計(jì)算機(jī)組成原理課本chapter 7 answer

1、1第七章7.7設(shè)指令字長(zhǎng)設(shè)指令字長(zhǎng)16位，采用操作數(shù)擴(kuò)展技術(shù)，每個(gè)操作數(shù)的地位，采用操作數(shù)擴(kuò)展技術(shù)，每個(gè)操作數(shù)的地址為址為6位，如果定義了位，如果定義了13條二地址指令，試問(wèn)還可以安排多條二地址指令，試問(wèn)還可以安排多少條一地址指令？少條一地址指令？解：指令格式如下：解：指令格式如下：OPA1A2 4 6 6最多可安排最多可安排16條二地址指令，現(xiàn)安排條二地址指令，現(xiàn)安排13條二地址指令，余條二地址指令，余下下3種情況用于把操作碼擴(kuò)展到種情況用于把操作碼擴(kuò)展到A1，因此最多可以安排的一，因此最多可以安排的一地址指令為：地址指令為：3*26=3*64=192條條27.8某機(jī)指令字長(zhǎng)某機(jī)指令字長(zhǎng)16

2、位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼為位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼為6位，設(shè)操作碼位，設(shè)操作碼長(zhǎng)度固定，指令分為零地址、一地址和二地址三種格式。若長(zhǎng)度固定，指令分為零地址、一地址和二地址三種格式。若零地址指令有零地址指令有M條，一地址指令有條，一地址指令有N種，則二地址指令最多有種，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？幾種？若操作碼位數(shù)可變，則二地址指令最多允許有幾種？解：指令格式如下：解：指令格式如下：OPA1A2 4 6 6(1)若采用固定操作碼，最多可以設(shè)計(jì)若采用固定操作碼，最多可以設(shè)計(jì)16條指令，所以二地條指令，所以二地址指令最多有：址指令最多有：16-M-N 條。條。(

3、2)若采用可變操作碼，最多可以設(shè)計(jì)若采用可變操作碼，最多可以設(shè)計(jì)16條二地址指令，假設(shè)二條二地址指令，假設(shè)二地址指令地址指令X條，則最多可以設(shè)計(jì)（條，則最多可以設(shè)計(jì)（16-X）*26條一地址指令，現(xiàn)條一地址指令，現(xiàn)有一地址指令有一地址指令N條，則最多可設(shè)計(jì)條，則最多可設(shè)計(jì)(16-X)*26-N* 26條零地址，條零地址，則：則：(16-X)*26-N* 26MX 16-( M* 2-6+N)*2-637.16 某機(jī)主存容量為某機(jī)主存容量為4M 16位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若該機(jī)指令系統(tǒng)可完成該機(jī)指令系統(tǒng)可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直種操作，操作碼

4、位數(shù)固定，且具有直接、間接、變址、基址、相對(duì)、立即等六種尋址方式，試回答：接、間接、變址、基址、相對(duì)、立即等六種尋址方式，試回答： （1）畫(huà)出一地址指令格式并指出各字段的作用；）畫(huà)出一地址指令格式并指出各字段的作用； （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(jìn)制表示）；）立即數(shù)的范圍（十進(jìn)制表示）； （5）相對(duì)尋址的位移量（十進(jìn)制表示）；）相對(duì)尋址的位移量（十進(jìn)制表示）； （6）上述六種尋址方式的指令哪一種執(zhí)行時(shí)間最短？哪一種）上述六種尋址方式的指令哪一種執(zhí)行時(shí)間最短？哪一種最長(zhǎng)？

5、為什么？哪一種便于程序浮動(dòng)？哪一種最適合處理數(shù)組最長(zhǎng)？為什么？哪一種便于程序浮動(dòng)？哪一種最適合處理數(shù)組問(wèn)題？問(wèn)題？ （7）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴(kuò)大到）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴(kuò)大到4M？ （8）為使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存的任一位置，可采取什）為使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存的任一位置，可采取什么措施？簡(jiǎn)要說(shuō)明之。么措施？簡(jiǎn)要說(shuō)明之。4 解：（解：（1）畫(huà)出一地址指令格式并指出各字段的作用）畫(huà)出一地址指令格式并指出各字段的作用.OPMAOP為操作碼字段，共為操作碼字段，共7位，可反映位，可反映108種操作；種操作； M為尋址方式字段，共為尋址方式字段，共3位，可反映位，

