计算机组成原理蒋本珊第三章Word文件下载.docx

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F

。

丄丄XXX\\\ZZZ

S条二Hk刚:

描令

100000XXXYYV

100111XXXYVV

ISO级甲虺如;

指令

1O1OOOOOOXXX

Ill丄丄0。

丄丄XXX

5.指令格式同上题，能否构成：

三地址指令4条，单地址指令2

55条，零地址指令64条？

为什么？

解匸二地址描令4条

000XXXYYYZZZ

4«

A

011XXXYYYZZZ

单地址捋令255荼

100000000XXX

111111110YYY

只能再扩展岀零地址搐令S条”所以不能购成这样的描令系统“

6.指令中地址码的位数与直接访问的主存容量和最小寻址单位有

什么关系？

66解：

主存容量越大，所需的地址码位数就越长。

对于相同容量来说，最小寻址单位越小，地址码的位数就越长。

7.试比较间接寻址和寄存器间址。

间接寻址方式的有效地址在主存中，操作数也在主存中；

寄存器间址方式的有效地址在寄存器中，操作数在主存中。

所以间接寻

址比较慢。

8.试比较基址寻址和变址寻址。

基址寻址和变址寻址在形成有效地址时所用的算法是相同的，但是它们两者实际上是有区别的。

一般来说，变址寻址中变址寄存器提供修改量（可变的），而指令中提供基准值（固定的）；

基

址寻址中基址寄存器提供基准值（固定的），而指令中提供位移量

（可变的）。

这两种寻址方式应用的场合也不同，变址寻址是面向用户的，用于访问字符串、向量和数组等成批数据；

而基址寻址面向系统，主要用于逻辑地址和物理地址的变换，用以解决程序在主存中的再定位和扩大寻址空间等问题。

在某些大型机中，基址寄存器只能由特权指令来管理，用户指令无权操作和修改。

9.某机字长为16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有50条指令。

若有直接寻址、间接寻址、变址寻址、相对寻址四种寻址方式，试设计其指令格式。

操作码6位，寻址方式2位，地址码8位。

10.某机字长为16位，主存容量为64K字，指令格式为单字长单地址，共有64条指令。

试说明：

（1）若只采用直接寻址方式，指令能访问多少主存单元？

（2）为扩充指令的寻址范围，可采用直接/间接寻址方式，若只

增加一位直接/间接标志，指令可寻址范围为多少？

指令直接寻址

的范围为多少？

（3）采用页面寻址方式，若只增加一位Z/C（零页/现行页）标

志，指令寻址范围为多少？

指令直接寻址范围为多少？

（4）采用

（2）、（3）两种方式结合，指令的寻址范围为多

少？

指令直接寻址范围为多少？

解:

因为卄畀机中共有64条捋令，所以操作码占6位.其余部分先地址码威标志位，

（1）若貝采用直接寻址方式"

地址码部分为ioajs令能访问的主存单元数为晋=

C）若采用肯接间接吊址方式*将增加f-位自接间接标志•地址码部分为9位、搞令直接寻址的范围为2"

=0^字,指令可寻址范国为整个主存空间2l°

=64K字口

（3）若采用页面寻址方式,将增加一位Z/C（?

页徳行页瘍志，所以指令有接寻址范围仍为夕=05K字•描令寻址范围仍为加=関K字.

（4）此时将需要@和2化两个标志位，所喙指令直接寻址范围为2*=0.25K指令的可寻址范围仍为216=64K字扫

11.设某机字长32位，CPU有32个32位的通用寄存器，设计一个能容纳64种操作的单字长指令系统。

（1）如果是存储器间接寻址方式的寄存器-存储器型指令，能直

接寻址的最大主存空间是多少？

（2）如果采用通用寄存器作为基址寄存器，能直接寻址的最大主存空间又是多少？

因为计算机中共有64条指令，所以操作码占6位；

32个通用寄存器，寄存器编号占5位；

其余部分为地址码或标志位。

（1）如果是存储器间接寻址方式的寄存器-存储器型指令，操作码6位，寄存器编号5位，间址标志1位，地址码20位，直接寻址的最大主存空间是，…字。

（2）如果采用通用寄存器作为基址寄存器，匕、=宀*）一僦，能直接寻址的最大主存空间是学字。

12.已知某小型机字长为16位，其双操作数指令的格式如下:

