計算機組成原理第四章答案

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第4章習題參考答案1第4章習題參考答案1．ASCII碼是7位，如果設計主存單元字長為32位，指令字長為12位，是否合理為什么答不合理。指令最好半字長或單字長，設16位比較合適。一個字符的ASCII是7位，如果設計主存單元字長為32位，則一個單元可以放四個字符，這也是可以的，只是在存取單個字符時，要多花些時間而已，不過，一條指令至少占一個單元，但只占一個單元的12位，而另20位就浪費了，這樣看來就不合理，因為通常單字長指令很多，浪費也就很大了。2．假設某計算機指令長度為32位，具有雙操作數、單操作數、無操作數三類指令形式，指令系統共有70條指令，請設計滿足要求的指令格式。答字長32位，指令系統共有70條指令，所以其操作碼至少需要7位。雙操作數指令7位OP12位操作數12位操作數單操作數指令7位OP25位操作數無操作數指令7位OP3．指令格式結構如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點。1510987430OP目標寄存器源寄存器答該指令格式及尋址方式特點如下1單字長二地址指令。2操作碼字段OP可以指定2664種操作。3源和目標都是通用寄存器(可分指向16個寄存器)所以是RR型指令，即兩個操作數均在寄存器中。4這種指令結構常用于RR之間的數據傳送及算術邏輯運算類指令。4．指令格式結構如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點。15109874301510987430OP源寄存器變址寄存器第4章習題參考答案2偏移量16位答該指令格式及尋址方式特點如下1雙字長二地址指令，用于訪問存儲器。2操作碼字段OP可以指定2664種操作。3RS型指令，一個操作數在通用寄存器(選擇16個之一)，另一個操作數在主存中。有效地址可通過變址尋址求得，即有效地址等于變址寄存器(選擇16個之一)內容加上位移量。5．指令格式結構如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點。1512119865320OP尋址方式寄存器尋址方式寄存器源地址目標地址答該指令格式及尋址方式特點如下1該指令為單字長雙操作數指令，源操作數和目的操作數均由尋址方式和寄存器構成，寄存器均有8個，尋址方式均有8種。根據尋址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；2因為OP為4位，所以最多可以有16種操作。6．一種單地址指令格式如下所示，其中為I間接特征，X為尋址模式，D為形式地址，I、X、D組成該指令的操作數有效地址E，設R為變址寄存器，R1為基值寄存器，PC為程序計數器，請在下表中第一列位置填入適當的尋址方式名稱。尋址方式名稱IX有效地址E①②③④⑤⑥000011000110110010EDE(PC)DE(R)DE(R1)DEDER1D，D0答①直接尋址②相對尋址③變址尋址④基址尋址⑤間接尋址⑥先基址后間接尋址7．某計算機字長為32位，主存容量為64K字，采用單字長單地址指令，共有40條指令。試采用直接、立即、變址、相對四種尋址方式設計指令格式。答根據題意，40種指令至少需6位OP；四種尋址方式至少需用2位表示；主存為64K，則地址需要16位，而機器字長為32位，可設計如下格式312625181716150OP尋址方式XD設第4章習題參考答案3尋址方式X00為直接尋址方式，由16位的D直接給出有效地址，EAD尋址方式X01為立即尋址方式，由16位的D直接給出操作數，操作數D尋址方式X10為變址尋址方式，設變址寄存器為IR，則EAIRD尋址方式X11為相對尋址方式，設程序計數器為PC，則EAPCDD可正可負注IR和PC的位數與機器的字長相等，均為32位8．某機字長為32位，主存容量為1M，單字長指令，有50種操作碼，采用寄存器尋址、寄存器間接尋址、立即、直接等尋址方式。CPU中有PC，IR，AR，DR和16個通用寄存器。問1指令格式如何安排2能否增加其他尋址方式答1根據題意，50種操作碼至少需6位OP；尋址方式可用2位分別表示最多4種尋址方式；用4位編碼選擇16個通用寄存器之一作為源操作數或目的操作數，因機器字長為32位，固還剩20位可表示形式地址D312625242320190OP尋址方式寄存器DD字段的尋址方式由2524位決定，如尋址方式字段00，表示D為寄存器尋址，實際使用D中的4位進行寄存器選擇；尋址方式字段01，表示寄存器間接尋址，實際使用D中的4位進行寄存器選擇；尋址方式字段10，表示立即尋址，可使用D的全部確定一個立即數；尋址方式字段11，表示直接尋址，20位的D可確定一個存儲單元。2若將形式地址的位數減少，則可以增加其他的尋址方式9．設某機字長為32位，CPU中有16個32位通用寄存器，設計一種能容納64種操作的指令系統。