6、可反映6種尋址操作；種尋址操作； A為地址碼字段，共為地址碼字段，共16-7-3=6位。位。 7 3 6 （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：26=64（3）由于存儲(chǔ)字長(zhǎng)為）由于存儲(chǔ)字長(zhǎng)為16位，故一次間址的尋址范圍為位，故一次間址的尋址范圍為216；若；若多次間址，需用存儲(chǔ)字的最高位來(lái)區(qū)別是否繼續(xù)間接尋址，故多次間址，需用存儲(chǔ)字的最高位來(lái)區(qū)別是否繼續(xù)間接尋址，故尋址范圍為尋址范圍為215。（4）立即數(shù)的范圍為）立即數(shù)的范圍為-3231（有符號(hào)數(shù)），或（有符號(hào)數(shù)），或063（無(wú)符（無(wú)符號(hào)數(shù)）。號(hào)數(shù)）。 5（5）相對(duì)尋址的位移量為）相對(duì)尋址的位移量為-3231。 （6）上

7、述六種尋址方式中，因立即數(shù)由指令直接給出，故）上述六種尋址方式中，因立即數(shù)由指令直接給出，故立即立即尋址尋址的指令執(zhí)行時(shí)間最短。的指令執(zhí)行時(shí)間最短。 在指令的執(zhí)行階段要多次訪存在指令的執(zhí)行階段要多次訪存(一次一次間接尋址間接尋址要兩次訪存，要兩次訪存，多次間接尋址要多次訪存多次間接尋址要多次訪存)，故執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)。，故執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)。 相對(duì)尋址相對(duì)尋址操作數(shù)的有效地址只與當(dāng)前指令地址相差一定的操作數(shù)的有效地址只與當(dāng)前指令地址相差一定的位移量，與直接尋址相比，更有利于程序浮動(dòng)。位移量，與直接尋址相比，更有利于程序浮動(dòng)。 變址尋址變址尋址由于變址寄存器的內(nèi)容由用戶給定，而且在程序由于變址寄存器的內(nèi)容

8、由用戶給定，而且在程序的執(zhí)行過(guò)程中允許用戶修改，而其形式地址始終不變，故變址的執(zhí)行過(guò)程中允許用戶修改，而其形式地址始終不變，故變址尋址的指令便于用戶編制處理數(shù)組問(wèn)題的程序。尋址的指令便于用戶編制處理數(shù)組問(wèn)題的程序。6(7)(7)方案一：為使指令尋址范圍可擴(kuò)大到方案一：為使指令尋址范圍可擴(kuò)大到4M4M，需要有效地址，需要有效地址2222位，此時(shí)可將單字長(zhǎng)一地址指令的格式改為雙字長(zhǎng)，如位，此時(shí)可將單字長(zhǎng)一地址指令的格式改為雙字長(zhǎng)，如下圖示：下圖示： OP（7位）M（3位） A（高6位）A（低16位）方案二：如果仍采用單字長(zhǎng)指令（方案二：如果仍采用單字長(zhǎng)指令（16位）格式，為使指令尋位）格式，為使指

9、令尋址范圍擴(kuò)大到址范圍擴(kuò)大到4M，可通過(guò)段尋址方案實(shí)現(xiàn)。安排如下：，可通過(guò)段尋址方案實(shí)現(xiàn)。安排如下： 硬件設(shè)段寄存器硬件設(shè)段寄存器DS（16位），用來(lái)存放段地址。在完成位），用來(lái)存放段地址。在完成指令尋址方式所規(guī)定的尋址操作后，得形式地址指令尋址方式所規(guī)定的尋址操作后，得形式地址A（6位），位），再由硬件自動(dòng)完成段尋址，段地址左移再由硬件自動(dòng)完成段尋址，段地址左移6位，加形式地址，位，加形式地址，最后得最后得22位物理地址。位物理地址。 即：物理地址即：物理地址=（DS） 26 + A 7(8)(8)方案一：為使轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存任一位置，需要有方案一：為使轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存任一位置，需要

