计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第七章.ppt

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1、计算机组成原理课后答案(第二版)_唐朔飞_第七章 6.6.某指令系统字长为某指令系统字长为某指令系统字长为某指令系统字长为1616位位位位，地址，地址，地址，地址码取码取码取码取4 4位位位位，试提出一种方案，使该指，试提出一种方案，使该指，试提出一种方案，使该指，试提出一种方案，使该指令系统有令系统有令系统有令系统有8 8条条条条三地址指令、三地址指令、三地址指令、三地址指令、1616条条条条二地二地二地二地址指令、址指令、址指令、址指令、100100条一地址指令。条一地址指令。条一地址指令。条一地址指令。解：解：解：解：三地址指令格式三地址指令格式三地址指令格式三地址指令格式如下：如下：如

2、下：如下：4 4 4 44 4 4 4 OP A OP A1 1 A A2 2 A A3 3 解题思路：以三地址指令格式为解题思路：以三地址指令格式为解题思路：以三地址指令格式为解题思路：以三地址指令格式为该指令系统的基本格式。以此格式为该指令系统的基本格式。以此格式为该指令系统的基本格式。以此格式为该指令系统的基本格式。以此格式为基础，采用基础，采用基础，采用基础，采用扩展操作码扩展操作码扩展操作码扩展操作码技术，设计出技术，设计出技术，设计出技术，设计出题意所要求的地址码结构的指令。题意所要求的地址码结构的指令。题意所要求的地址码结构的指令。题意所要求的地址码结构的指令。指令操作码分配方案

3、指令操作码分配方案指令操作码分配方案指令操作码分配方案如下：如下：如下：如下：设二地址指令有设二地址指令有设二地址指令有设二地址指令有KK种，则：种，则：种，则：种，则：K=2K=24 4-M-N-M-N 当当当当M=1M=1（最小值），（最小值），（最小值），（最小值），N=1N=1（最小值）（最小值）（最小值）（最小值）时，二地址指令最多有：时，二地址指令最多有：时，二地址指令最多有：时，二地址指令最多有：KKmaxmax=16-1-1=14=16-1-1=14种种种种 2 2）若采用变长操作码时，二地址指）若采用变长操作码时，二地址指）若采用变长操作码时，二地址指）若采用变长操作码时，二

4、地址指令格式仍如令格式仍如令格式仍如令格式仍如1 1）所示，但操作码长度可随）所示，但操作码长度可随）所示，但操作码长度可随）所示，但操作码长度可随地址码的个数而变。此时，地址码的个数而变。此时，地址码的个数而变。此时，地址码的个数而变。此时，K=2K=24 4-（N/2N/26 6+M/2+M/212 12）；（N/2N/26 6 +M/2+M/21212 向上取整）向上取整）向上取整）向上取整）当当当当（N/2N/26 6+M/2+M/212 12）1 1时，时，时，时，KK最大，最大，最大，最大，则二地址指令最多有：则二地址指令最多有：则二地址指令最多有：则二地址指令最多有：KKmaxm

5、ax=16-1=15=16-1=15种种种种（只留一种编码作（只留一种编码作（只留一种编码作（只留一种编码作扩展标志用。）扩展标志用。）扩展标志用。）扩展标志用。）讨论：讨论：讨论：讨论：此时，一地址指令条数为：此时，一地址指令条数为：此时，一地址指令条数为：此时，一地址指令条数为：N=N=（2 24 4-K-K）226 6-M/2-M/26 6；（M/2M/26 6向上取整）。向上取整）。向上取整）。向上取整）。零地址指令条数为：零地址指令条数为：零地址指令条数为：零地址指令条数为：M=2M=216 16-2-21212K-2K-26 6N N；当当当当KK最大时（最大时（最大时（最大时（K

6、=15K=15），一地址指令），一地址指令），一地址指令），一地址指令最多有：最多有：最多有：最多有：N Nmaxmax=64-1=63=64-1=63种；种；种；种；零地址指令最多有：零地址指令最多有：零地址指令最多有：零地址指令最多有：MMmaxmax=64=64种种种种 注意：注意：注意：注意：应首先根据题意画出指令基应首先根据题意画出指令基应首先根据题意画出指令基应首先根据题意画出指令基本格式。本格式。本格式。本格式。10.10.试比较试比较试比较试比较基址寻址基址寻址基址寻址基址寻址和和和和变址寻址变址寻址变址寻址变址寻址。解：比较如下：解：比较如下：解：比较如下：解：比较如下：1

