碼）所示，但操作碼長度可隨地址碼的個數(shù)而變。長度可隨地址碼的個數(shù)而變。 Kmax=16-1=15種種（只留一種編碼作擴展標志用。）（只留一種編碼作擴展標志用。）計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章10. 試比較基址尋址和變址尋址。試比較基址尋址和變址尋址。 解：比較如下：解：比較如下： 1）都可有效地

3、）都可有效地擴大擴大指令尋址范圍。指令尋址范圍。 2）基址尋址時，基準地址由基址寄存器給出，地址的）基址尋址時，基準地址由基址寄存器給出，地址的改變改變反映在反映在位移量位移量A的取值上；的取值上；變址尋址時，基準地址由變址尋址時，基準地址由A給出，地址的改變反映在給出，地址的改變反映在變址值的自動修改變址值的自動修改上，變上，變址值由變址寄存器給出。址值由變址寄存器給出。 3）基址寄存器內容通常由）基址寄存器內容通常由系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序設定，變址寄存器內容通常由設定，變址寄存器內容通常由用戶用戶設設定。定。 4）基址尋址適用于程序的）基址尋址適用于程序的動態(tài)重定位動態(tài)重定位，變址尋址適用于，變

4、址尋址適用于數(shù)組或字符串處數(shù)組或字符串處理理，適用場合，適用場合不同不同。計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 11. 畫出先變址再間址及先間址再變址的尋址過程示意圖。畫出先變址再間址及先間址再變址的尋址過程示意圖。 解：解：1）設形式地址為）設形式地址為A，變址寄存器為，變址寄存器為IX，則，則先變址再間址先變址再間址尋址過程尋址過程示意如下：示意如下： （一重間址一重間址） EA=(IX)+A (IX)+1IX+1計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 2）先間址再變址先間址再變址尋址過程示意：尋址過程示意： EA=(IX)+(A) (IX)+1IX+1計算機組成原理18

5、-計算機組成原理答案-第七章 12. 畫出畫出SUB R1指令對操作數(shù)的尋址及減法過程的流程圖。設被指令對操作數(shù)的尋址及減法過程的流程圖。設被減數(shù)和結果存于減數(shù)和結果存于ACC中，中，表示間接尋址，表示間接尋址，R1寄存器的內容為寄存器的內容為2074H。 解：解： SUB R1指令尋址及減法過程的流程圖：指令尋址及減法過程的流程圖： 計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 13. 畫出執(zhí)行畫出執(zhí)行ADD *-5指令（指令（*為相對尋址特征）的信息流程圖。設另為相對尋址特征）的信息流程圖。設另一個操作數(shù)和結果存于一個操作數(shù)和結果存于ACC中，并假設（中，并假設（PC）=4000H。 解

6、：由于本題未指定數(shù)據(jù)通路結構，因此只能大概地排一下信息流程解：由于本題未指定數(shù)據(jù)通路結構，因此只能大概地排一下信息流程圖，并且流程圖中突出圖，并且流程圖中突出尋址過程尋址過程的實現(xiàn)。的實現(xiàn)。 ADD *-5指令信息流程圖如下：指令信息流程圖如下： 計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 14. 設相對尋址的轉移指令占兩個字節(jié)，第一個字節(jié)是操作碼，第二個字設相對尋址的轉移指令占兩個字節(jié)，第一個字節(jié)是操作碼，第二個字節(jié)是相對位移量，用補碼表示。假設當前轉移指令第一字節(jié)所在的地址為節(jié)是相對位移量，用補碼表示。假設當前轉移指令第一字節(jié)所在的地址為2000H，且，且CPU每取出一個字節(jié)便自動完成

7、（每取出一個字節(jié)便自動完成（PC）+1PC的操作。試問當執(zhí)的操作。試問當執(zhí)行行JMP *+8和和JMP *-9指令時，操作數(shù)的地址是什么？指令時，操作數(shù)的地址是什么？ 解：據(jù)題意，相對尋址的轉移指令格式如下：解：據(jù)題意，相對尋址的轉移指令格式如下： 當執(zhí)行當執(zhí)行JMP指令時，指令時，指令第二字節(jié)的內容不變指令第二字節(jié)的內容不變，PC的內容變?yōu)榈膬热葑優(yōu)?002H。此時轉移指令第二字節(jié)內容各為：。此時轉移指令第二字節(jié)內容各為： A1= +8 = 0000 1000 = 08H A2= -9 = 1111 0111 = F7H 其有效地址各為：其有效地址各為： EA1= (PC) +8 = 200

8、2H+0008H = 200AH EA2= (PC) 9 =2002H+FFF7H = 1FF9H計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 16. 某機主存容量為某機主存容量為4M 16位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)可完成可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、變址、基址、相對、種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、變址、基址、相對、立即等六種尋址方式，試回答：立即等六種尋址方式，試回答： （1）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用； 解：解： （1）單字長一地址指令）單字長一