0卩

A

其中：

OP为操作码，R为通用寄存器地址。

试说明下列各种情况下能访问的最大主存区域有多少机器字？

（1）A为立即数。

（2）A为直接主存单元地址。

（3）A为间接地址（非多重间址）。

（4）A为变址寻址的形式地址，假定变址寄存器为

R1（字长为

16位）。

（1）

1个机器字。

（2）

256个机器字。

（3）

65536个机器字。

（4）

rrart/■-、」ttttria

6位）。

13.计算卜列4条指令的有效地址（指令长度为1

（1）0000

00Q

（2）100000Q（3）

170710Q

（4）012305Q

―旋述理条指令均用八进制书写赭令的最左边是一位间址指示位@<

@=o，直接寻址@=i.ra接寻址），且具有多重间访功能;

指令的&

右边两位为形式地琏；

主存容■a严单元，表弘4为有关主疗单元的内容（八进制人

表A4习题13的表格

（1）OOOOOOQ

因为指令的最高位为0・故为直接寻址，EA=

地址

内容

00000

100002

A=00000Qo

00001

04G710

（2）100000Q

00002

054304

因为指令的最高位为1•故指令为间接寻址。

00003

100000

（00000）=100002■最高位仍为1•继续间接寻址。

00004

102543

（00002）=054304，其昴髙位为0,裏示已找到有效

00005

100001

地址・EA=54304Q。

00006

0C3215

（3）170710Q

00007

077710

因为指令的最高位为1，故指令为间接寻址，

00010

100005

（00010）=100005,44筒位仍为1•继续间接孑址。

（00003尸100001尿髙位仍为1，继续间接寻址°

（00001）=046710•其晟髙位为0，表示已找到有效地址.EA=4G710Qo（4）012305（?

因为指令的最鬲位为0•故为育接寻址.EA=A=00005Qo

14.假定某机的箱令格式如下:

65

11109

8

OP

L

Z/C

BiiJLJL=1：

间接寻址;

Bii8=l；

变址窃存器;

Bii7=「变址奇存器4耳址;

Bil6<

容页/现行虫寻址）；

N/C=O•表示O反面;

Z/C=l,夜示现行页而■即指令所在页而。

若主存容虽为尹个仔储单-元■分为2°

个页面，毎个页面右兰个字。

设有关侖存器的内容为

（PC）=03409（Ii）=1111Q（k）=O256Q试汁算下列指令的有效地址。

（1>

104GQ

（2>

2433Q

（3>

3215Q

（4>

丄丄丄丄Q

解；

（丄、104G4J=001000IdOL10

忸为4个标占位均为0,故为直按R」lL.EA=A=0046Q.

<

2>

2433V=010100Oil01丄

因为Bil8<

k）=1.故为变址寄仃器丄寻址十:

人=（H）+人=丄丄丄丄+龄=丄“4心“

3ZJ5Q—011010001101

冈为Ti；

t7<

J_〉■丄*故为变址奇疗器二孑址.FA-<

1.A—0!

