計(jì)算機(jī)組成原理18-計(jì)算機(jī)組成原理答案-第七章.ppt

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8. 某機(jī)指令字長(zhǎng)16位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼為6位，設(shè)操作碼長(zhǎng)度固定， 指令分為零地址、一地址和二地址三種格式。若零地址指令有M種， 一地址指令有N種，則二地址指令最多有幾種？若操作碼位數(shù)可變， 則二地址指令最多允許有幾種？ 解：1）若采用定長(zhǎng)操作碼時(shí)，二地址指令格式如下： 4 6 6,此時(shí)，無(wú)論指令中有幾個(gè)地址，指令格式都不變。,設(shè)二地址指令有K種，則： K = 24 – M – N 當(dāng)M=1（最小值），N=1（最小值）時(shí)，二地址指令最多有： Kmax=16-1-1=14種 2）若采用變長(zhǎng)操作碼時(shí)，二地址指令格式仍如1）所示，但操作碼長(zhǎng)度可隨地址碼的個(gè)數(shù)而變。 Kmax=16-1=15種（只留一種編碼作擴(kuò)展標(biāo)志用。）,10. 試比較基址尋址和變址尋址。 解：比較如下： 1）都可有效地?cái)U(kuò)大指令尋址范圍。 2）基址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由基址寄存器給出，地址的改變反映在位移量A的取值上； 變址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由A給出，地址的改變反映在變址值的自動(dòng)修改上，變址值由變址寄存器給出。 3）基址寄存器內(nèi)容通常由系統(tǒng)程序設(shè)定，變址寄存器內(nèi)容通常由用戶設(shè)定。 4）基址尋址適用于程序的動(dòng)態(tài)重定位，變址尋址適用于數(shù)組或字符串處理，適用場(chǎng)合不同。,11. 畫出先變址再間址及先間址再變址的尋址過(guò)程示意圖。 解：1）設(shè)形式地址為A，變址寄存器為IX，則先變址再間址尋址過(guò)程示意如下： （一重間址） EA=[(IX)+A] (IX)+1?IX,OP M A,,,IR,IX,,,,EA,操作數(shù),,+1,,ALU,,,,,,,MM,,,2）先間址再變址尋址過(guò)程示意： EA=(IX)+(A) (IX)+1?IX,OP M A,,,IR,IX,,,,操作數(shù),,+1,,ALU,,,MM,,,,,,,EA,,12. 畫出SUB @R1指令對(duì)操作數(shù)的尋址及減法過(guò)程的流程圖。設(shè)被減數(shù)和結(jié)果存于ACC中，@表示間接尋址，R1寄存器的內(nèi)容為2074H。 解： SUB @R1指令尋址及減法過(guò)程的流程圖：,?,取指令（可?。?尋址操作： 寄存器間址 EA=(R1) =2074H,EA ?MAR，讀,M(EA) ?MDR,(ACC)-(MDR) ?ACC,?,?,?A,?A,?,?,,,,（公操作）,13. 畫出執(zhí)行ADD *-5指令（*為相對(duì)尋址特征）的信息流程圖。設(shè)另一個(gè)操作數(shù)和結(jié)果存于ACC中，并假設(shè)（PC）=4000H。 解：由于本題未指定數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，因此只能大概地排一下信息流程圖，并且流程圖中突出尋址過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。 ADD *-5指令信息流程圖如下：,?,取指令（可?。?尋址計(jì)算： EA=(PC)-5 =4000H+FFFBH =3FFBH,EA ?MAR，讀,M(EA) ?MDR,(ACC)+(MDR) ?ACC,?,?A,?A,?,?,?,,,,（公操作）,14. 設(shè)相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是相對(duì)位移量，用補(bǔ)碼表示。假設(shè)當(dāng)前轉(zhuǎn)移指令第一字節(jié)所在的地址為2000H，且CPU每取出一個(gè)字節(jié)便自動(dòng)完成（PC）+1?PC的操作。試問(wèn)當(dāng)執(zhí)行JMP *+8和JMP *-9指令時(shí)，操作數(shù)的地址是什么？ 解：據(jù)題意，相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令格式如下：,2000H 2001H 2002H,當(dāng)執(zhí)行JMP指令時(shí)，指令第二字節(jié)的內(nèi)容不變，PC的內(nèi)容變?yōu)?002H。此時(shí)轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)內(nèi)容各為： A1= +8 = 0000 1000 = 08H A2= -9 = 1111 0111 = F7H 其有效地址各為： EA1= (PC) +8 = 2002H+0008H = 200AH EA2= (PC) –9 =2002H+FFF7H = 1FF9H,16. 某機(jī)主存容量為4M?16位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若該機(jī)指令系統(tǒng)可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、變址、基址、相對(duì)、立即等六種尋址方式，試回答： （1）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用；,,解： （1）單字長(zhǎng)一地址指令格式： 7 3 6,各字段的作用： OP——操作碼字段，提供至少108種指令操作碼； M——尋址方式碼字段，指出6種尋址方式； A——形式地址字段，給出尋址所需的形式地址。