计算机组成原理第7章习题指导.pdf

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1、计算机组成原理第7章习题第7章指令系统例7.1假设指令字长为16位，操作数的地址码为6位，指令有零地址、一地址、二地址三种格式。（1）设操作码固定，若零地址指令有P种，一地址指令有Q种，则二地址指令最多有几种？（2）采用扩展操作码技术，若二地址指令有X种，零地址指令有Y种，则一地址指令最多有几种？解:（1）根据操作数地址码为6位，则二地址指令中操作码的位数为16–6–6=4。这4位操作码可4有2=16种操作。由于操作码固定，则除去了零地址指令P种，一地址指令Q种，剩下二地址指令最多有16–P–Q种。（2）采用扩展操作码技术，操作码位数可变，则二地址、一地址和零地址的操作

2、码长度分别为46位、10位和16位。可见二地址指令操作码每减少一种，就可多构成2种一地址指令操作码；一地址6指令操作码每减少一种，就可多构成2种零地址指令操作码。46因二地址指令有X种，则一地址指令最多有(2−X)×2种。设一地址指令有M种，则零地址指466令最多有[(2−X)×2−M]×2种。根据题中给出零地址指令有Y种，即[(4)6]6Y=2−X×2−M×246−6则一地址指令M=(2−X)×2−Y×2例7.2设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二、三字节为相对位移量（补码表示），而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。每当CPU从存储

3、器取出一个字节时，即自动完成(PC)+1→PC。（1）若PC当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？（2）若PC当前值为240（十进制），要求转移到200（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？解：（1）PC当前值为240，该指令取出后PC值为243，要求转移到290，即相对位移量为290–243=47，转换成补码为2FH。由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式，故该转移指令的第二字节为2FH，第三字节为00H。（2）PC当前值为240，该指令取出后PC值为243，要求转移到200，即相

4、对位移量为200–2431计算机组成原理第7章习题=–43，转换成补码为D5H，由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式，故该转移指令的第二字节为D5H，第三字节为FFH。例7.3一条双字长直接寻址的子程序调用指令，其第一个字为操作码和寻址特征，第二个字为地址码5000H。假设PC当前值为2000H，SP的内容为0100H，栈顶内容为2746H，存储器按字节编址，而且进栈操作是先(SP)–∆→SP，后存入数据。试回答下列几种情况下，PC、SP及栈顶内容各为多少？（1）CALL指令被读取前；（2）CALL指令被执行后；（3）子程序返回后。解：（1）CALL指令

5、被读取前，PC=2000H，SP=0100H，栈顶内容为2746H。（2）CALL指令被执行后，由于存储器按字节编址，CALL指令共占4个字节，故程序断点2004H进栈，此时SP=(SP)–2=00FEH，栈顶内容为2004H，PC被更新为子程序入口地址5000H。（3）子程序返回后，程序断点出栈，PC=2004H，SP被修改为0100H，栈顶内容为2746H。例7.4某机字长16位，存储器直接寻址空间为128字，变址时的位移量为–64~+63，16个通用寄存器均可作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满足下列寻址类型的要求：（1）直接寻址的二地址指令3条；（2）变址寻

6、址的一地址指令6条；（3）寄存器寻址的二地址指令8条；（4）直接寻址的一地址指令12条；（5）零地址指令32条。试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址的一地址指令，还能容纳多少条？解：（1）在直接寻址的二地址指令中，根据题目给出直接寻址空间为128字，则每个地址码为7位，其格式如图7.1（a）所示。3条这种指令的操作码为00、01和10，剩下的11可作为下一种格式指令的操作码扩展用。2计算机组成原理第7章习题27700(a)OPA1A2@3条1054711000(b)OPRxA@6条1110184411110000(c)OPRiRj@8条111101119711111

7、0000(d)OPA@12条111111011161111111000000000(e)OP@32条1111111000011111图7.1例7.4五种指令格式（2）在变址寻址的一地址指令中，根据变址时的位移量为–64~+63，形式地址A取7位。根据16个通用寄存器可作为变址寄存器，取4位作为变址寄存器Rx的编号。剩下的5位可作操作码，其格式如图7.1（b）所示。6条这种指令的操作码为11000~11101，剩下的两个编码11110和11111可作为扩展用。（3）在寄存器寻址的二地址指令中，两个寄存器地址Ri和Rj共8位，剩下的8位可作操