7、1）都可有效地）都可有效地）都可有效地）都可有效地扩大扩大扩大扩大指令寻址范围。指令寻址范围。指令寻址范围。指令寻址范围。2 2）基址寻址时，基准地址由基址寄）基址寻址时，基准地址由基址寄）基址寻址时，基准地址由基址寄）基址寻址时，基准地址由基址寄存器给出，地址的存器给出，地址的存器给出，地址的存器给出，地址的改变改变改变改变反映在反映在反映在反映在位移量位移量位移量位移量A A的的的的取值上；变址寻址时，基准地址由取值上；变址寻址时，基准地址由取值上；变址寻址时，基准地址由取值上；变址寻址时，基准地址由A A给出，给出，给出，给出，地址的改变反映在地址的改变反映在地址的改变反映在地址的改变反

8、映在变址值的自动修改变址值的自动修改变址值的自动修改变址值的自动修改上，上，上，上，变址值由变址寄存器给出。变址值由变址寄存器给出。变址值由变址寄存器给出。变址值由变址寄存器给出。3 3）基址寄存器内容通常由）基址寄存器内容通常由）基址寄存器内容通常由）基址寄存器内容通常由系统程序系统程序系统程序系统程序设定，变址寄存器内容通常由设定，变址寄存器内容通常由设定，变址寄存器内容通常由设定，变址寄存器内容通常由用户用户用户用户设定。设定。设定。设定。4 4）基址寻址适用于程序的）基址寻址适用于程序的）基址寻址适用于程序的）基址寻址适用于程序的动态重定动态重定动态重定动态重定位位位位，变址寻址适用于

9、，变址寻址适用于，变址寻址适用于，变址寻址适用于数组或字符串处理数组或字符串处理数组或字符串处理数组或字符串处理，适用场合适用场合适用场合适用场合不同不同不同不同。11.11.画出画出画出画出先变址再间址先变址再间址先变址再间址先变址再间址及及及及先间址再变址先间址再变址先间址再变址先间址再变址的寻址过程的寻址过程的寻址过程的寻址过程示意图。示意图。示意图。示意图。解：解：解：解：1 1）先变址再间址先变址再间址先变址再间址先变址再间址寻址过程简单示意如下：寻址过程简单示意如下：寻址过程简单示意如下：寻址过程简单示意如下：EA=(IX)+AEA=(IX)+A，(IX)+1(IX)+1IXIXI

10、XOP M A+1+1ALUIRIREA操作数操作数主存主存主存主存IX：变址寄存器，：变址寄存器，既可是专用寄存器，既可是专用寄存器，也可是通用寄存器之一。也可是通用寄存器之一。设一重间接设一重间接2 2）先间址再变址先间址再变址先间址再变址先间址再变址寻址过程简单示意如下：寻址过程简单示意如下：寻址过程简单示意如下：寻址过程简单示意如下：EA=(IX)+(A)EA=(IX)+(A)，(IX)+1(IX)+1IXIXIXIXOP M AOP M A+1+1ALUALUIRIREAEA操作数操作数操作数操作数主存主存主存主存IXIX：变址寄存器，：变址寄存器，：变址寄存器，：变址寄存器，既可是

11、专用寄存器，既可是专用寄存器，既可是专用寄存器，既可是专用寄存器，也可是通用寄存器之一。也可是通用寄存器之一。也可是通用寄存器之一。也可是通用寄存器之一。设一重间接设一重间接 注意：注意：注意：注意：1 1 1 1）英文缩写）英文缩写）英文缩写）英文缩写EAEAEAEA表示有效地址，不表示有效地址，不表示有效地址，不表示有效地址，不能乱用。能乱用。能乱用。能乱用。2 2 2 2）示意图中应标明）示意图中应标明）示意图中应标明）示意图中应标明EAEAEAEA（有效地址）（有效地址）（有效地址）（有效地址）的位置。的位置。的位置。的位置。12.12.画出画出画出画出“SUB R1SUB R1”指令

12、对操作数的寻址及减法指令对操作数的寻址及减法指令对操作数的寻址及减法指令对操作数的寻址及减法过程的流程图。设被减数和结果存于过程的流程图。设被减数和结果存于过程的流程图。设被减数和结果存于过程的流程图。设被减数和结果存于ACCACC中，中，中，中，表示表示表示表示间接寻址，间接寻址，间接寻址，间接寻址，R1R1寄存器的内容为寄存器的内容为寄存器的内容为寄存器的内容为2074H2074H。解：解：解：解：SUB R1SUB R1指令寻址及减法过程的流程图：指令寻址及减法过程的流程图：指令寻址及减法过程的流程图：指令寻址及减法过程的流程图：取指令（省）取指令（省）取指令（省）取指令（省）寻址操作：

13、寻址操作：寻址操作：寻址操作：寄存器间址寄存器间址寄存器间址寄存器间址EA=(R1)=2074HEA=(R1)=2074HEA EA MARMAR，读，读，读，读 M(EA)M(EA)MDRMDR(ACC)-(MDR)(ACC)-(MDR)ACCACC A A A A （公操作）（公操作）（公操作）（公操作）注：注：注：注：在没有指定数据通在没有指定数据通在没有指定数据通在没有指定数据通路的情况下，此流程只是一路的情况下，此流程只是一路的情况下，此流程只是一路的情况下，此流程只是一个粗略的示意。个粗略的示意。个粗略的示意。个粗略的示意。13.13.画出执行画出执行画出执行画出执行“ADD *-

