山东大学计算机组成原理第5次作业及参考答案2012

第5次作业及参考答案

第7章

7.6 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。

解：三地址指令格式如下：

4OP4A14A24A3 以三地址指令格式为该指令系统的基本格式。以此格式为基础，采用扩展操作码技术，设计出题意所要求的地址码结构的指令。

指令操作码分配方案如下： 4位OP 0000， ……， A1，A2，A3；8条三地址指令 0111， 1000，0000， ……，……， A2，A3；16条二地址指令 1000，1111， 1001，0000，0000， ……，……，……， A3； 1001，0101，1111， 100条一地址指令 1001，0110，0000， ……，……，……， A3； 1001，0110，1101， 1001，0111，0000，

……，……，……， 冗余编码

1001，1111，1111， 可用来扩充一、零地址指令条数 1010，

……， 冗余编码

1111， 可用来扩充三、二、一、零地址指令条数

7.7 设指令字长为16位，采用扩展操作码技术，每个操作数的地址为6位。如果定义了13条二地址指令，试问还可安排多少条一地址指令？

解：二地址指令格式如下

4OP6A16A2

设二地址指令格式为该指令系统的基本格式，4位操作码共有16种编码，其中13种用来定义二地址指令，还剩3种可用作扩展标志。如不考虑零地址指令，该指令系统最多还能安排：

一地址指令条数 =3×26 =192条

7.8 某机指令字长16位，每个操作数的地址码为6位，设操作码长度固定，指令分为零地址、一地址和二地址三种格式。若零地址指令有M种，一地址指令有N种，则二地址指令最多有几种？若操作码位数可变，则二地址指令最多允许有几种？

解：1）操作码定长：二地址指令条数=16-M-N

2) 操作码变长（采用操作码扩展技术）： 设二地址指令有X种，则有如下的等式：（（16-X）×26-N）×26=M 则X=16 -（M/212+ N/26 ），其中M/212+ N/26 取上整数。

7.14 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？补充：操作数的有效地址是多少？

解：据题意，相对寻址的转移指令格式如下：

2000H2001H2002HOPAXX

当执行JMP指令时，指令第二字节的内容不变，PC的内容变为2002H。此时转移指令第二字节内容各为：

A1= +8 = 00001000 = 08H A2= -9 = 11110111 = F7H 其有效地址各为：

EA1= (PC) +8 = 2002H+0008H= 200AH EA2= (PC)–9 =2002H+FFF7H = 1FF9H

7.20 什么是RISC? 简述它的主要特点。

参考答案略，见教材。

补充题：某机器指令格式如下所示： 15 109 87 0

操作码OP位移量Dx 直接寻址 X=00 寄存器间接寻址，用寄存器R1寻址 X=01 变址寻址，用变址寄存器R2寻址 X=10 X=11 PC相对寻址

设（PC）=5431H，（R1）=3525H，（R2）=6783H（H代表十六进制数），请确定下列指令的寻址方式和有效地址。

（1）8341H （2）1468H （3）8100H （4）6264H 解：

(1) 8341H =1000 0011 0100 0001

寻址方式：相对寻址； EA=（PC)+2+形式地址A=5431+2+0041H=5474H (2) 1468H =0001 0100 0100 1000

寻址方式：直接寻址； EA=形式地址A=0068H (3) 8100H =1000 0001 0000 0000

寻址方式：寄存器间接寻址； EA=（R1）=3525H (4) 6264H =0110 0010 0110 0100

寻址方式：变址寻址； EA=（R2）+位移量D=6783H+0064H=67E7H

第8章

8.2 什么是指令周期？指令周期是否有一个固定值？为什么？

解：1）指令周期是指CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间。

2）由于计算机中各种指令执行所需的时间差异很大，因此为了提高CPU运行效率，即使在同步控制的机器中，不同指令的指令周期长度都是不一致的，也就是说指令周期对于不同的指令来说不是一个固定值。

3）指令周期长度不一致的根本原因在于设计人员，为了提高CPU运行效率而这样安排的，指令功能不同，需完成的微操作复杂程度亦不同，因此，不同指令的指令周期也不同。

8.3 画出指令周期的流程图，分别说明图中每个子周期的作用。

解答：流程图见教材P343。

取指周期：完成取指令和分析指令的操作。 间址周期：取操作数的有效地址。 执行周期：执行指令的操作。

中断周期：将程序断点保存到存储器。