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：OPA1A2444A34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OP0000，……，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OPA1A2466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-N2)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）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：OPA2000H2001HXX2002H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=08HA2=-9=11110111=F7H其有效地址各为：EA1=(PC)+8=2002H+0008H=200AHEA2=(PC)–9=2002H+FFF7H=1FF9H7.20什么是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：操作码OPx位移量D15109870操作码OPx位移量D操作码OPx位移量D15109870X=00直接寻址X=01寄存器间接寻址，用寄存器R1寻址X=10变址寻址，用变址寄存器R2寻址X=11PC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=1000001101000001寻址方式：相对寻址；EA=（PC)+2+形式地址A=5431+2+0041H=5474H(2)1468H=0001010001001000寻址方式：直接寻址；EA=形式地址A=0068H(3)8100H=1000000100000000寻址方式：寄存器间接寻址；EA=（R1）=3525H(4)6264H=0110001001100100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。