14、5ADD *-5”指令（指令（指令（指令（*为相对寻址特征）为相对寻址特征）为相对寻址特征）为相对寻址特征）的信息流程图。设另一个操作数和结果存于的信息流程图。设另一个操作数和结果存于的信息流程图。设另一个操作数和结果存于的信息流程图。设另一个操作数和结果存于ACCACC中，中，中，中，并假设并假设并假设并假设（PCPC）=4000H=4000H。解：由于本题未指定数据通路结构，因此只能大解：由于本题未指定数据通路结构，因此只能大解：由于本题未指定数据通路结构，因此只能大解：由于本题未指定数据通路结构，因此只能大概地排一下信息流程图，并且流程图中突出概地排一下信息流程图，并且流程图中突出概地排

15、一下信息流程图，并且流程图中突出概地排一下信息流程图，并且流程图中突出寻址过程寻址过程寻址过程寻址过程的实现。的实现。的实现。的实现。ADD *-5ADD *-5指令信息流程图如下：指令信息流程图如下：指令信息流程图如下：指令信息流程图如下：取指令（省）取指令（省）取指令（省）取指令（省）寻址计算：寻址计算：寻址计算：寻址计算：EA=(PC)-5EA=(PC)-5=4000H+FFFBH=4000H+FFFBH=3FFBH=3FFBHEA EA MARMAR，读，读，读，读 M(EA)M(EA)MDRMDR(ACC)+(MDR)(ACC)+(MDR)ACCACC A A A A （公操作）（公

16、操作）（公操作）（公操作）14.14.设设设设相对寻址相对寻址相对寻址相对寻址的转移指令占的转移指令占的转移指令占的转移指令占两个两个两个两个字节，第一个字节是操作码，第二个字字节，第一个字节是操作码，第二个字字节，第一个字节是操作码，第二个字字节，第一个字节是操作码，第二个字节是节是节是节是相对位移量相对位移量相对位移量相对位移量，用，用，用，用补码补码补码补码表示。假设当表示。假设当表示。假设当表示。假设当前转移指令第一字节所在的地址为前转移指令第一字节所在的地址为前转移指令第一字节所在的地址为前转移指令第一字节所在的地址为2000H2000H，且，且，且，且CPUCPU每取出一个字节便每

17、取出一个字节便每取出一个字节便每取出一个字节便自动自动自动自动完成（完成（完成（完成（PCPC）+1+1PCPC的操作。试问当执的操作。试问当执的操作。试问当执的操作。试问当执行行行行“JMP *+8JMP *+8”和和和和“JMP *-9JMP *-9”指令时，转指令时，转指令时，转指令时，转移指令第二字节的内容各为多少？移指令第二字节的内容各为多少？移指令第二字节的内容各为多少？移指令第二字节的内容各为多少？解：据题意，相对寻址的转移指令解：据题意，相对寻址的转移指令解：据题意，相对寻址的转移指令解：据题意，相对寻址的转移指令格式如下：格式如下：格式如下：格式如下：OPOPA A2000H

18、2000H2001H2001H2002H2002H 当执行当执行当执行当执行JMPJMP指令时，指令时，指令时，指令时，指令第二字指令第二字指令第二字指令第二字节的内容不变节的内容不变节的内容不变节的内容不变，PCPC的内容变为的内容变为的内容变为的内容变为2002H2002H。此时转移指令第二字节内容各为：此时转移指令第二字节内容各为：此时转移指令第二字节内容各为：此时转移指令第二字节内容各为：A1=+8=0000 1000=A1=+8=0000 1000=08H08H A2=-9=1111 0111=A2=-9=1111 0111=F7HF7H 其有效地址各为：其有效地址各为：其有效地址各

19、为：其有效地址各为：EA1=(PC)+8=2002H+0008HEA1=(PC)+8=2002H+0008H =200AH200AH EA2=(PC)9=2002H+FFF7H EA2=(PC)9=2002H+FFF7H =1FF9H1FF9H 16.16.某机主存容量为某机主存容量为某机主存容量为某机主存容量为4M4M 1616位位位位，且，且，且，且存储字长存储字长存储字长存储字长等于等于等于等于指令字长，若该机指令系指令字长，若该机指令系指令字长，若该机指令系指令字长，若该机指令系统可完成统可完成统可完成统可完成108108种种种种操作，操作码位数操作，操作码位数操作，操作码位数操作，操