如果采用通用寄存器作基址寄存器，則RS型指令的最大存儲空間是多少答根據題意，64種操作至少需6位OP；用2位表示四種尋址方式；寄存器16個源操作數和目的操作數各用4位，因機器字長為32位，固還剩16位可表示形式地址D3126252423201916150OP尋址方式源寄存器目的寄存器D如果采用通用寄存器作基址寄存器，因為寄存器為32，位所以RS型指令可尋址空間最大可達232單元。10．將表49的指令系統設計成二地址格式的指令系統。答表49中的指令共有29條，故操作碼字段需要5位；設這些指令支持9種第4章習題參考答案4尋址方式立即尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、間接尋址、相對尋址、基址尋址、變址尋址、堆棧尋址，則源和目的操作數各需要4位來確定其尋址方式；因字長為32位，故還剩余19位用于表示源和目的操作數的形式地址，可取形式地址為9位，多余的1位可以加在操作碼字段。即，格式如下31262522211312980OP目的尋址方式目的操作數源尋址方式源操作數11．從以下有關RISC的描述中，選擇正確答案。A．采用RISC技術后，計算機的體系結構又恢復到早期的比較簡單的情況。B．為了實現兼容，新設計的RISC，是從原來CISC系統的指令系統中挑選一部分實現的。CRISC的主要目標是減少指令數。D．RISC設有乘、除法指令和浮點運算指令。答C12．根據操作數所在位置，指出其尋址方式填空1操作數在寄存器中，為A尋址方式。2操作數地址在寄存器，為B尋址方式。3操作數在指令中，為C尋址方式。4操作數地址主存在指令中，為D尋址方式。5操作數的地址，為某一寄存器內容與位移量之和，可以是E，F，G尋址方式。答A寄存器B寄存器間接C立即D直接E,F,G基址、變址、相對13．將C語句翻譯成MIPSR4000匯編語言代碼。C賦值語句是?(GH)(IJ)假設變量?、G、H、I、J分別分配給寄存器S0、S1、S2、S3、S4。答該語句翻譯成MIPSR4000匯編語句如下ADDS5,S1,S2將GH的和存入寄存器S5中S5S1S2ADDS6,S3,S4將IJ的和存入寄存器S6中S6S3S4SUBS0,S5,S6將結果存入寄存器S0中S0S5S614．將如下MIPSR4000匯編語言翻譯成機器語言指令。LWT0,1200T1ADDT0,S2,T0SWT0,1200T1答已知MIPS指令的字段值如下表所示，而且寄存器S0?S7對應的寄存器號第4章習題參考答案5為16?23(十進制)，寄存器T0?T7對應的寄存器號為8?15。MIPS指令的字段值指令格式OPRSRTRDSHAMTFUNCT常數或地址ADD加R0REGREGREG032?SUB減R0REGREGREG034?立即數加I8REGREG???常數LW取字I35REGREG???ADDRESSSW存字I43REGREG???ADDRESS由此，可寫出以上3條指令翻譯成機器語言指令如下表所示。3條指令對應的機器語言指令機器語言各字段各字段長度6位5位5位5位5位6位R型OPRSRTRDSHAMTFUNCTI型OPRSRTADDRESSLWT0,1200T135981200ADDT0,S2,T001888032SWT0,1200T14398120015．將下面一條ARM匯編語言指令翻譯成用十進制和二進制表示的機器語言指令ADDR5,R1,R2答已知ARM匯編指令的指令譯碼格式如下表所示ADD、SUB、LDR、STR指令的指令譯碼格式指令名稱CONDFIOPCODESRNRDOPERAND2ADD加140040REGREGREGSUB減140020REGREGREGADD立即數加140140REGREGCONSTANT12位LDR取字141?24?REGREGADDRESS12位STR存字141?25?REGREGADDRESS12位由此，可得該指令的十進制和二進制的機器語言如下表所示ADDR5,R1,R2的機器語言OPCODEOFFSET12CONDFIOPCODESRNRDOPERAND12十進制140040152二進制11100010000001010100000000001016．將下面C語言翻譯成ARM匯編語言代碼，C賦值語句是?(GH)(IJ)假設變量?、G、H、I、J分別放在寄存器R0、R1、R2、R3、R4中答該語句翻譯成ARM匯編語句如下第4章習題參考答案6ADDR5,R1,R2將GH的和存入寄存器R5中R5R1R2ADDR6,R3,R4將IJ的和存入寄存器R6中R6R3R4SUBR0,R5,R6將結果存入寄存器R0中R0R5R6 關?鍵?詞： 計算機 組成 原理 第四 答案

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總結

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