计算机组成原理第3章作业参考答案(讲)

第三章参考答案【3-9】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。解：分析：有50条指令，操作码部分共需要6位；4种寻址方式，寻址方式说明2位；形式地址码部分8位。OP（6位）M（2位）A（8位）【3-10】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：（1）分析：指令共有64条，需要操作码6位；指令格式为单字长单地址，而机器字长为16位，所以地址码部分10位。指令格式如图所示：OPA6位10位若采用直接寻址方式，即：形式地址等于有效地址，EA=A，所以指令能访问的主存单元为102=1K字（2）为扩充指令的寻址范围，采用直接／间接寻址方式，若只增加一位直接／间接标志，指令格式如图所示：OP@A6位1位9位指令直接寻址的范围为92=512字。由于存储单元存储16位字，间接寻址的最大寻址范围是162=64K字。（3）采用页面寻址方式，若只增加一位Z／C（零页／现行页）标志，指令格式如下如所示：OP(Z／C)形式地址A6位1位9位由于A为9位，所以直接寻址的范围是92=512字。由于：APCEAH//)(,是16位，所以指令可寻址范围162=64K字。（4）采用（２）、（３）两种方式结合，此时需要＠和Z／C两个标志位，指令格式如下如所示：OP@(Z／C)形式地址A6位1位1位8位直接寻址范围是82；指令可寻址范围仍为162=64K字。【3-12】已知某小型机字长为16位，其双操作数指令的格式如下：OPRA6位2位8位其中：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）解：（1）A为立即数，由于是包含在指令中，所以能访问的主存区域1个机器字。（2）A为直接主存单元地址，能访问的最大主存区域为82（256字）（3）若A为间接地址（非多重间址），EA=（A）为16位，所以能访问的最大主存区域为162=64K（4）A为变址寻址的形式地址，变址寄存器为R１（字长为16位），EA=(R1)+A。所以能访问的最大主存区域162=64K【3-14】假定某机的指令格式如下：其中：Bit11＝１：间接寻址；Bit8＝１：变址寄存器I１寻址；Bit7＝１：变址寄存器I２寻址；Bit６（零页／现行页寻址）：Z／C＝０，表示０页面；Z／C＝１，表示现行页面，即指令所在页面。若主存容量为２１２个存储单元，分为２６个页面，每个页面有２６个字。设有关寄存器的内容为（PC）＝0344Q（I1）＝1111Q（I２）＝0256Q试计算下列指令的有效地址。（１）1046Q（２）2433Q（３）3215Q（４）1111Q解：（1）1046Q=（001000100110）2由于格式中的11、8、7、6均为0，所以为0页面直接寻址，得：EA=0046Q。（2）2433Q=（010100011011）28#位为1，故为变址寄存器I1寻址，所以EA=（I1）+（011011）2=1111Q+33Q=1144Q（3）3215Q=（011010001101）27#位为1，表示变址寄存器I2寻址，故EA=0256Q+15Q=0273Q（4）1111Q=（001001001001）2第6位为1，表示现行页面寻址，所以EA=（PC）H//（001001）2=03Q//11Q=0311Q【3-17】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→PC的操作。试问当执行JMP※+8和JMP※-9指令（※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？分析：JMP指令格式示意图：操作码相对位移量（补码）1字节1字节（8）补=（00001000）2（-9）补=（11110111）2当前转移指令第一字节所在的地址为2000H，相对转移指令JMP占2字节，执行JMP指令，程序计数器（指令指针）PC=2002H，当执行JMP+8时，转移指令第二字节的内容为（00001000）2，转移的目的地址是200AH；执行JMP-9时，转移指令第二字节的内容为（11110111）2，转移的目的地址是1FF9H。解：转移指令第二字节的内容分别为：（00001000）2，（11110111）2转移的目的地址分别为：2002H+8H=200AH，2002H+FFF7H=1FF9H。