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1、第 4 章 习题与解答4-1 什么是指令?什么是指令系统?如何评价一个指令系统的性能优劣?答:指令就是要计算机执行某种操作的命令,因又称为机器指令。一台计算机中所有机器指令的集合,称为这台计算机的指令系统。从完备性,高效性、规整性和兼容性几个方面进行评价。4-2 什么叫做寻址方式?寻址方式有哪几类?操作数基本寻址方式有哪几种?每种寻址方式有效地址的数学形式如何表达?答:所谓寻址方式,就是寻找该操作数或指令的有效地址的方式。寻址方式有 2 类, 寻找该操作数或指令的有效地址答:操作数基本寻址方式有 (1)隐含寻址,指令中隐含着操作数的地址;(2) 立即寻址 指令的地址字段指出的不是操作数的地址,
2、而是操作数本身;(3) 寄存器寻址 操作数放在 CPU 的通用寄存器中;(4) 直接寻址 EA=(A)(5) 间接寻址 EA=(A) (6) 相对寻址方式 EA=(PC)+D(7) 变址和基址寻址方式 (8) 复合寻址方式(9) 块寻址方式(10) 段寻址方式4-3 某指令系统指令长 16 位,每个操作数据的地址码长 6 位,指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数指令有 K 条,无操作数指令有 L 条,问单操作数指令最多可能有多少条?答:由于指令的总长度为 16 位, 操作数地址为 6 位,则对于双操作数指令 操作码长为 16-26=4 位,对于单操作数指令 操作码长为 16-6
3、=10 位,对于无操作数指令 操作码长为 16 位,由于操作码可变,这样二地址指令操作码每减少一条,就可多构成 26种一地址指令操作码,一地址指令操作码每减少一条,就可多构成 26种零地址指令操作码,因二地址指令操作码有 k 条,则一地址指令最多有(2 4-k)26条。设一地址指令有 X 条, 则零地址指令最多有(2 4-k)26-X)26条,己知无操作数指令有 L 条, 则有 X=(2 4-k)26-L/26,如果 L/26 不是整数,则取 L/2 6的最小整数。, 4 位 6 位 6 位(24-k)26 4-4 在操作数的寻址方式中,_寻址方式是指相对于当前 PC 所指向的存储单元偏移一个
4、给定量的寻址方式。_寻址方式是指指令直接给出操作数。_寻址方式是指指令直接给出操作数的地址。_寻址方式是指操作数放在通用寄存器中。_寻址方式是指操作数的地址放在通用寄存器中。操作数的地址为某一寄存器的内容与指令中位移之和,则可以是_寻址方式、_寻址方式、_寻址方式。答:(1)相对 (2)立即 (3)直接 (4)寄存器直接 (5)寄存器间接 (6)变址 (7)基址 (8)基址加变址4-5 某机 16 位字长指令格式如下:其中:D 为形式地址,补码表示(包括号一位符号位)。M 为寻址方式 M=0 立即寻址;M=1 直接寻址(此时 D 视为无符号数);M=2 间接寻址;M=3 变址寻址(变地址寄存器
5、为 RX);M=4 相对寻址试问:(1)该指令格式能定义多少种不同的操作?立即寻址操作数的范围是多少?(2)写出各种寻址方式计算有效地址的表达式。(3)当 M=1、2、4 时,能访问的最大主存区为多少机器字(主存容量为 64K 字)?答:(1)该指令格式能定义 25 =32 种不同的操作; 立即寻址操作数的范围是(-128,128)(2) M=0 Data=DM=1 EA=A Data=(D)M=2 EA=(A) Data=(D)M=3 EA=(RX)+D M=4 EA=(PC)+D(3) M=1 范围 2 8=256M=2 范围 2 16=64K 字M=4 范围 2 16=64K 字4-6
6、基址寻址与变址寻址有什么不区别? 答:变址寻址和基址寻址的地址计算方法相同,但二者又有细微的区别。习惯上基址寻址中基址寄存器提供基准值而指令提供位移量,而变址寻址中变址寄存器提供位移量而指令提供基准值。4-7 某计算机字长 16 位,主存容量 64K 字,采用单字长单地址指令,共有 40 条指令.试采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。答:(1) 40 条指令,操作码字段 6 位,寻址模式 2 位,形式地址 8 位15 10 9 8 7 0OP M D6 2 8寻址模式 M 的定义M=00,直接 EA=D (范围 256 个单元)M=01,立即 Data=D (范围-128127
7、)M=10,变址 EA=(R x)+D (范围 64K)M=11,相对 EA=(PC)+D (范围 64K)其中 R x,PC 都是 16 位的寄存器。4-8 指令格式如下,该指令为复合型寻址方式变址间址寻址方式,试分析指令的寻址15 10 9 8 7 5 4 0OPCODE 寻址方式 变址寄存器 位移量过程或写出有效地址的计算式?解: 有效地址 EA=((变地址寄存器)+偏移量)寻址过程4-9 指令格式结构如下所示,其中 6-11 位指定源地址,0-5 位指定目标地址,试分析指令格式及寻址方式特点?解:(1)OPCODE 指定 16 种操作。(2)单字长二地址指令。(3)每个操作数可以指定
8、8 种寻址方式。(4)操作数可以是 RR 型、RS 型、SS 型4-10 一种二地址 RS 型指令的结构如下所示:8 位 2 位 4 位 2 位 16 位其中 I 为间接寻址标志,X 为寻址模式字段,D 为位移量字段,通过 I,X,D 的组合,可构成下表所示的寻址方式:寻址方式 I X 有效地址 E 算法 说明(1) 0 00 E=D(2) 0 01 E=(PC)+D PC 为程序计算器(3) 0 10 E=(R2)+D R2 为变址寄存器(4) 0 11 E=(R3 )(5) 1 00 E=(D)(6) 1 01 E=(PC)D)(7) 1 10 E=(R2)D)(8) 1 11 E=(R1)D) R1 为基址寄存器请写出 8 种寻址方式的名称。解: (1)直接寻址 (2)相对寻址 (3)变址寻址(4)寄存器接寻址 (5)间接寻址 (6)先相对后间接寻址(7)先变址后间接寻址 (8)先基址后间接寻址15 12 11 9 8 6 5 3 2 0OPCODE 寻址方式 寄存器 寻址方式 寄存器OP _ 通用寄存器 X 位移量