20、作码位数固定固定固定固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、且具有直接、间接、变址、基址、相对、且具有直接、间接、变址、基址、相对、且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等立即等立即等立即等六种寻址方式六种寻址方式六种寻址方式六种寻址方式，试回答以下问题。，试回答以下问题。，试回答以下问题。，试回答以下问题。（1 1）画出）画出）画出）画出一地址指令格式一地址指令格式一地址指令格式一地址指令格式并指出并指出并指出并指出各字段的作用。各字段的作用。各字段的作用。各字段的作用。（2 2）该指令）该指令）该指令）该指令直接寻址直接寻址直接寻址直接寻址的最大范围。的最大范围。的最大范围。的最大范围

21、。（3 3）一次一次一次一次间接寻址和间接寻址和间接寻址和间接寻址和多次多次多次多次间接寻间接寻间接寻间接寻址的寻址范围。址的寻址范围。址的寻址范围。址的寻址范围。（4 4）立即数立即数立即数立即数的范围（十进制表示）。的范围（十进制表示）。的范围（十进制表示）。的范围（十进制表示）。（5）相对寻址的）相对寻址的位移量位移量（十（十进制表示）。进制表示）。（6）上述六种寻址方式的指）上述六种寻址方式的指令中哪一种执行时间令中哪一种执行时间最短最短，哪一种，哪一种最长最长，为什么？哪一种便于，为什么？哪一种便于程序浮程序浮动动，哪一种最适合处理，哪一种最适合处理数组数组问题？问题？（7）如何修改

22、指令格式，使）如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大到指令的寻址范围可扩大到4M？（8）为使一条转移指令能转）为使一条转移指令能转移到主存的移到主存的任一位置任一位置，可采取什么，可采取什么措施？简要说明之。措施？简要说明之。解：解：解：解：（1 1）单字长一地址指令）单字长一地址指令）单字长一地址指令）单字长一地址指令格式格式格式格式：7 3 67 3 6 OP M A OP M A 各字段的作用：各字段的作用：各字段的作用：各字段的作用：OPOP操作码操作码操作码操作码字段，提供至少字段，提供至少字段，提供至少字段，提供至少108108种指令操作码；种指令操作码；种指令操作码；种指令操作

23、码；MM寻址方式码寻址方式码寻址方式码寻址方式码字段，指出字段，指出字段，指出字段，指出6 6种种种种寻址方式；寻址方式；寻址方式；寻址方式；AA形式地址形式地址形式地址形式地址字段，给出寻址所字段，给出寻址所字段，给出寻址所字段，给出寻址所需的形式地址。需的形式地址。需的形式地址。需的形式地址。（2 2）A A为为为为6 6位，该指令直接寻址的最位，该指令直接寻址的最位，该指令直接寻址的最位，该指令直接寻址的最大范围为大范围为大范围为大范围为2 26 6=6464字字字字；（3 3）一次间址的寻址范围为）一次间址的寻址范围为）一次间址的寻址范围为）一次间址的寻址范围为2 21616=64K6

24、4K字字字字；多次间址的寻址范围为多次间址的寻址范围为多次间址的寻址范围为多次间址的寻址范围为2 21515=32K32K字；字；字；字；（4 4）立即数的范围：若采用补码）立即数的范围：若采用补码）立即数的范围：若采用补码）立即数的范围：若采用补码表示为表示为表示为表示为1FH20H1FH20H；十进制表示为；十进制表示为；十进制表示为；十进制表示为31-3231-32；无符号数为；无符号数为；无符号数为；无符号数为063063；（5 5）相对寻址的位移量范围在采相对寻址的位移量范围在采相对寻址的位移量范围在采相对寻址的位移量范围在采用补码表示时同立即数范围，为用补码表示时同立即数范围，为用

25、补码表示时同立即数范围，为用补码表示时同立即数范围，为31-3231-32；（6 6）六种寻址方式中，）六种寻址方式中，）六种寻址方式中，）六种寻址方式中，立即寻址立即寻址立即寻址立即寻址指令执行时间最短，因为此时不需寻址；指令执行时间最短，因为此时不需寻址；指令执行时间最短，因为此时不需寻址；指令执行时间最短，因为此时不需寻址；间接寻址间接寻址间接寻址间接寻址指令执行时间最长，因为指令执行时间最长，因为指令执行时间最长，因为指令执行时间最长，因为寻址操作需访存一次到多次；寻址操作需访存一次到多次；寻址操作需访存一次到多次；寻址操作需访存一次到多次；相对寻址相对寻址相对寻址相对寻址便于程序浮动

