计算机组成原理第7章作业答案

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2、一种方案，使该指令系统有令系统有8 8条条三地址指令、三地址指令、1616条条二地二地址指令、址指令、100100条一地址指令。条一地址指令。解：解：三地址指令格式三地址指令格式如下：如下：4 4 4 44 4 4 4OP A OP A1 1A A2 2A A3 3解题思路：以三地址指令格式为解题思路：以三地址指令格式为该指令系统的基本格式。以此格式为该指令系统的基本格式。以此格式为基础，采用基础，采用扩展操作码扩展操作码技术，设计出技术，设计出题意所要求的地址码结构的指令。题意所要求的地址码结构的指令。指令操作码分配方案指令操作码分配方案如下：如下：4 4位位OPOP 000000

3、00，， A A1 1，A A2 2，A A3 3；8 8条条三地址指令三地址指令 01110111， 10001000，00000000，， A A2 2，A A3 3；1616条条二地址指令二地址指令 10001000，11111111， 10011001，00000000，00000000，， A3A3；100100条条一地址指令一地址指令 10011001，01100110，00110011， 10011001，01100110，01000100，，冗余编码冗余编码 10011001，11111111，11111111，可用来扩充一、零地址指令条数可用来扩充一、零地址指令条

4、数 10101010，，冗余编码冗余编码 11111111，可用来扩充三、二、一、零地址指令条数可用来扩充三、二、一、零地址指令条数指令操作码分配方案指令操作码分配方案7. 7. 设指令字长为设指令字长为1616位位，采用扩展操，采用扩展操作码技术，每个操作数的地址为作码技术，每个操作数的地址为6 6位位。如果定义了如果定义了1313条条二地址指令，试问还可二地址指令，试问还可安排多少条一地址指令？安排多少条一地址指令？解：解：二地址指令格式二地址指令格式如下：如下：4 6 64 6 6OP A OP A1 1A A2 2设二地址指令格式为该指令系统的设二地址指令格式为该指令系统

5、的基本格式，基本格式，4 4位位操作码共有操作码共有1616种种编码，编码，其中其中1313种种用来定义二地址指令，还剩用来定义二地址指令，还剩3 3 种种可用作可用作扩展标志扩展标志。如不考虑零地址指。如不考虑零地址指令，该指令系统最多还能安排：令，该指令系统最多还能安排：一地址指令条数一地址指令条数 =3=3226 6 = =192192条条8. 8. 某机指令字长某机指令字长1616位位，每个操作，每个操作数的地址码为数的地址码为6 6位，设操作码长度位，设操作码长度固定固定，指令分为零地址、一地址和二地址，指令分为零地址、一地址和二地址三种三种格式。若零地址指令有格式。若零

6、地址指令有MM种种，一，一地址指令有地址指令有N N种种，则二地址指令最多，则二地址指令最多有几种？若操作码位数可变，则二地有几种？若操作码位数可变，则二地址指令最多允许有几种？址指令最多允许有几种？解：解：1 1）若采用定长操作码时，二）若采用定长操作码时，二地址指令格式如下：地址指令格式如下：4 6 64 6 6OP OP A A1 1A A2 2此时，无论指令中有几个地址，此时，无论指令中有几个地址，指令格式都不变指令格式都不变。设二地址指令有设二地址指令有KK种，则：种，则：K=2K=24 4-M-N-M-N当当M=1M=1（最小值），（最小值），N=1N=1（最小值（最小值

7、）时，二地址指令最多有：）时，二地址指令最多有：KKmaxmax=16-1-1=14=16-1-1=14种种2 2）若采用变长操作码时，二地址指）若采用变长操作码时，二地址指令格式仍如令格式仍如1 1）所示，但操作码长度可随）所示，但操作码长度可随地址码的个数而变。此时，地址码的个数而变。此时，K= 2K= 24 4 - -（N/2N/26 6+ M/2 + M/212 12 ）；（N/2N/26 6+ M/2+ M/21212 向上取整）向上取整）当当（N/2N/26 6+ M/2 + M/212 12 ） 1 1时，时，KK最大，最大，则二地址指令最多有：则二地址指令最多有：KK

8、maxmax=16-1=15=16-1=15种种（只留一种编码作（只留一种编码作扩展标志用。）扩展标志用。）讨论：讨论：此时，一地址指令条数为此时，一地址指令条数为：N=N=（2 24 4 - K- K）226 6 - M/2- M/26 6；（ M/2M/26 6向上取整）。向上取整）。零地址指令条数为：零地址指令条数为：M = 2M = 216 16 - 2- 21212K - 2K - 26 6N N；当当KK最大时（最大时（K=15K=15），一地址指），一地址指令最多有：令最多有：N Nmaxmax=64 - 1=63=64 - 1=63种；种；零地址指令最多有：零地址指令最多

