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1、指令格式设计举例综合题 1、若某计算机数据线、地址线均是8bit，有一条相对寻址 的无条件转移指令存于内存的20H单元中，指令给出的位 移量D=00010101B，设该指令占用2个字节，试计算：（1）取该指令时PC的内容。（2) 该指令执行时PC的内容。答： (1)取该指令时PC的内容为20H（2）转移地址 =PC+2+D=00100000+00000010+00010101=00110111B2、假设（R)=1000，（1000）=2000，（2000）=3000， （PC）=4000，问在以下方式中，访问到的操作数的值 是什么？（1）寄存器寻址 RDATA=(R )=1000(2)寄存器间
2、接寻址DATA=(R) =(1000)=2000(3)直接寻址 1000DATA=（1000) =2000(4)存储器间接寻址 （1000 ）DATA=(1000)=(2000)(5)相对寻址 -2000EA=(PC )-2000=2000DATA=(EA)=(2000)=3000(6)立即数寻址 #2000 DATA=20003、某台计算机的指令系统中共有50条指令，试问：（1）若采用固定长度编码方式，其操作码的变码长度需 要多少位？（2）设该指令系统中有10条指令的使用概率为90%，其 余指令为10%，若采用不等长编码方式，其操作码的平均 长度为多少？（3）若原指令系统采用固定长度编码，后
3、继产品中需增 加50条指令，试设计器指令操作码，并计算器平均长度。解： （1）采用固定长度编码方式，其操作码的变码长度 需要6位，即从000000110001 （2）采用不等长编码方式，常用的指令用4位，编码表示 ，即从00001001，其余用7位编码，即从1010000- 1110111。平均长度=4*90%+7*10%=4.3(3)若原指令系统采用固定长度编码，后继产品中需增加50 条指令，其操作码的变码长度需要6位，即从000000 110001。新增指令采用8位编码，即从11001000-111110013、某指令系统字长16位,每个操作数的地址码长6位.设系 统有双操作数指令,单操作
4、数指令和无操作数指令3类.若单 操作数指令有M条,无操作数指令有N条,问双操作数指令最 多有多少条?解：因指令总长度为16位,操作数地址为6位,则双操作数指令的操作码长度为(16-62)=4位单操作数指令的操作码长度为(16-6)=10位零操作数指令的操作码长度为16位设双操作数指令最多有X条.则三类指令的操作码范围:双操作数指令的操作码范围:0000(X-1)单操作数指令的操作码范围:X000000 X(M-1)零操作数指令的操作码范围:XM000000 XM111111N=(24-X)26-M)26X=24-(N/26+M)/26某台计算机字长16位，主存容量为64K，采用单字长单地 址指
5、令，共有64 条指令。请用四中寻址方式（直接、间 接、变址、相对）设计指令格式。 64条指令占用操作码（OP）字段6位，寻址方式（X ）4种，需2位，剩余8位为位移量（D）X=00 直接寻址 有效地址E=D（256单元）X=01 直接寻址 有效地址E=（D）（ 64K）X=10 直接寻址 有效地址E=D+（R） 64K）X=11 直接寻址 有效地址E=D+（PC）（ 64K）OPXD15 10 9 8 7 0设有一台计算机,其指令长度为16位,指令格式如下:OPRMD15 11 10 8 7 6 5 0其中,OP为操作码,占5位,R为寄存器编号,占3位,可有8个寄 存器;M为寻址方式,占2位,
6、与D一起决定元操作数,规定如 下:MM=00,为立即寻址,D为立即数;MM=01,为相对寻址,D为位移量;MM=10为变址寻址,D 为位移量;假定要执行的指令为加法指令,存放在001000单元中,D的 值为01,该指令执行前存储器和有关寄存器的存储情况如 下入所示,其中地址码和数据时八进制表示.000 001050 001150 001250 002006 002016001000 001001 001002 001003002001 002002001002000015变址寄存器R0在以下几种情况下,给出该指令执行后R0和PC内容为几?若M=00M,(R0)=?若M=01M,(R0)=?若M
7、=10M,(R0)=?PC=?解:从001000单元中的108位可知,指令使用R0寄存器, 指令为加法指令.(1) M=00时,为立即寻址,D为立即数01运算结果=(R0)+D=000015+01=000016,(R0)=000016(2) M=01时,为相对寻址,D为位移量,操作数地址 =(PC)+D=001001+01=001002运算结果 =(R0)+(001002)=000015+001150=001165,(R0)=001165(3) (3) M=10时,为变址寻址,D为位移量,操作数地址=(变 址寄存器)+D=001002+01=001003运算结果 =(R0)+(001003)=
8、000015+001150=001265,(R0)=001265(4) 无论寻址方式如何,指令执行后,PC的内容自动加1, 指向下一单元的指令.所以(PC)=001001某计算机字长16位,直接寻址空间128字,变址时的位移量为 -64+63,16个通用寄存器都可以作为变址寄存器.设计一套 指令系统,满足下列寻址类型的要求:(1). 直接寻址的二地址指令3条.(2). 变址寻址的一地址指令6条.(3). 寄存器寻址的二地址指令8条.(4). 直接寻址的一地址指令12条.(5). 零地址指令32条.OP地址码1地址码22位 7位 7位 操作码00 01 10(2). 变址寻址的一地址指令6条,故
9、操作码需要2+3位;而 变址时的位移量为-64+63,其地址码需7位;由于16个通用 寄存器都可以作为变址寄存器,寄存器需4位.指令长度为 16位.OP寄存器索引 操作数5位 4位 7位 操作码1100011001.6条共3条解：(1). 直接寻址的二地址指令3条,故操作码需要2位 ;而直接寻址空间128字,故地址码需log227=7位,指令 长度为16位.(3).寄存器寻址的二地址指令8条,操作码需5+3位;因有 16个通用寄存器,寄存器需4位,故指令字长为16位.OP 寄存器索引1 寄存器索引 28位 4位 4位操作码1111000011110111.(4).直接寻址的一地址指令12条,操
10、作码需5+4位;直接 寻址空间128字,地址码需7位;指令字长为16位.OP地址码9位 7位操作码111110000111111011.(5).零地址指令32条, 需要5位;但上述指令均为16位,所 以,也将此指令的字长增至16位. OP16位 操作码1111111000000000 .1111111000011111ASCll码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指 令字长为12位，是否合理？为什么？解：指令字长设计为12位不是很合理。主存单元字长 为32位，一个存储单元可存放4个ASCII码，余下4位 可作为ASCII码的校验位（每个ASCII码带一位校验 位），这样设计还是合理的。但是
11、，设计指令字长为12 位就不合理了，12位 的指令码存放在字长32位的主存单元中，造成19位不 能用而浪费了存储空间。 指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。解：指令格式及寻址方式特点如下： 单字长二地址指令； 操作码OP可指定=64条指令； RR型指令，两个操作数均在寄存器中 ，源和目标都是通用寄存器（可分别指定16 个寄存器之一）； 这种指令格式常用于算术逻辑类指令 。 指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点 解：指令格式及寻址方式特点如下： 双字长二地址指令； 操作码OP可指定=64条指令； RS型指令，两个操作数一个在寄存器中（16个寄 存器之一），另一个在存储器中； 有效地址通过变址求得：E=（变址寄存器） D ，变址寄存器可有16个。 指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 解：指令格式及寻址方式特点如下： 单字长二地址指令； 操作码OP可指定=16条指令； 有8个通用寄存器，支持8种寻址方式； 可以是RR型指令、SS型指令、RS型指令、
