计算机组成原理(白中英) 第四章 课后题答案
考点：指令格式
解：设操作码位数为 x，因为指令系统共有 70 条指令，则 x 需满足 2x≥702^x≥702x≥70，解得 x≥7x≥7x≥7。
op 为操作码
双操作数：A1A_1A1 和 A2A_2A2 存放两操作数地址，A1A_1A1 存放结果地址
| op(7bit)op(7bit)op(7bit) | 空(1bit)(1bit)(1bit) | A1(12bit)A_1 (12bit)A1(12bit) | A2(12bit)A_2 (12bit)A2(12bit) |
|---|
单操作数：A1A_1A1 存放操作数地址和结果地址
| op(7bit)op(7bit)op(7bit) | A1(25bit)A_1 (25bit)A1(25bit) |
|---|
无操作数：不存放操作数相关信息
| op(7bit)op(7bit)op(7bit) | −(25bit)- (25bit)−(25bit) |
|---|
考点：寻址方式
解：指令中有源地址和目的地址，为双地址指令，源地址和目标地址同时给出操作数的位置，并将运算结果存放在目标地址中。
共 23=82^3=823=8种寻址方式，共 24=162^4=1624=16 种操作。
解：①直接寻址；②相对寻址；③变址寻址；④基址寻址；⑤间接寻址；⑥基址间接寻址
考点：寻址方式；指令格式
解：设操作码位数为 x，因为指令系统共有 40 条指令，则x需满足 2x≥402^x≥402x≥40，解得 x≥6x≥6x≥6。采用单字长单地址指令，则指令长度为 32 位。地址长度为 1 字节。
指令格式：
| op(6bit)op(6bit)op(6bit) | 寻址方式X(2bit)X(2bit)X(2bit) | D(24bit)D (24bit)D(24bit) |
|---|
直接寻址：X=00，有效地址E=D
立即寻址：X=01，D字段为立即数
变址寻址：X=10，有效地址E=(Rx)+D（Rx为变址寄存器，32位）
相对寻址：X=11，有效地址E=(PC)+D（PC为程序计数器，32位，D可正可负）
考点：寻址方式；指令格式
解：（1）指令为单字长 32 位。设操作码位数为 x，因为指令系统共有 50 条指令，则 x 需满足 2x≥502^x≥502x≥50，解得 x≥6x≥6x≥6。寻址方式共 4 种，占用 2bit。主存容量为 1MB，则操作数地址至少为 20bit。
指令格式：
| op(6bit)op(6bit)op(6bit) | 寻址方式X(2bit)X(2bit)X(2bit) | D(24bit)D(24bit)D(24bit) |
|---|
X=00：寄存器寻址。D字段实际使用4bit选择16个通用寄存器，E=Ri
X=01：寄存器间接寻址。D字段实际使用4bit选择16个通用寄存器，E=(Ri)
X=10：立即寻址。D字段给出24bit立即数。
X=11：直接寻址。D字段给出24bit内存地址，E=D
（2）可增加寻址方式字段X，支持更多的寻址方式。
可增加的方式有：相对寻址E=PC+D；间接寻址E=(D)
考点：寻址范围
解：设操作码位数为 x，因为指令系统共有 64 种指令，则x需满足 2x≥642^x≥642x≥64，解得 x≥6x≥6x≥6。有 16 个寄存器，则存放寄存器编号位为 4bit。
指令格式：
| op(6bit)op(6bit)op(6bit) | 寄存器编号 R(4bit)R(4bit)R(4bit) | 存储器地址 R(22bit)R(22bit)R(22bit) |
|---|
若采用基址寻址方式，E=®+D。则 RS 型指令最大存储空间=232+222=4GB+4MB=2^{32}+2^{22}=4GB+4MB=232+222=4GB+4MB
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