26、，因为此时便于程序浮动，因为此时便于程序浮动，因为此时便于程序浮动，因为此时操作数位置可随程序存储区的变动而改操作数位置可随程序存储区的变动而改操作数位置可随程序存储区的变动而改操作数位置可随程序存储区的变动而改变，总是相对于程序一段距离；变，总是相对于程序一段距离；变，总是相对于程序一段距离；变，总是相对于程序一段距离；变址寻址变址寻址变址寻址变址寻址最适合处理数组问题，因最适合处理数组问题，因最适合处理数组问题，因最适合处理数组问题，因为此时变址值可为此时变址值可为此时变址值可为此时变址值可自动修改而不需要修改自动修改而不需要修改自动修改而不需要修改自动修改而不需要修改程序。程序。程序。程

27、序。（7 7）为使指令寻址范围可扩大到）为使指令寻址范围可扩大到）为使指令寻址范围可扩大到）为使指令寻址范围可扩大到4M4M，需要有效地址，需要有效地址，需要有效地址，需要有效地址2222位，此时可将单位，此时可将单位，此时可将单位，此时可将单字长一地址指令的格式改为字长一地址指令的格式改为字长一地址指令的格式改为字长一地址指令的格式改为双字长双字长双字长双字长，如下图示：如下图示：如下图示：如下图示：7 3 67 3 6 OP M A OP M AA A 16 16 图中，指令的第一字图中，指令的第一字图中，指令的第一字图中，指令的第一字保持保持保持保持原来格原来格原来格原来格式不变，形式地

28、址式不变，形式地址式不变，形式地址式不变，形式地址A A扩展扩展扩展扩展到第到第到第到第2 2个字。个字。个字。个字。这样，直接寻址时，这样，直接寻址时，这样，直接寻址时，这样，直接寻址时，EA=A=16+6=EA=A=16+6=2222位位位位，正好可访问，正好可访问，正好可访问，正好可访问4M4M地址空间。由于地址空间。由于地址空间。由于地址空间。由于A A的扩展，变址、基址、相对、立即数的扩展，变址、基址、相对、立即数的扩展，变址、基址、相对、立即数的扩展，变址、基址、相对、立即数等寻址方式也扩展到等寻址方式也扩展到等寻址方式也扩展到等寻址方式也扩展到2222位。位。位。位。（8 8）如

29、使一条转移指令能转移到如使一条转移指令能转移到如使一条转移指令能转移到如使一条转移指令能转移到主存的主存的主存的主存的任一位置任一位置任一位置任一位置，可采用上述双字长一，可采用上述双字长一，可采用上述双字长一，可采用上述双字长一地址指令，通过地址指令，通过地址指令，通过地址指令，通过选用合适的选用合适的选用合适的选用合适的寻址方式完寻址方式完寻址方式完寻址方式完成。成。成。成。（如选用直接寻址就可转移到主存（如选用直接寻址就可转移到主存（如选用直接寻址就可转移到主存（如选用直接寻址就可转移到主存任一位置任一位置任一位置任一位置，但选用相对寻址则只能在，但选用相对寻址则只能在，但选用相对寻址则

30、只能在，但选用相对寻址则只能在2M2M范围内转移。）范围内转移。）范围内转移。）范围内转移。）除此之外，（除此之外，（除此之外，（除此之外，（7 7）、（）、（）、（）、（8 8）两题也可）两题也可）两题也可）两题也可通过通过通过通过段寻址方式段寻址方式段寻址方式段寻址方式达到扩大寻址空间的目达到扩大寻址空间的目达到扩大寻址空间的目达到扩大寻址空间的目的（的（的（的（此时不需修改指令格式此时不需修改指令格式此时不需修改指令格式此时不需修改指令格式）。总之，）。总之，）。总之，）。总之，不论采取何种方式，最终得到的不论采取何种方式，最终得到的不论采取何种方式，最终得到的不论采取何种方式，最终得到

31、的实际地实际地实际地实际地址址址址应是应是应是应是2222位位位位。方案二：方案二：方案二：方案二：（7 7）如果仍采用单字长指令（）如果仍采用单字长指令（）如果仍采用单字长指令（）如果仍采用单字长指令（1616位）格式，位）格式，位）格式，位）格式，为使指令寻址范围扩大到为使指令寻址范围扩大到为使指令寻址范围扩大到为使指令寻址范围扩大到4M4M，可通过，可通过，可通过，可通过段寻址段寻址段寻址段寻址方案实现。安排如下：方案实现。安排如下：方案实现。安排如下：方案实现。安排如下：硬件设硬件设硬件设硬件设段寄存器段寄存器段寄存器段寄存器DSDS（1616位），用来位），用来位），用来位），用来存

32、放存放存放存放段地址段地址段地址段地址。在完成指令寻址方式所规。在完成指令寻址方式所规。在完成指令寻址方式所规。在完成指令寻址方式所规定的寻址操作后，得有效地址定的寻址操作后，得有效地址定的寻址操作后，得有效地址定的寻址操作后，得有效地址EAEA（1616位）位）位）位），再由硬件，再由硬件，再由硬件，再由硬件自动自动自动自动完成段寻址，最后得完成段寻址，最后得完成段寻址，最后得完成段寻址，最后得2222位物理地址位物理地址位物理地址位物理地址。物理地址物理地址物理地址物理地址=（DSDS）2 26 6+EA+EA 注：注：注：注：段寻址方式由硬件隐含实现。段寻址方式由硬件隐含实现。段寻址方式