,16. 某機(jī)主存容量為4M?16位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若該機(jī)指令系統(tǒng)可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對(duì)、立即等六種尋址方式，試回答： （2）該指令直接尋址的最大范圍； （3）一次間址和多次間址的尋址范圍； （4）立即數(shù)的范圍（十進(jìn)制表示）； （5）相對(duì)尋址的位移量（十進(jìn)制表示）；,解： （2）A為6位，該指令直接尋址的最大范圍為26=64字； （3）一次間址的尋址范圍為216=64K字； 多次間址的尋址范圍為215=32K字； （多次間址尋址時(shí)：首位為1：繼續(xù)訪問(wèn)尋址，首位0：尋址結(jié)束。） （4）立即數(shù)的范圍：若采用補(bǔ)碼表示為1FH~20H； 十進(jìn)制表示為31~ -32；無(wú)符號(hào)數(shù)為0~63； （5）相對(duì)尋址的位移量范圍在采用補(bǔ)碼表示時(shí)同立即數(shù)范圍。,16. 某機(jī)主存容量為4M?16位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若該機(jī)指令系統(tǒng)可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對(duì)、立即等六種尋址方式，試回答： （6）上述六種尋址方式的指令哪一種執(zhí)行時(shí)間最短？哪一種最長(zhǎng)？ 為什么？哪一種便于程序浮動(dòng)？哪一種最適合處理數(shù)組問(wèn)題？ （7）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴(kuò)大到4M？ （8）為使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存的任一位置，可采取什么措施？ 簡(jiǎn)要說(shuō)明之。,解： （6）六種尋址方式中，立即尋址指令執(zhí)行時(shí)間最短，因?yàn)榇藭r(shí)不需尋址；間接尋址指令執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)，因?yàn)閷ぶ凡僮餍柙L存一次到多次； 相對(duì)尋址便于程序浮動(dòng)，因?yàn)榇藭r(shí)操作數(shù)位置可隨程序存儲(chǔ)區(qū)的變動(dòng)而改變，總是相對(duì)于程序一段距離； 變址尋址最適合處理數(shù)組問(wèn)題，因?yàn)榇藭r(shí)變址值可自動(dòng)修改而不需要修改程序。,16. 某機(jī)主存容量為4M?16位，且存儲(chǔ)字長(zhǎng)等于指令字長(zhǎng)，若該機(jī)指令系統(tǒng)可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接間接、變址、基址、相對(duì)、立即等六種尋址方式，試回答： （7）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴(kuò)大到4M？ （8）為使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存的任一位置，可采取什么措施？ 簡(jiǎn)要說(shuō)明之。,解：（7）為使指令尋址范圍可擴(kuò)大到4M，需要有效地址22位，此時(shí)可 將單字長(zhǎng)一地址指令的格式改為雙字長(zhǎng)，如下圖示：,圖中，指令的第一字保持原來(lái)格式不變，形式地址A擴(kuò)展到第2個(gè)字。這樣， 直接尋址時(shí)，EA=A=16+6=22位，正好可訪問(wèn)4M地址空間。由于A的擴(kuò)展， 變址、基址、相對(duì)、立即數(shù)等尋址方式也擴(kuò)展到22位。 （8）如使一條轉(zhuǎn)移指令能轉(zhuǎn)移到主存的任一位置，可采用上述雙字長(zhǎng)一地址 指令，通過(guò)選用合適的尋址方式完成。（如選用直接尋址就可轉(zhuǎn)移到主 存任一位置，但選用相對(duì)尋址則只能在2M范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移。） 除此之外，（7）、（8）兩題也可通過(guò)段尋址方式達(dá)到擴(kuò)大尋址空間的 目的?？傊?，不論采取何種方式，最終得到的實(shí)際地址應(yīng)是22位。,17 . 舉例說(shuō)明哪幾種尋址方式在指令的執(zhí)行階段不訪問(wèn)存儲(chǔ)器？哪幾種尋址方式在指令的執(zhí)行階段只需訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器？完成什么樣的指令，包括取指令在內(nèi)共訪問(wèn)四次存儲(chǔ)器？ 解：舉例如下： 1）一地址指令在執(zhí)行階段不訪存的尋址方式有： 寄存器尋址、立即尋址。 2）一地址指令在執(zhí)行階段只訪存一次的尋址方式有： 寄存器間接尋址、直接尋址、基址尋址、變址尋址、相對(duì)尋址。,3）包括取指在內(nèi)共訪存四次的指令有： 二重間址的一地址指令； 一重間址的二地址指令，當(dāng)另一操作數(shù)采用直接、基址、變址、相對(duì)、寄存器間接尋址時(shí)。,