计算机组成原理-第7章以后作业答案

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1、西工大——软微——版权琮琤所有第七章指令系统ღ7-1指令，程序名词解释指令：计算机执行某种操作的命令程序：由有序的指令串构成，程序要解决一个具体的问题指令系统：一台计算机能执行的全部指令的集合指令系统的重要性：软件编程的基础，硬件设计的依据，综合考虑计算机的软硬件是计算机设计的关键因素。ღ7-2操作码设计定长，变长操作码用来指明该指令所要完成的操作。通常位数反映了机器的操作种类，即机器允许的指令条数，如7位→2^7=128条指令指令的一般格式：操作码字段地址码字段操作码：定长，变长固定长度操作码：

2、操作码长度(占二进制位数)固定不变硬件设计相对简单指令译码时间开销小指令空间利用率较低可变长度操作码：操作码长度随指令地址数目的不同而不同(可平均缩短指令长度)硬件设计相对复杂指令译码时间开销较大指令空间利用率较高例：某机器采用固定长度指令系统，16位，包括3地址指令15条，双地址指令10条，单地址指令若干，每个地址占4位。问：该指令系统最多容纳多少个单地址指令，并设计该指令系统的操作码编码方案析：每条指令：一个唯一操作码编码，不同类型指令具有不同标识，用扩展操作码方案三15条，1111双10条，

3、6个没用6*16=96个๑7.3什么是指令字长、机器字长和存储字长？๑7.6某指令系统字长为16位，地址码取4位，试提出一种方案，使该指令系统有8条三地址指令、16条二地址指令、100条一地址指令。固定操作码为4位。8条三地址指令操作码为：0000~0111（剩下1000~1111共8个扩展窗口）16条二地址指令操作码为：10000000~10001111（剩下10010000~11111111共112个扩展窗口）100条一地址指令操作码为：100100000000~100100001111100

4、100010000~100100011111100100100000~100100101111100100110000~100100111111100101000000~100101001111100101010000~100101011111100101100000~100101100011-5-西工大——软微——版权琮琤所有๑7.9试比较间接寻址和寄存器间接寻址。๑7.10试比较基址寻址和变址寻址。1）都可有效地扩大指令寻址范围。2）基址寻址时，基准地址由基址寄存器给出，地址的改变反映在位移量

5、A的取值上；变址寻址时，基准地址由A给出，地址的改变反映在变址值的自动修改上，变址值由变址寄存器给出。3）基址寄存器内容通常由系统程序设定，变址寄存器内容通常由用户设定。4）基址寻址适用于程序的动态重定位，变址寻址适用于数组或字符串处理，适用场合不同。๑7.11画出先变址再间址及先间址再变址的寻址过程示意图。解：1）先变址再间址寻址过程简单示意如下：EA=[(IX)+A]，(IX)+1®IXIXOPMA+1ALUIREA操作数主存设一重间接๑7.14设相对寻址的转移指令占两个字节，第一字节是操作码

6、，第二字节是相对位移量（用补码表示），假设当前转移指令第一字节所在地址为2000H，且CPU每取出一个字节便自动完成（PC）+1→PC的操作。试问当执行“JMP*+8”和“JMP*-9”指令时，转移指令第二字节的内容各为多少？（1）根据汇编语言指令JMP*+8，即要求转移后的目标地址为2000H+08H=2008H，但因为CPU取出该指令后PC值已修改为2002H，故转移指令第二字节的内容应为+6（十进制），写成补码为06H。（2）同理，执行“JMP*-9”指令时，要求转移指令第二字节的内容应为-

7、11（十进制），写成补码为：F5H๑8.1CPU有哪些功能？画出其结构框图并简要说明各个部件的作用。答：参考P328和图8.2。๑8.2什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？指令周期是CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间，也即CPU-5-西工大——软微——版权琮琤所有完成一条指令的时间。由于各种指令操作功能不同，因此各种指令的指令周期是不同的，指令周期的长短主要和指令在执行阶段的访存次数和执行阶段所需要完成的操作有关。๑8.3画出指令周期的流程图，分析说明图中每个子周期的作用。答：

8、参看P343及图8.8。๑8.4设CPU内有下列部件：PC、IR、SP、AC、MAR、MDR和CU，要求：（1）画出完成间接寻址的取数指令LDA@X（将主存某地址单元X的内容取至AC中）的数据流（从取指令开始）。（2）画出中断周期的数据流。解：CPU中的数据流向与所采用的数据通路结构直接相关，不同的数据通路中的数据流是不一样的。常用的数据通路结构方式有直接连线、单总线、双总线、三总线等形式，目前大多采用总线结构，直接连线方式仅适用于结构特别简单的机器中。为简单起见，本题采用单总线将