33、由硬件隐含实现。段寻址方式由硬件隐含实现。在编程指定的寻址过程完成、在编程指定的寻址过程完成、在编程指定的寻址过程完成、在编程指定的寻址过程完成、EAEA产生之产生之产生之产生之后由硬件自动完成，对用户是透明的。后由硬件自动完成，对用户是透明的。后由硬件自动完成，对用户是透明的。后由硬件自动完成，对用户是透明的。方案三：方案三：方案三：方案三：（7 7）在采用单字长指令（）在采用单字长指令（）在采用单字长指令（）在采用单字长指令（1616位）格式位）格式位）格式位）格式时，还时，还时，还时，还可通过可通过可通过可通过页面寻址页面寻址页面寻址页面寻址方案使指令寻址范方案使指令寻址范方案使指令寻址

34、范方案使指令寻址范围扩大到围扩大到围扩大到围扩大到4M4M。安排如下：。安排如下：。安排如下：。安排如下：硬件设硬件设硬件设硬件设页面寄存器页面寄存器页面寄存器页面寄存器PRPR（1616位），用来位），用来位），用来位），用来存放存放存放存放页面地址页面地址页面地址页面地址。指令寻址方式中增设页面。指令寻址方式中增设页面。指令寻址方式中增设页面。指令寻址方式中增设页面寻址。当需要使指令寻址范围扩大到寻址。当需要使指令寻址范围扩大到寻址。当需要使指令寻址范围扩大到寻址。当需要使指令寻址范围扩大到4M4M时，时，时，时，编程选择编程选择编程选择编程选择页面寻址页面寻址页面寻址页面寻址方式，则：方

35、式，则：方式，则：方式，则：EAEA=（PRPR）AA（有效地址（有效地址（有效地址（有效地址=页面地址页面地址页面地址页面地址“拼接拼接拼接拼接”6 6位形式地位形式地位形式地位形式地址）址）址）址）这样得到这样得到这样得到这样得到2222位有效地址。位有效地址。位有效地址。位有效地址。通过基址寻址与段寻址获得实际地通过基址寻址与段寻址获得实际地通过基址寻址与段寻址获得实际地通过基址寻址与段寻址获得实际地址的区别：址的区别：址的区别：址的区别：1 1）基址寻址的基地址一般比较长）基址寻址的基地址一般比较长）基址寻址的基地址一般比较长）基址寻址的基地址一般比较长（存储器地址位数），位移量比较短

36、存储器地址位数），位移量比较短存储器地址位数），位移量比较短存储器地址位数），位移量比较短（=形式地址位数），相加后得到的有效形式地址位数），相加后得到的有效形式地址位数），相加后得到的有效形式地址位数），相加后得到的有效地址长度地址长度地址长度地址长度=基地址长度。此时主存不分段。基地址长度。此时主存不分段。基地址长度。此时主存不分段。基地址长度。此时主存不分段。实际地址实际地址实际地址实际地址=有效地址有效地址有效地址有效地址=基地址基地址基地址基地址+位移量位移量位移量位移量 段寻址是基址寻址的一种变种，当段寻址是基址寻址的一种变种，当段寻址是基址寻址的一种变种，当段寻址是基址寻址的一种

37、变种，当基地址短于存储地址时，基址寻址就变基地址短于存储地址时，基址寻址就变基地址短于存储地址时，基址寻址就变基地址短于存储地址时，基址寻址就变成了段寻址，基地址就叫做段地址，此成了段寻址，基地址就叫做段地址，此成了段寻址，基地址就叫做段地址，此成了段寻址，基地址就叫做段地址，此时主存分段。时主存分段。时主存分段。时主存分段。实际地址实际地址实际地址实际地址=段地址段地址段地址段地址 偏移量偏移量偏移量偏移量+段内位移量段内位移量段内位移量段内位移量（有效地址）（有效地址）（有效地址）（有效地址）2 2）基址寻址一般在）基址寻址一般在）基址寻址一般在）基址寻址一般在机器字长机器字长机器字长机器

38、字长 存储地存储地存储地存储地址长度址长度址长度址长度的机器中，可直接通过寻址计算获的机器中，可直接通过寻址计算获的机器中，可直接通过寻址计算获的机器中，可直接通过寻址计算获得实际地址。得实际地址。得实际地址。得实际地址。在在在在机器字长机器字长机器字长机器字长 存储地址长度存储地址长度存储地址长度存储地址长度的机器中，的机器中，的机器中，的机器中，由于由于由于由于CPUCPU内部数据通路的限制，编程指定内部数据通路的限制，编程指定内部数据通路的限制，编程指定内部数据通路的限制，编程指定的任何一种寻址计算得到的的任何一种寻址计算得到的的任何一种寻址计算得到的的任何一种寻址计算得到的有效地址长度

