计算机组成原理习题答案4.pdf

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1、第 4 章习题参考答案第第 4 4 章习题参考答案章习题参考答案1ASCII 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？答：不合理。指令最好半字长或单字长，设 16 位比较合适。一个字符的 ASCII是 7 位，如果设计主存单元字长为 32 位，则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 位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。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，指令系统共有

2、 70 条指令，请设计满足要求的指令格式。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 OP12 位操作数12 位操作数单操作数指令7 位 OP25 位操作数无操作数指令7 位 OP-3指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。1510987430OP-目标寄存器源寄存器答：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存器（可分指向 16 个寄存器）所以是RR 型指令，即两个操作数均在寄存器中。(4)这种指令结构常用于 RR 之间的数据传送及算术

3、逻辑运算类指令。4指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。151098 74 301510987430OP-源寄存器变址寄存器偏移量(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存器（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存器（选择 16 个之一）内容加上位移量。1第 4 章习题参考答案5指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。1512119865320OP寻址方式寄存器寻址方式寄存器源

4、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存器构成，寄存器均有 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)因为 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 为变址寄存器，R1 为基值寄存器，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。寻址方式名称I000011X000110110010有效地址 EE

5、=DE=（PC）+DE=（R）+DE=（R1）+DE=(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、立即、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，则地址需要 16 位，而机器字长为 32 位，可设计如下格式：312625181716150OP-寻址方式 XD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

6、址方式 X=01 为立即寻址方式，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，设变址寄存器为 IR，则 EA=(IR)+D寻址方式 X=11 为相对寻址方式，设程序计数器为PC，则 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、寄存器间接寻址、立即、直接等寻址方式。CPU 中有 PC，IR，AR，DR 和 16 个通用寄存器。问：(1)指令格式如何安排?(2)能否增加其他寻址方式?答：(1)根据题意，

7、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 个通用寄存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 D312625242320190OP寻址方式寄存器DD 字段的寻址方式由 25-24 位决定，如：寻址方式字段=00，表示 D 为寄存器寻址，实际使用 D 中的 4 位进行寄存器选择；寻址方式字段=01，表示寄存器间接寻址，实际使用 D 中的 4 位进行寄存器选择；寻址方式字段=10，表示立即寻址，可使用 D 的全部确定一个立即数；寻址方式字段=11，表示直接寻址，20 位的 D 可确定一

8、个存储单元。(2)若将形式地址的位数减少，则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 位通用寄存器，设计一种能容纳 64种操作的指令系统。如果采用通用寄存器作基址寄存器，则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；寄存器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 D3126252423201916150OP寻址方式源寄存器目的寄存器D如果采用通用寄存器作基址寄存器，因为寄存器为 32，位所以 RS 型指令可寻址空间最大可达 232单元。10将

9、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：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、堆栈寻址，则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：31262522211312980OP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 技术后，计算机的体

10、系结构又恢复到早期的比较简单的情况。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选一3第 4 章习题参考答案部分实现的。C.RISC 的主要目标是减少指令数。DRISC 设有乘、除法指令和浮点运算指令。答：C12根据操作数所在位置，指出其寻址方式(填空)：(1)操作数在寄存器中，为(A)寻址方式。(2)操作数地址在寄存器，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，为某一寄存器内容与位移量之和，可以是(E，F，G)寻址方式。答：A.寄存器B.寄存器间接C.立即D.直接E,F,G.基址、变址、相对4