山东大学计算机组成原理第5次作业及参考答案2012

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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。

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