计算机组成原理作业

计算机组成原理作业

1 某机主存容量为4M×16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统能完成97种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式。

（1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用。

（2）该指令直接寻址的最大范围。

（3）一次间址和多次间址的寻址范围。

（4）立即数的范围（十进制数表示。）

（5）相对寻址的位移量（十进制数表示）。

（6）上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短？哪一种最长？哪一种便于用户编制处理数组问题的程序？哪一种便于程序浮动？

为什么？

（7）如何修改指令格式，使指令的直接寻址范围可扩大到4M? (8)为使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采取什么措施？请简要说明。

2 假设某机的指令长度可变（长度在1~4个字节内变化）。而且CPU 与存储器的数据的传送宽度为32位（每次读取32位）。试问如何区分一个存储字包含多少条指令？

3 说明数据在存储器中可以按“边界对准”或“边界不对准”两种方式存放的特点，并分析其利弊。

4 假设指令字长为16位，操作数的地址码位6位，指令有零地址、一地址、二地址、三地址格式。

（1）设操作码固定，若零地址指令有M种，一地址指令有N种，则二地址指令最多有几种？

（2）采用扩展操作码技术，二地址指令最多有几种？

（3）采用扩展操作码技术，若二地址指令有P条，零地址指令有Q 条，则一地址指令最多有几种？

5 某机器采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址。机器配备有如下硬件:

ACC、MAB、MDR、PC、X、MQ、IR以及变址寄存器R X和基址寄存器R B，均为16位。

（1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？一次间址的寻址范围是多少？画出其指令格式并说明个字段的含义。

（2）若采用双字长指令，操作码位数及寻址方式不变，则指令可直接寻址的范围是多少？画出其指令格式并说明个字段的含义。（3）若存储字长不变，可采用什么方法访问容量为8MB的主存？需增设哪些硬件？

6 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。每当CPU从存储器取出一个字节时，即自动完成（PC）+1—>PC。

（1）设当前PC值为3000H，试问转移后的目标地址范围是什么？（2）设当前PC值为2000H，要求转移到201BH，则转移指令的第二字节的内容是什么？

（3）设当前PC值为2000H，指令JMP*－9（*为相对寻址特征）的第二字节的内容是什么？

7 设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二字节是相对位移量（补码表示）的低8位，第三字节是相对位移量（补码表示）的高8位。每当CPU从存储器取一个字节时，即自动完成（PC）+1—>PC。

（1）若PC当前值为256（十进制），要求转移到290（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？

（2）若PC当前值为128（十进制），要求转移到110（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码又是什么？