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1、本文格式为Word版,下载可任意编辑计算机组成原理习题答案4 第4章习题参考答案 第4章习题参考答案 1ASCII码是7位,假设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? 答:不合理。指令最好半字长或单字长,设16位对比适合。一个字符的ASCII是7位,假设设计主存单元字长为32位,那么一个单元可以放四个字符,这也是可以的,只是在存取单个字符时,要多花些时间而已,不过,一条指令至少占一个单元,但只占一个单元的12位,而另20位就滥用了,这样看来就不合理,由于通常单字长指令好多,滥用也就很大了。 2假设某计算机指令长度为32位,具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式,指
2、令系统共有70条指令,请设计得志要求的指令格式。 答:字长32位,指令系统共有70条指令,所以其操作码至少需要7位。 双操作数指令 7位OP 12位操作数 12位操作数 单操作数指令 7位OP 25位操作数 无操作数指令 7位OP - 3指令格式布局如下所示,试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 8 7 4 3 0 OP - 目标寄放器 源寄放器 答:该指令格式及寻址方式特点如下: (1) 单字长二地址指令。 (2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。 (3) 源和目标都是通用寄放器(可分指向16个寄放器)所以是RR型指令,即两个操作数均在寄放器中。 (4) 这种指令布局常用于
3、RR之间的数据传送及算术规律运算类指令。 4指令格式布局如下所示,试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 8 7 4 3 0 15 10 9 8 7 4 3 0 OP - 源寄放器 变址寄放器 偏移量(16位) 答:该指令格式及寻址方式特点如下: (1) 双字长二地址指令,用于访问存储器。 (2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。 (3) RS型指令,一个操作数在通用寄放器(选择16个之一),另一个操作数在主存中。有效地址可通过变址寻址求得,即有效地址等于变址寄放器(选择16个之一)内容加上位移量。 1 第4章习题参考答案 5指令格式布局如下所示,试分析指令格式及寻址方式特点。
4、 15 12 11 9 8 6 5 3 2 0 OP 寻址方式 寄放器 寻址方式 寄放器 源地址 目标地址 答:该指令格式及寻址方式特点如下: (1) 该指令为单字长双操作数指令,源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄放器构成,寄放器均有8个,寻址方式均有8种。根据寻址方式的不同,指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型; (2) 由于OP为4位,所以最多可以有16种操作。 6一种单地址指令格式如下所示,其中为I间接特征,X为寻址模式,D为形式地址,I、X、D组成该指令的操作数有效地址E,设R为变址寄放器,R1为基值寄放器,PC为程序计数器,请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。 寻址方式
5、名称 I 0 0 0 0 1 1 X 00 01 10 11 00 10 有效地址E E=D E=(PC)+D E=(R)+D E=(R1)+D E=(D) E=(R1)+D),D=0 答: 直接寻址 相对寻址 变址寻址 基址寻址 间接寻址 先基址后间接寻址 7某计算机字长为32位,主存容量为64K字,采用单字长单地址指令,共有40条指令。试采用直接、立刻、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。 答:根据题意,40种指令至少需6位OP;四种寻址方式至少需用2位表示;主存为64K,那么地址需要16位,而机器字长为32位,可设计如下格式: 31 26 25 18 17 16 15 0 OP - 寻址
6、方式X D 设: 寻址方式X=00为直接寻址方式,由16位的D直接给出有效地址,EA=D 寻址方式X=01为立刻寻址方式,由16位的D直接给出操作数,EA=D 寻址方式X=10为变址寻址方式,设变址寄放器为IR,那么EA=(IR)+D 寻址方式X=11为相对寻址方式,设程序计数器为PC,那么EA=(PC)+D(D可正可负) 注:IR和PC的位数与机器的字长相等,均为32位 8某机字长为32位,主存容量为1M,单字长指令,有50种操作码,采用寄 2 第4章习题参考答案 存器寻址、寄放器间接寻址、立刻、直接等寻址方式。CPU中有PC,IR,AR,DR和16个通用寄放器。问: (1)指令格式如何安置
7、? (2) 能否增加其他寻址方式? 答: (1) 根据题意,50种操作码至少需6位OP;寻址方式可用2位分别表示最多4种寻址方式;用4位编码选择16个通用寄放器之一作为源操作数或目的操作数,因机器字长为32位,固还剩20位可表示形式地址D 31 26 25 24 23 20 19 0 OP 寻址方式 寄放器 D D字段的寻址方式由25-24位抉择,如: 寻址方式字段=00,表示D为寄放器寻址,实际使用D中的4位举行寄放器选择; 寻址方式字段=01,表示寄放器间接寻址,实际使用D中的4位举行寄放器选择; 寻址方式字段=10,表示立刻寻址,可使用D的全部确定一个立刻数; 寻址方式字段=11,表示直
8、接寻址,20位的D可确定一个存储单元。 (2) 若将形式地址的位数裁减,那么可以增加其他的寻址方式 9设某机字长为32位,CPU中有16个32位通用寄放器,设计一种能容纳64种操作的指令系统。假设采用通用寄放器作基址寄放器,那么RS型指令的最大存储空间是多少? 答:根据题意,64种操作至少需6位OP;用2位表示四种寻址方式;寄放器16个源操作数和目的操作数各用4位,因机器字长为32位,固还剩16位可表示形式地址D 31 26 25 24 23 20 19 16 15 0 OP 寻址方式 源寄放器 目的寄放器 D 假设采用通用寄放器作基址寄放器,由于寄放器为32,位所以RS型指令可寻址空间最大可
9、达232单元。 10将表4.9的指令系统设计成二地址格式的指令系统。 答:表4.9中的指令共有29条,故操作码字段需要5位;设这些指令支持9种寻址方式:立刻寻址、直接寻址、寄放器寻址、寄放器间接寻址、间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、堆栈寻址,那么源和目的操作数各需要4位来确定其寻址方式;因字长为32位,故还剩余19位用于表示源和目的操作数的形式地址,可取形式地址为9位,多余的1位可以加在操作码字段。即,格式如下: 31 26 25 22 21 13 12 9 8 0 OP 目的寻址方式 目的操作数 源寻址方式 源操作数 11从以下有关RISC的描述中,选择正确答案。 A采用RISC技术
10、后,计算机的体系布局又恢复到早期的对比简朴的处境。 B为了实现兼容,新设计的RISC,是从原来CISC系统的指令系统中挑拣一 3 第4章习题参考答案 片面实现的。 C. RISC的主要目标是裁减指令数。 DRISC设有乘、除法指令和浮点运算指令。 答:C 12根据操作数所在位置,指出其寻址方式(填空): (1) 操作数在寄放器中,为(A)寻址方式。 (2) 操作数地址在寄放器,为(B)寻址方式。 (3) 操作数在指令中,为(C)寻址方式。 (4) 操作数地址(主存)在指令中,为(D)寻址方式。 (5) 操作数的地址,为某一寄放器内容与位移量之和,可以是(E,F,G)寻址方式。 答:A. 寄放器 B. 寄放器间接 C. 立刻 D. 直接 E,F,G. 基址、变址、相对 4 7