计算机组成原理第3章作业参考答案(讲).doc

第三章参考答案
【3-9】
某机字长为16 位，主存容量为64K 字，采用单字长单地址指令，共有50条指令。若有直接寻址、间接寻址、变址寻址、相对寻址四种寻址方式，试设计其指令格式。
解：分析：有50条指令，操作码部分共需要6位；4种寻址方式，寻址方式说明2位；形式地址码部分8位。
OP （6位）
M（2位）
A（8位）

【3-10】
某机字长为16位，主存容量为64K字，指令格式为单字长单地址，共有64条指令。试说明：
（１）若只采用直接寻址方式，指令能访问多少主存单元？
（２）为扩充指令的寻址范围，可采用直接／间接寻址方式，若只增加一位直接／间接标志，指令可寻址范围为多少？ 指令直接寻址的范围为多少？
（３） 采用页面寻址方式，若只增加一位Z／C（零页／现行页）标志，指令寻址范围为多少？ 指令直接寻址范围为多少？
（４） 采用（２） 、（３） 两种方式结合，指令的寻址范围为多少？ 指令直接寻址范围为多少？
解：（1）分析： 指令共有64条，需要操作码6位；指令格式为单字长单地址，而机器字长为16位，所以地址码部分10位。
指令格式如图所示：
OP
A
6位 10位
若采用直接寻址方式，即：形式地址等于有效地址，EA=A，所以指令能访问的主存单元为=1K字
（2）为扩充指令的寻址范围，采用直接／间接寻址方式，若只增加一位直接／间接标志，指令格式如图所示：
OP
@
A
6位 1位 9位

指令直接寻址的范围为=512字。
由于存储单元存储16位字，间接寻址的最大寻址范围是=64K字。

（3）采用页面寻址方式，若只增加一位Z／C（零页／现行页）标志，指令格式如下如所示：
OP
(Z／C)
形式地址A
6位 1位 9位
由于A为9 位，所以直接寻址的范围是=512字 。
由于：,是16位，所以指令可寻址范围=64K字。
（4）采用（２） 、（３） 两种方式结合，此时需要＠ 和Z／C 两个标志位，
指令格式如下如所示：
OP
@
(Z／C)
形式地址A
6位 1位 1位 8位

直接寻址范围是；指令可寻址范围仍为=64K字。

【3-12】
已知某小型机字长为16位，其双操作数指令的格式如下：
OP
R
A
6位 2位 8位
其中：OP 为操作码，R 为通用寄存器地址。试说明下列各种情况下能访问的最大主存区域有多少机器字？
（１） A 为立即数。
（２） A 为直接主存单元地址。
（３） A 为间接地址（非多重间址） 。
（４） A 为变址寻址的形式地址，假定变址寄存器为R１ （字长为16位）
解：（1）A 为立即数，由于是包含在指令中，所以能访问的主存区域1个机器字。
（2）A 为直接主存单元地址，能访问的最大主存区域为（256字）
（3）若A 为间接地址（非多重间址），EA=（A）为16位，所以能访问的最大主存区域为=64K
（4）A 为变址寻址的形式地址，变址寄存器为R１ （字长为16位），EA=(R1)+A 。所以能访问的最大主存区域=64K

【3-14】
假定某机的指令格式如下：

其中：
Bit11＝１ ：间接寻址；
Bit8＝１ ：变址寄存器I１ 寻址；
Bit7＝１ ：变址寄存器I２ 寻址；
Bit６（零页／现行页寻址）：Z／C ＝０ ，表示０页面；Z／C ＝ １ ，表示现行页面，即指令所在页面。
若主存容量为２１２ 个存储单元，分为２６ 个页面，每个页面有２６ 个字。
设有关寄存器的内容为
（PC） ＝ 0344Q　　（I1） ＝ 1111Q 　　（I２） ＝ 0256Q
试计算下列指令的有效地址。
（１） 1046Q
（２） 2433Q
（３） 3215Q
（４） 1111Q

解：（1）1046Q=（001 000 100 110）2
由于格式中的11、8、7、6均为0，所以为0页面直接寻址，得：EA=0046Q。
（2）2433Q=（010 100 011 011）2
8#位为1，故为变址寄存器I1寻址，所以 EA = （I1） +（011 011）2
=1111Q+33Q=1144Q
（3）3215Q=（011 010 001 101）2
7#位为1，表示变址寄存器I2寻址，故 EA = 0256Q+15Q=0273Q
（4）1111Q=（001 001 001 001）2
第6位为1，表示现行页面寻址，所以 EA = （PC）H//（001 001）2
=03Q // 11Q=0311Q
【3-17】
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 每取一个字节便自动完成（PC）＋１→PC的操作。试问当执行JMP ※+8和JMP ※-9 指令（※为相对寻址特征）时，转移指令第二字节的内容各为多少？ 转移的目的地址各是什么？
分析：JMP指令格式示意图：
操作码
相对位移量（补码）
1字节 1字节
（8）补=（0000 1000）2
（-9）补=（1111 0111）2
当前转移指令第一字节所在的地址为2000H ，相对转移指令JMP占2字节，执行JMP指令，程序计数器（指令指针）PC=2002H，当执行JMP+8时，转移指令第二字节的内容为（0000 1000）2，转移的目的地址是200AH；执行JMP -9 时，转移指令第二字节的内容为（1111 0111）2，转移的目的地址是1FF9H。
解：
转移指令第二字节的内容分别为：（0000 1000）2 ，（1111 0111）2
转移的目的地址分别为：2002H+8H=200AH ，2002H+FFF7H=1FF9H。