计算机组成与系统结构第五章答案

第五章 指令系统

2. 简单回答下列问题。 (参考答案略)

(1)一条指令中应该明显或隐含地给出哪些信息？

(2 )什么是“汇编”过程？什么是“反汇编”过程？这两个操作都需要用到什么信息？

(3 )CPU 如何确定指令中各个操作数的类型、长度以及所在地址？

(4 )哪些寻址方式下的操作数在寄存器中？哪些寻址方式下的操作数在存储器中？

(5 )基址寻址方式和变址寻址方式的作用各是什么？有何相同点和不同点？

(6 )为何分支指令的转移目标地址通常用相对寻址方式？

(7 )RSIC 处理器的特点有哪些？

(8 )CPU 中标志寄存器的功能是什么？有哪几种基本标志？

(9 )转移指令和转子(调用)指令的区别是什么？返回指令是否需要有地址码字段？

3. 假定某计算机中有一条转移指令，采用相对寻址方式，共占两个字节，第一字节是操作码，第

二字节是相对位移量(用补码表示)，CPU 每次从内存只能取一个字节。假设执行到某转移

指令时PC 的内容为200，执行该转移指令后要求转移到100 开始的一段程序执行，则该转移

指令第二字节的内容应该是多少？

参考答案：

100=200+2+Offset，Offset=100-202=-102

(注：没有说定长指令字，所以不一定是每条指令占2 个字节。)

5. 某计算机字长16 位，每次存储器访问宽度16 位，CPU 中有8 个16 位通用寄存器。现为该机

设计指令系统，要求指令长度为字长的整数倍，至多支持64 种不同操作，每个操作数都支持

4 种寻址方式：立即(I)、寄存器直接(R)、寄存器间接(S )和变址(X )，存储器地址

位数和立即数均为16 位，任何一个通用寄存器都可作变址寄存器，支持以下7 种二地址指令

格式：RR 型、RI 型、RS 型、RX 型、XI 型、SI 型、SS 型。请设计该指令系统的7 种指令

格式，给出每种格式的指令长度、各字段所占位数和含义，并说明每种格式指令需要几次存储

器访问？

参考答案：

指令格式可以有很多种，只要满足以下的要求即可。

操作码字段：6 位

寄存器编号：3 位

直接地址和立即数：16 位

变址寄存器编号：3 位

总位数是8 的倍数

指令格式例1：(略)

指令格式例2 ：(略)

寻址方式字段(2 位)00 ：立即；01：寄直；10：寄间；11-变址

6. 有些计算机提供了专门的指令，能从32 位寄存器中抽取其中任意一个位串置于一个寄存器的

低位有效位上，如下图所示。MIPS 指令系统中没有这样的指令，请写出最短的一个MIPS 指

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令序列来实现这个功能，要求i=5, j=22, 操作前后的寄存器分别为$s0 和$s2 。

参考答案：

可以先左移9 位，然后右移15 位：

sll $s2, $s0, 9

srl $s2, $s2, 15 (sra 算术右移 P.57 表3.1 )

若第一条指令中的$s2 改成其他寄存器，则会带来什么问题？

所用寄存器的值被破坏！

7. 以下程序段是某个过程对应的指令序列。入口参数int a 和int b 分别置于$a0 和$a1 中，返回

参数是该过程的结果，置于$v0 中。要求为以下MIPS 指令序列加注释，并简单说明该过程的

功能。

参考答案略

9. 用一条MIPS 指令或最短的指令序列实现以下C 语言语句：b=25|a。假定编译器将a 和b 分

别分配到$t0 和$t1 中。

参考答案：ori $t1, $t0, 25

如果把25 换成65536，那指令是不是就换成： ori $t1, $t0, 65536 ？

65536 (1 0000 0000 0000 0000)不能用16 位立即数表示，所以不对！

10．以下程序段是某个过程对应的MIPS 指令序列，其功能为复制一个存储块数据到另一个存