9、地址指令格式格式： 7 3 6計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 16. 某機主存容量為某機主存容量為4M 16位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)可完成可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對、立種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對、立即等六種尋址方式，試回答：即等六種尋址方式，試回答： （2）該指令直接尋址的最大范圍；）該指令直接尋址的最大范圍； （3）一次間址和多次間址的尋址范圍；）一次間址和多次間址的尋址范圍； （4）立即數(shù)的范圍（十進制表示）；）立即數(shù)的范圍（十進制表示）； （

10、5）相對尋址的位移量（十進制表示）；）相對尋址的位移量（十進制表示）； 解：解： （2）A為為6位，該指令直接尋址的最大范圍為位，該指令直接尋址的最大范圍為26=64字；字； （3）一次間址的尋址范圍為）一次間址的尋址范圍為216=64K字；字； 多次間址的尋址范圍為多次間址的尋址范圍為215=32K字；字； （多次間址尋址時：首位為（多次間址尋址時：首位為1：繼續(xù)訪問尋址，首位：繼續(xù)訪問尋址，首位0：尋址結束。）：尋址結束。） （4）立即數(shù)的范圍：若采用補碼表示為）立即數(shù)的范圍：若采用補碼表示為1FH20H； 十進制表示為十進制表示為31 -32；無符號數(shù)為；無符號數(shù)為063； （5）相對尋

11、址的位移量范圍在采用補碼表示時同立即數(shù)范圍。相對尋址的位移量范圍在采用補碼表示時同立即數(shù)范圍。計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 16. 某機主存容量為某機主存容量為4M 16位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)可完成可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對、立種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對、立即等六種尋址方式，試回答：即等六種尋址方式，試回答： （6）上述六種尋址方式的指令哪一種執(zhí)行時間最短？哪一種最長？）上述六種尋址方式的指令哪一種執(zhí)行時間最短？哪一種最長？ 為什么？哪一種便于

12、程序浮動？哪一種最適合處理數(shù)組問題？為什么？哪一種便于程序浮動？哪一種最適合處理數(shù)組問題？ （7）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴大到）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴大到4M？ （8）為使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采取什么措施？）為使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采取什么措施？ 簡要說明之。簡要說明之。解：解：（6）六種尋址方式中，立即尋址指令執(zhí)行時間最短，因為此時不）六種尋址方式中，立即尋址指令執(zhí)行時間最短，因為此時不需尋址；間接尋址指令執(zhí)行時間最長，因為尋址操作需訪存一次需尋址；間接尋址指令執(zhí)行時間最長，因為尋址操作需訪存一次到多次；到多次； 相對尋址便于

13、程序浮動，因為此時操作數(shù)位置可隨程序存儲相對尋址便于程序浮動，因為此時操作數(shù)位置可隨程序存儲區(qū)的變動而改變，總是相對于程序一段距離；區(qū)的變動而改變，總是相對于程序一段距離； 變址尋址最適合處理數(shù)組問題，因為此時變址值可自動修改變址尋址最適合處理數(shù)組問題，因為此時變址值可自動修改而不需要修改程序。而不需要修改程序。計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章 16. 某機主存容量為某機主存容量為4M 16位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)可完成可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對、立種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有

14、直接間接、變址、基址、相對、立即等六種尋址方式，試回答：即等六種尋址方式，試回答： （7）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴大到）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴大到4M？ （8）為使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采取什么措施？）為使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采取什么措施？ 簡要說明之。簡要說明之。解：（解：（7）為使指令尋址范圍可擴大到）為使指令尋址范圍可擴大到4M，需要有效地址，需要有效地址22位，此時可位，此時可 將單字長一地址指令的格式改為雙字長，如下圖示：將單字長一地址指令的格式改為雙字長，如下圖示： （8）如使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采用

15、上述雙字長一地址如使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采用上述雙字長一地址 指令，通過選用合適的尋址方式完成。（如選用直接尋址就可轉移到主指令，通過選用合適的尋址方式完成。（如選用直接尋址就可轉移到主 存任一位置，但選用相對尋址則只能在存任一位置，但選用相對尋址則只能在2M范圍內轉移。）范圍內轉移。） 除此之外，（除此之外，（7）、（）、（8）兩題也可通過段尋址方式達到擴大尋址空間的）兩題也可通過段尋址方式達到擴大尋址空間的 目的?？傊?，不論采取何種方式，最終得到的實際地址應是目的?？傊?，不論采取何種方式，最終得到的實際地址應是22位。位。計算機組成原理18-計算機組成原理答案-第七章17 . 舉例說明哪幾種尋址方式在指令的執(zhí)行階段不訪問存儲器？哪幾種尋舉例說明哪幾種尋址方式在指令的執(zhí)行階段不訪問存儲器？哪幾種尋址方式在指令的執(zhí)行階段只需訪問一次存儲器？完成什么樣的指令，包括址方式在指令的執(zhí)行階段只需訪問一次存儲器？完成什么樣的指令，包括取指令在內共訪問四次存儲器？取指令在內共訪問四次存儲器？ 解：舉例如下：解：舉例如下： 1）一地址指令在執(zhí)行階段不訪存的尋址方式有：）一地址指令在執(zhí)行階段不訪存的尋址方式有： 寄存器尋址寄存器尋址、立即尋