指令-習(xí)題教材

指令系統(tǒng)設(shè)某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu)，指令長度12位，每個(gè)地址碼占3位，試提出一種分配方案，使該指令系統(tǒng)包含：4條三地址指令，8條二地址指令，180條單地址指令。解：000001010011OPA1A2333A33二地址指令8條單地址指令64條單地址指令64條單地址指令52條三地址指令4條(100)→OP=6位

100000111(101)→OP=9位

101000000111111(110)→OP=9位

110000000111111(111)→OP=9位

111000000110011單地址指令180條1指令系統(tǒng)指令格式同上題，能否構(gòu)成：三地址指令4條，單地址指令255條，零地址指令64條？為什么？解：OPA1A2333A33000001010011單地址指令64條單地址指令64條單地址指令64條單地址指令63條三地址指令4條(100)→OP=9位

100000000111111(101)→OP=9位

101000000111111(110)→OP=9位

110000000111111(111)→OP=9位

111000000111110單地址指令255條(111111111)→OP=12位

111111

111000111111

111零地址指令8條不能，因?yàn)榘创朔峙浞桨?，零地址指令只能?條，不夠64條。2某機(jī)為定長指令字結(jié)構(gòu)，指令長度16位；每個(gè)操作數(shù)的地址碼長6位，指令分為無操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作數(shù)指令已有K種，無操作數(shù)指令已有L種，1)單操作數(shù)指令最多可能有多少種？解：指令系統(tǒng)OPA1A2466

0000…K-1K000000……111111

K+n000000…111111

xxxxxx000000…1111111111111111000000111111K條L條?(24-K)*26[L/26]3指令系統(tǒng)2)上述三類指令各自允許的最大指令條數(shù)多少？OPA1A24660000…1110雙操作數(shù)指令最多為15條OPA1A24660000→1條雙操作數(shù)指令0001000000…1111111111000000111110(1111111111)→無操作數(shù)指令擴(kuò)展口單操作數(shù)指令最多為15*26-1OPA1A24660000→1條雙操作數(shù)指令(0001)→單操作數(shù)指令擴(kuò)展口0010000000000000111111111111…1111000000000000111111111111無操作數(shù)指令最多為14*212(1111111111)→無操作數(shù)指令擴(kuò)展口

(0001)→單操作數(shù)指令擴(kuò)展口4指令系統(tǒng)OPA1A24660000→1條雙操作數(shù)指令(0001)→單操作數(shù)指令擴(kuò)展口0010000000000000111111111111…1111000000000000111111111111無操作數(shù)指令最多為14*2120000

xxxxxx

xxxxxx(0001)→單操作數(shù)指令擴(kuò)展口0001000000

xxxxxx

單操作數(shù)指令1條0001000001

00000

1111111111110010000000000000111111111111…1111000000000000111111111111OPA1A2466無操作數(shù)指令最多為15*212-265無操作數(shù)指令最多為14*212

是什么導(dǎo)致這樣的結(jié)果？2)上述三類指令各自允許的最大指令條數(shù)多少？OPA1A24660000…1110雙操作數(shù)指令最多為15條OPA1A24660000→1條雙操作數(shù)指令0001000000…1111111111000000111110(1111111111)→無操作數(shù)指令擴(kuò)展口單操作數(shù)指令最多為15*26-1OPA1A24660000→1條雙操作數(shù)指令(0001)→單操作數(shù)指令擴(kuò)展口0010000000000000111111111111…1111000000000000111111111111無操作數(shù)指令最多為14*212(1111111111)→無操作數(shù)指令擴(kuò)展口

(0001)→單操作數(shù)指令擴(kuò)展口6軟硬件功能等價(jià)1、如果以(0001)→單操作數(shù)指令擴(kuò)展口；則硬件在對指令的前4為譯碼后，直接判定為單操作數(shù)指令，馬上進(jìn)入單指令執(zhí)行。有利于提高單操作數(shù)指令的譯碼速度。2、如果以0001000000

xxxxxx

作為

1條單操作數(shù)指令；則硬件在對指令的前4為譯碼后，還要繼續(xù)對其后6位進(jìn)行判定是000000后，才能最終確定為單操作數(shù)指令。以區(qū)別0001

000001以后的無操作數(shù)指令。

7指令系統(tǒng)某機(jī)字長為16位，內(nèi)存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有50條指令。若有直接尋址、間接尋址、(基址)變址尋址、相對尋址四種尋址方式，試設(shè)計(jì)其指令格式。解：50條指令占用操作碼字段（OP）=6位，下余長度10位。為覆蓋64K的地址空間，設(shè)尋址模式位（X）2位，形式地址（D）8位，指令格式：OPXD15109870尋址模式定義如下：X=00直接尋址EA=D（256個(gè)單元）