39、有效地址长度有效地址长度有效地址长度都等于机器字长都等于机器字长都等于机器字长都等于机器字长，为获得更长的地址字，为获得更长的地址字，为获得更长的地址字，为获得更长的地址字，硬件硬件硬件硬件自动通过段寻址自动通过段寻址自动通过段寻址自动通过段寻址计算出存储器实际地计算出存储器实际地计算出存储器实际地计算出存储器实际地址。此时除址。此时除址。此时除址。此时除ALUALU之外，硬件还要增设专用之外，硬件还要增设专用之外，硬件还要增设专用之外，硬件还要增设专用的的的的地址加法器地址加法器地址加法器地址加法器。相关问题：相关问题：相关问题：相关问题：*一般：机器字长一般：机器字长一般：机器字长一般：机

40、器字长=存储字长；存储字长；存储字长；存储字长；*CPUCPUCPUCPU中所有寄存器（包括基址寄存器）中所有寄存器（包括基址寄存器）中所有寄存器（包括基址寄存器）中所有寄存器（包括基址寄存器）的位数的位数的位数的位数=机器字长；机器字长；机器字长；机器字长；*通常：通常：通常：通常：指令字长不一定等于机器字长。指令字长不一定等于机器字长。指令字长不一定等于机器字长。指令字长不一定等于机器字长。早期的小型机由于字长较短，指令常以机早期的小型机由于字长较短，指令常以机早期的小型机由于字长较短，指令常以机早期的小型机由于字长较短，指令常以机器字长为单位变化（几字长指令，如器字长为单位变化（几字长指

41、令，如器字长为单位变化（几字长指令，如器字长为单位变化（几字长指令，如PDP-PDP-PDP-PDP-11111111机），目前以字节长为单位变化（几字机），目前以字节长为单位变化（几字机），目前以字节长为单位变化（几字机），目前以字节长为单位变化（几字节指令）的较多。节指令）的较多。节指令）的较多。节指令）的较多。习题中指令字长习题中指令字长习题中指令字长习题中指令字长=机器字机器字机器字机器字长的假设只是为简单起见；长的假设只是为简单起见；长的假设只是为简单起见；长的假设只是为简单起见；*当设当设当设当设指令字长指令字长指令字长指令字长=存储字长（存储字长（存储字长（存储字长（=机器字长）

42、机器字长）机器字长）机器字长）时，如用时，如用时，如用时，如用立即寻址立即寻址立即寻址立即寻址，由于立即数由形式地，由于立即数由形式地，由于立即数由形式地，由于立即数由形式地址直接给出，而形式地址的位数肯定不足址直接给出，而形式地址的位数肯定不足址直接给出，而形式地址的位数肯定不足址直接给出，而形式地址的位数肯定不足一个字长，因此一个字长，因此一个字长，因此一个字长，因此立即寻址非常适用于编程立即寻址非常适用于编程立即寻址非常适用于编程立即寻址非常适用于编程给出短常数给出短常数给出短常数给出短常数的场合。的场合。的场合。的场合。提示：提示：提示：提示：寻址方式的正确选择与编程技寻址方式的正确选

43、择与编程技寻址方式的正确选择与编程技寻址方式的正确选择与编程技巧有关。巧有关。巧有关。巧有关。17.17.举例举例举例举例说明哪几种寻址方式在指说明哪几种寻址方式在指说明哪几种寻址方式在指说明哪几种寻址方式在指令的执行阶段令的执行阶段令的执行阶段令的执行阶段不访问不访问不访问不访问存储器？哪几种寻存储器？哪几种寻存储器？哪几种寻存储器？哪几种寻址方式在指令的执行阶段只需址方式在指令的执行阶段只需址方式在指令的执行阶段只需址方式在指令的执行阶段只需访问一次访问一次访问一次访问一次存储器？完成什么样的指令，包括取指存储器？完成什么样的指令，包括取指存储器？完成什么样的指令，包括取指存储器？完成什么

44、样的指令，包括取指令在内共令在内共令在内共令在内共访问访问访问访问存储器存储器存储器存储器4 4次次次次？解：举例如下：解：举例如下：解：举例如下：解：举例如下：1 1）一地址指令在执行阶段不访存）一地址指令在执行阶段不访存）一地址指令在执行阶段不访存）一地址指令在执行阶段不访存的寻址方式有：的寻址方式有：的寻址方式有：的寻址方式有：寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址寄存器寻址、立即寻址。立即寻址。立即寻址。立即寻址。2 2）一地址指令在执行阶段只访存）一地址指令在执行阶段只访存）一地址指令在执行阶段只访存）一地址指令在执行阶段只访存一次的寻址方式有：一次的寻址方式有：一次的寻址方式有：一次的寻址