^5G4IS—0273Q„

4>

丄丄丄丄Q」00丄00100100丄

因为BilGCZA：

）=1,故为当前页寻址,EA=（PC>

n#A=O3Z/ll=O3IlQo

15.假足）格式如卜：

LQ3U

7

P

丄2

丄丄

nv

【L

n/r

U/I为苴按TB搔订址尿志・D4=0衣于肯接寸址JJ1=1占加刨接寸址*其余怖盂何同题14说朋“

若主存容皐为驴个存储单-元，分为于个虫向.毎个W面有F亍字。

设有爻襦疗驕的内容为

（10—00^5439（L」一06強15Q（PC）—004S50Q

试汁算下■列搭令的右效地址。

（11152301Q

◎IO7^O13y

3>

161L23V

（4■140011V

f1，15^30lQ=l101010011000001

典勿HiilO（H}■1*放均亜址奇存裾J补til.F\=门；

）+沖=M；

忙1月+301—0G351byD

|0740139=0111100000001Dll

因为Bitll（L}=I，故为变址奇存器1寻址.EA=（L）+A=002543+013^0025569,

（3■1611239—11100010010100L1

因hHil0（Z（：

）=1M沟当前页扌址,EA=（PC）/A=OO4123Qo

（4，14001IQ=1100000000001001

困勿4，傢态仃均为0駅为TT播?

ItlltEA-A-000011Qe

16.举例说明哪几种寻址方式除去取指令以外不访问存储器？

哪

几种寻址方式除去取指令外只需访问一次存储器？

完成什么样的指

令，包括取指令在内共访问4次存储器？

除去取指令以外不访问存储器：

立即寻址，寄存器寻址。

除去取指令外只需访问一次存储器：

直接寻址，寄存器间接寻址，变

址寻址，基址寻址，相对寻址，页面寻址

二级间接寻址包括取指令在内共访问4次存储器

17.设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码,

第二个字节是相对位移量，用补码表示。

假设当前转移指令第一字节所在的地址为2000H，且CPU每取一个字节便自动完成（PC）+1

fPC的操作。

试问当执行JMP*+8和JMP*-9指令（倡为相对寻址特征）时，转移指令第二字节的内容各为多少？

转移的目

的地址各是什么？

转移指令第二字节的内容分别为：

00001000（+8）,11110111

（-9）

转移的目的地址分别为：

200AH,1FF9H。

20.什么叫主程序和子程序？

调用子程序时还可采用哪几种方法保

存返回地址？

画图说明调用子程序的过程。

主程序就是指通常的程序，而子程序是一组可以公用的指令

序列，只要知道子程序的入口地址就能调用它。

保存返回地址的方法有多种：

（1）用子程序的第一个字单元存放返回地址。

转子指令把返回地址存放在子程序的第一个字单元中，子程序从第二个字单元开始执

行。

返回时将第一个字单元地址作为间接地址，采用间址方式返回主程序。

（2）用寄存器存放返回地址。

转子指令先把返回地址放到某一个

寄存器中，再由子程序将寄存器中的内容转移到另一个安全的地方。

（3）用堆栈保存返回地址。

调用子程序的过程如图3唱8所示，此时返回地址保存在堆栈中

K:

CALL

^+1：

札ET

图聲呂主程序圖用子程序的过程

21.在某些计算机中，调用子程序的方法是这样实现的：

转子指令将返回地址存入子程序的第一个字单元，然后从第二个字单元开始执行子程序，请回答下列问题：

（1）为这种方法设计一条从子程序转到主程序的返回指令。

（2）在这种情况下，怎么在主、子程序间进行参数的传递？

（3）上述方法是否可用于子程序的嵌套？

（4）上述方法是否可用于子程序的递归（即某个子程序自己调用自己）？

（5）如果改用堆栈方法，是否可实现（4）所提出的问题？

（1）返回指令通常为零地址指令。

返回地址保存在堆栈中，执行返回指令时自动从堆栈中弹出。

而目前返回地址是保存在子程序的第一个单元中，故此时返回指令不能再是零地址指令了，而应当是一地址指令。

如：

JMP

子程1亍戸地址

间接寻址可找到返回地址，然后无条件转移到返回的位置。

（2）在这种情况下，可利用寄存器或主存单元进行主、子程序间的参数传递。

（3）可以用于子程序的嵌套（多重转子）。

因为每个返回地址都

放在调用的子程序的第一个单元中。

（4）不可以用于子程序的递归，因为当某个子程序自己调用自己时，子程序第一个单元的内容将被破坏。

（5）如果改用堆栈方法，可以实现子程序的递归，因堆栈具有后进先出的功能。