X=01間接尋址EA=（D）

X=10變址尋址EA=（R）+D（64K）

X=11相對尋址EA=（PC）+D（256單元）其中：R為變址寄存器（16位），PC為程序計(jì)數(shù)器（16位）。8某機(jī)字長16位，內(nèi)存容量為64K字，指令格式為單字長單地址，共有64條指令。試說明：(1)若只采用直接尋址方式，指令能訪問多少內(nèi)存單元？解：指令系統(tǒng)(2)為擴(kuò)充指令的尋址范圍，可采用直接/間接尋址方式，若只增加一位直接/間接標(biāo)志，指令可尋址范圍為多少？指令直接尋址的范圍為多少？OPD151090EA=D1024個(gè)單元OPD1510980@間接：EA=(D)64K個(gè)單元直接：EA=D512個(gè)單元9指令系統(tǒng)(3)采用頁面尋址方式，若只增加一位Z/C(零頁/現(xiàn)行頁)標(biāo)志，指令尋址范圍為多少？指令直接尋址范圍為多少？(4)采用(2)、(3)兩種方式結(jié)合，指令的尋址范圍為多少？指令直接尋址范圍為多少？OPD1510980Z/CEA=頁面號//D64K個(gè)單元直接：EA=D256個(gè)單元間接：EA=（D）64K個(gè)單元頁面：EA=頁面號//D64K個(gè)單元OPD15109870Z/C@10指令系統(tǒng)設(shè)某機(jī)字長32位，CPU有32個(gè)32位的通用寄存器，設(shè)計(jì)一個(gè)能容納64種操作的單字長指令系統(tǒng)。(1)如果是存儲器間接尋址方式的寄存器—存儲器型指令，能直接尋址的最大內(nèi)存空間是多少？解：機(jī)器字長32位，單字長指令，指令字長也為32位，指令系統(tǒng)能容納64種操作，操作碼為6位。RS型雙操作數(shù)指令，32個(gè)寄存器(2)如果采用通用寄存器作為基址寄存器，能直接尋址的最大內(nèi)存空間又是多少？

基址尋址EA=(Ri)+D232=4G個(gè)單元OP（6位）Ri(5位）D（21位）直接尋址EA=D221=2M個(gè)存儲單元11指令系統(tǒng)已知某小型機(jī)字長為16位，其雙操作數(shù)指令的格式如下：其中，OP為操作碼，R為通用寄存器地址，試說明下列各種情況下能訪問的最大內(nèi)存區(qū)有多少機(jī)器字？(1)A為立即數(shù)。立即數(shù)：訪問1個(gè)內(nèi)存單元。指令本身。(2)A為直接內(nèi)存單元地址。28=256個(gè)機(jī)器字。(3)A為間接地址（非多重間址）。EA=（A）216=64K(4)A為變址尋址的形式地址，假定變址寄存器為Ri(字長16位）。

EA=（R1）+A64KOPRA056781512(05)=100001(00)=100002(4)000005Q(3)100010Q(2)100000Q(10)=100005指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)下列四條指令的有效地址(指令長度為16位)。

(1)000000Q(2)100000Q(3)100010Q(4)000005Q假定：上述4條指令均用八進(jìn)制書寫，指令的最左邊是一位間址指示位@(@=0，直接尋址；@=1，間接尋址），且具有多重間訪功能；指令的最右邊兩位為形式地址；內(nèi)存容量215單元，下表為有關(guān)內(nèi)存單元的內(nèi)容(八進(jìn)制)：地址內(nèi)容000001000020000104671000002054304000031000000000410254300005100001000060632150000707771000010100005(1)000000Q形地形地二間二間三間形地形地形地EA=00EA=00005Q形地形地一間一間直直EA=(02)=054304QEA=(01)=046710Q操作數(shù)=100001Q操作數(shù)=100002Q13指令系統(tǒng)14.假定某機(jī)的指令格式如下：1110987650@OPI1I2Z/CA解：(1)EA=0046Q(2)EA=1144Q其中:Bit8=1：變址寄存器I1尋址；Bit7=1：變址寄存器I2尋址；Bit6(零頁/現(xiàn)行頁尋址)：Z/C=0，表示0頁面；Z/C=1，表示現(xiàn)行頁面，即指令所在頁面。若內(nèi)存容量為212個(gè)存儲單元，分為26個(gè)頁面，每個(gè)頁面有26個(gè)字。設(shè)有關(guān)寄存器的內(nèi)容為：