9、有：MMmaxmax=64=64种种注意：注意：应首先根据题意画出指令应首先根据题意画出指令基本格式。基本格式。13. 13. 画出执行画出执行“ “ADD *-5ADD *-5” ”指令（指令（* *为相对寻址特征为相对寻址特征）的信息流程图。设另一个操作数和结果存于）的信息流程图。设另一个操作数和结果存于ACCACC中中，并假设，并假设（PCPC）=4000H=4000H。解：由于本题未指定数据通路结构，因此只能大解：由于本题未指定数据通路结构，因此只能大概地排一下信息流程图，并且流程图中突出概地排一下信息流程图，并且流程图中突出寻址过程寻址过程的实现。的实现。ADD *-5AD

10、D *-5指令信息流程图如下：指令信息流程图如下：取指令（省）取指令（省）寻址计算：寻址计算： EA=(PC)-5EA=(PC)-5 =4000H+FFFBH=4000H+FFFBH =3FFBH=3FFBHEA EA MARMAR，读，读 M(EA) M(EA) MDRMDR(ACC)+(MDR) (ACC)+(MDR) ACCACC A A A A （公操作）（公操作）14. 14. 设设相对寻址相对寻址的转移指令占的转移指令占两个两个字节，第一个字节是操作码，第二个字字节，第一个字节是操作码，第二个字节是节是相对位移量相对位移量，用，用补码补码表示。假设当表示。假设当前转移指令第

11、一字节所在的地址为前转移指令第一字节所在的地址为 2000H2000H，且，且CPUCPU每取出一个字节便每取出一个字节便自动自动完成（完成（PCPC）+1+1PCPC的操作。试问当执的操作。试问当执行行“ “JMP *+8JMP *+8” ”和和“ “JMP *-9JMP *-9” ”指令时，转指令时，转移指令第二字节的内容各为多少？移指令第二字节的内容各为多少？解：据题意，相对寻址的转移指令解：据题意，相对寻址的转移指令格式如下：格式如下：OPOPA A2000H2000H 2001H2001H 2002H2002H当取出当取出JMPJMP指令时，指令时，PCPC的内容变的内容变

12、为为2002H2002H。此时转移指令第二字节内。此时转移指令第二字节内容各为：容各为：A1= 0000 0110 = A1= 0000 0110 = 06H06H（6 6）A2= 1111 0101 = A2= 1111 0101 = F5HF5H（-11-11）执行执行JMPJMP后后PCPC各为：各为：EA1= EA1= 200AH200AHEA2 = EA2 = 1FF7H1FF7H请参考课件上的例子。请参考课件上的例子。|15.解： +35-3 = 20H-17-3 = ECH当取出JZ指令时，PC的内容变为 4003H。由于数据在存储器中采用以高字节地址为字地址的存放方式故此

13、时转移指令第二、三字节内容各为：00H 20HFFH ECH 16. 16. 某机主存容量为某机主存容量为4M4M 1616位位，且，且存储字长存储字长等于等于指令字长，若该机指令系指令字长，若该机指令系统可完成统可完成108108种种操作，操作码位数操作，操作码位数固定固定，且具有直接、间接、变址、基址、相，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等对、立即等六种寻址方式六种寻址方式，试回答以下，试回答以下问题。问题。（1 1）画出）画出一地址指令格式一地址指令格式并指出并指出各字段的作用。各字段的作用。（2 2）该指令）该指令直接寻址直接寻址的最大范围的最大范围。（3 3）

14、一次一次间接寻址和间接寻址和多次多次间接寻间接寻址的寻址范围。址的寻址范围。（4 4）立即数立即数的范围（十进制表示的范围（十进制表示）。）。（5 5）相对寻址的）相对寻址的位移量位移量（十进制（十进制表示）。表示）。（6 6）上述六种寻址方式的指令中）上述六种寻址方式的指令中哪一种执行时间哪一种执行时间最短最短，哪一种，哪一种最长最长，为什么？哪一种便于为什么？哪一种便于程序浮动程序浮动，哪一，哪一种最适合处理种最适合处理数组数组问题？问题？（7 7）如何修改指令格式，使指令）如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大到的寻址范围可扩大到4M4M？（8 8）为使一条转移指令能转移到）为使一条转移指令能转移到主存的主存的任一位置任一位置，可采取什么措施？，可采取什么措施？简要说明之。简要说明之。解：解：（1 1）

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