10、有效地址效地址2222位，此時(shí)可將單字長(zhǎng)一地址指令的格式改為雙字位，此時(shí)可將單字長(zhǎng)一地址指令的格式改為雙字長(zhǎng)，如下圖示：長(zhǎng)，如下圖示： OP（7位）M（3位） A（高6位）A（低16位）方案二：方案二： 硬件設(shè)基址寄存器（硬件設(shè)基址寄存器（22位），用來(lái)存放基地址。位），用來(lái)存放基地址。在完成指令尋址方式所規(guī)定的尋址操作后，得形式地址在完成指令尋址方式所規(guī)定的尋址操作后，得形式地址A（6位），再由硬件自動(dòng)完成段尋址，物理地址位），再由硬件自動(dòng)完成段尋址，物理地址=基址寄存基址寄存器器+ A?；蛘咴O(shè)計(jì)基址寄存器或者設(shè)計(jì)基址寄存器16位，物理地址位，物理地址= 基址寄存器基址寄存器 26 + A

11、87.197.19某某CPUCPU內(nèi)有內(nèi)有3232個(gè)個(gè)3232位的通用寄存器，設(shè)計(jì)一種位的通用寄存器，設(shè)計(jì)一種能容納能容納6464種操作的指令系統(tǒng)。假設(shè)指令字長(zhǎng)等于種操作的指令系統(tǒng)。假設(shè)指令字長(zhǎng)等于機(jī)器字長(zhǎng)，試回答以下問(wèn)題：機(jī)器字長(zhǎng)，試回答以下問(wèn)題： （1 1）如果主存可直接或間接尋址，采用寄存）如果主存可直接或間接尋址，采用寄存器器存儲(chǔ)器型指令，能直接尋址的最大存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)器型指令，能直接尋址的最大存儲(chǔ)空間是多少？畫(huà)出指令格式并說(shuō)明各字段的含義。是多少？畫(huà)出指令格式并說(shuō)明各字段的含義。 （2 2）在滿足（）在滿足（1 1）的前提下，如果采用通用寄）的前提下，如果采用通用寄存器作基址寄存器，則

12、上述寄存器存器作基址寄存器，則上述寄存器存儲(chǔ)器型指存儲(chǔ)器型指令的指令格式有何特點(diǎn)？畫(huà)出指令格式并指出這令的指令格式有何特點(diǎn)？畫(huà)出指令格式并指出這類指令可訪問(wèn)多大的存儲(chǔ)空間？類指令可訪問(wèn)多大的存儲(chǔ)空間？9 解：（解：（1）畫(huà)出一地址指令格式。）畫(huà)出一地址指令格式。OPRMAOP為操作碼字段，共為操作碼字段，共6位，可反映位，可反映64種操作；種操作；R為寄存器的地址，共為寄存器的地址，共5位，可以表示位，可以表示32個(gè)通用寄存器。個(gè)通用寄存器。 M為尋址方式字段，共為尋址方式字段，共1位，可反映直接或間接尋址；位，可反映直接或間接尋址； A為地址碼字段，共為地址碼字段，共32-6-5-1=20位。位。能直接尋址的最大存儲(chǔ)空間是能直接尋址的最大存儲(chǔ)空間是220=1M 6 5 1 20 OPRM XRBA 6 5 1 1 5 14 （2）若采用通用寄存器作為基址寄存器，則指令格式如）若采用通用寄存器作為基址寄存器，則指令格式如下圖所示下圖所示.10OP、R、 M字段字段意義同（字段字段意義同（1）增加尋址特征位增加尋址特征位