(PC)=0340Q(I1)=1111Q(I2)=0256Q，試計(jì)算下列指令的有效地址。

(1）1046Q（2）2433Q（3）3215Q（4）1111Q14指令系統(tǒng)（3）3215Q=（4）1111Q=011010001101I2變址偏移量EA=（I2）+15Q=0256Q+15Q=0273Q001001001001現(xiàn)行頁頁內(nèi)地址EA=(PC)H//11Q=03//11Q=0311Q15指令系統(tǒng)15.假定指令格式如下：151211109870OPI1I2Z/CD/IA其中:D/I為直接/間接尋址標(biāo)志，D/I=0表示直接尋址，D/I=1表示間接尋址。其余標(biāo)志位同前題說明。若內(nèi)存容量為216個(gè)存儲單元，分為28個(gè)頁面，每個(gè)頁面有28個(gè)字。設(shè)有關(guān)寄存器的內(nèi)容為：

(I1)=002543Q(I2)=063215Q(PC)=004350Q，試計(jì)算下列指令的有效地址。

(1）152301Q（2）074013Q

（3）161123Q（4）140011Q16指令系統(tǒng)（1）3215Q=（2）1111Q=1101010011000001EA=(I2)+A=063215Q+301Q=063516QEA=(I1)

+A=002543Q+013Q=002556Q（3）3215Q=（4）1111Q=EA=（PC)H//A=004Q//123Q=004123QEA=000//A=000Q//011Q=000011Q011110000000101111100010010100111100000000001001I2變I1變現(xiàn)行頁0頁17指令系統(tǒng)16.舉例說明哪幾種尋址方式除去取指令以外不訪問存儲器？哪幾種尋址方式除去取指令外只需訪問一次存儲器？完成什么樣的指令，包括取指令在內(nèi)共訪問4次存儲器？解：1)立即尋址movax,0020H寄存器尋址mov

ax,bx

除取指外不訪問內(nèi)存。2)寄存器間接尋址mov

ax,[bx]

直接尋址movax,[si+20H]

頁面尋址、基址尋址movax,[bx+20H]

變址尋址movax,[si+20H]

相對尋址這六類除取指外，只訪問一次存儲器。3)二級間接尋址包括取指令在內(nèi)，共訪問4次內(nèi)存。1一間OP0EA操作數(shù)取指

1二間18指令系統(tǒng)17.設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是相對位移量，用補(bǔ)碼表示。假設(shè)當(dāng)前轉(zhuǎn)移指令第一個(gè)字節(jié)所在的地址為2000H，且CPU每取一個(gè)字節(jié)便自動完成（PC）+1→PC的操作。試問當(dāng)執(zhí)行JMP*+8和JMP*-9指令（*為相對尋址特征）時(shí)，轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容各為多少？解：操作碼位移量2000H2001H2002H位移量位移量下一指令JMP指令PCPC+2JMP*+8指令第二字節(jié)08H

轉(zhuǎn)移目的地址2000H+2H+08H=200AHJMP*-9指令第二字節(jié)F7H（補(bǔ)碼）

轉(zhuǎn)移目的地址2000H+2H+F7H=1FFF9H19指令系統(tǒng)19.在某些計(jì)算機(jī)中，調(diào)用子程序的方法是這樣實(shí)現(xiàn)的：轉(zhuǎn)子指令將返回地址存入子程序的第一個(gè)字單元，然后從第二個(gè)字單元開始執(zhí)行子程序，請回答下列問題：（1）為這種方法設(shè)計(jì)一條從子程序轉(zhuǎn)到主程序的返回指令。解：返回地址是保存在子程序的第一個(gè)單元中，故此時(shí)返回指令應(yīng)當(dāng)是一地址指令。如OP@子程序首地址間接尋址可找到返回地址，然后無條件轉(zhuǎn)移到返回的位置。20指令系統(tǒng)主程序子程序AJMP＠ACALLAKK+1K+1返回地址21指令系統(tǒng)（2）在這種情況下，怎么在主、子程序間進(jìn)行參數(shù)的傳遞？在這種情況下，可利用寄存器或主存單元進(jìn)行主、子程序間的參數(shù)傳遞。（3）上述方法是否可用于子程序的嵌套？可以用于子程序的嵌套（多重轉(zhuǎn)子）。因?yàn)槊總€(gè)返回地址都放在調(diào)用的子程序的第一個(gè)單元中。（4）上述方法是否可用于子程序的遞歸？不可以用于子程序的遞歸，因?yàn)楫?dāng)某個(gè)子程序自己調(diào)用自己時(shí)，第一個(gè)單元的內(nèi)容將被破壞。（5）如果改用堆棧方法，是否可實(shí)現(xiàn)4）所提出的問題？如果改用堆棧方法，可以實(shí)現(xiàn)子程序的遞歸，因堆棧具有后進(jìn)先出的功能。22指令系統(tǒng)20.某計(jì)算機(jī)有10條指令，它們的使用頻度分別是：

0.3,0.24,0.16,0.12,0.07,0.04,0.03,0.02,0.01,0.01用Huffman編碼法對它們的操作碼進(jìn)行編碼，并計(jì)算其操作碼的平均碼長。0.010.010.020.030.