45、方式有：寄存器间接寻址、寄存器间接寻址、寄存器间接寻址、寄存器间接寻址、直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对直接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址、寻址、寻址、寻址、页面寻址。页面寻址。页面寻址。页面寻址。3 3）包括取指在内共访存四次）包括取指在内共访存四次）包括取指在内共访存四次）包括取指在内共访存四次的指令有：的指令有：的指令有：的指令有：二重间址的一地址指令二重间址的一地址指令二重间址的一地址指令二重间址的一地址指令；一重间址的二地址指令一重间址的二地址指令一重间址的二地址指令一重间址的二地址指令，当另一操，当另一操，当

46、另一操，当另一操作数采用直接、基址、变址、相对、作数采用直接、基址、变址、相对、作数采用直接、基址、变址、相对、作数采用直接、基址、变址、相对、页面、寄存器间接寻址时。页面、寄存器间接寻址时。页面、寄存器间接寻址时。页面、寄存器间接寻址时。19.CPU 19.CPU内有内有内有内有3232个个个个3232位位位位的通用寄存的通用寄存的通用寄存的通用寄存器，设计一种能容纳器，设计一种能容纳器，设计一种能容纳器，设计一种能容纳6464种操作种操作种操作种操作的指令的指令的指令的指令系统。假设指令字长系统。假设指令字长系统。假设指令字长系统。假设指令字长等于等于等于等于机器字长，机器字长，机器字长，

47、机器字长，试回答以下问题。试回答以下问题。试回答以下问题。试回答以下问题。（1 1）如果主存可）如果主存可）如果主存可）如果主存可直接或间接直接或间接直接或间接直接或间接寻址，寻址，寻址，寻址，采用采用采用采用“寄存器寄存器寄存器寄存器存储器存储器存储器存储器”型指令，能型指令，能型指令，能型指令，能直接寻址直接寻址直接寻址直接寻址的的的的最大最大最大最大存储空间是多少？画存储空间是多少？画存储空间是多少？画存储空间是多少？画出出出出指令格式指令格式指令格式指令格式并说明各字段的含义。并说明各字段的含义。并说明各字段的含义。并说明各字段的含义。（2 2）在满足（）在满足（）在满足（）在满足（1

48、 1）的前提下，如）的前提下，如）的前提下，如）的前提下，如果采用果采用果采用果采用通用寄存器作基址寄存器，通用寄存器作基址寄存器，通用寄存器作基址寄存器，通用寄存器作基址寄存器，则则则则上述上述上述上述“寄存器寄存器寄存器寄存器存储器存储器存储器存储器”型指令的指型指令的指型指令的指型指令的指令格式有何特点？画出指令格式并指令格式有何特点？画出指令格式并指令格式有何特点？画出指令格式并指令格式有何特点？画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间？出这类指令可访问多大的存储空间？出这类指令可访问多大的存储空间？出这类指令可访问多大的存储空间？解：解：解：解：（1 1）如采用）如采用）如采用

49、）如采用RSRS型型型型指令，则此指指令，则此指指令，则此指指令，则此指令一定是令一定是令一定是令一定是二地址二地址二地址二地址以上的地址格式，指以上的地址格式，指以上的地址格式，指以上的地址格式，指令格式如下：令格式如下：令格式如下：令格式如下：6 5 1 206 5 1 20 OP R OP Ri i I A I A 操作码操作码操作码操作码 寄存器号寄存器号寄存器号寄存器号 间接间接间接间接 形式地址形式地址形式地址形式地址 标志标志标志标志 直接寻址的最大空间直接寻址的最大空间直接寻址的最大空间直接寻址的最大空间=2=22020=1M=1M字字字字 此指令格式的设计有较大的发挥此指令格

50、式的设计有较大的发挥此指令格式的设计有较大的发挥此指令格式的设计有较大的发挥余地，为简化设计，在此采用余地，为简化设计，在此采用余地，为简化设计，在此采用余地，为简化设计，在此采用紧贴题紧贴题紧贴题紧贴题意意意意的答题方式，即只按题意要求的因的答题方式，即只按题意要求的因的答题方式，即只按题意要求的因的答题方式，即只按题意要求的因素设计，不考虑扩展因素。素设计，不考虑扩展因素。素设计，不考虑扩展因素。素设计，不考虑扩展因素。（2 2）如采用基址寻址，则指令格）如采用基址寻址，则指令格）如采用基址寻址，则指令格）如采用基址寻址，则指令格式中应给出式中应给出式中应给出式中应给出基址寄存器号基址寄存