白中英计算机组成原理第4章_指令系统(选用)

第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？答：不合理。

指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。

一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。

2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。

答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。

双操作数指令单操作数指令无操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二地址指令。

(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。

(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。

4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

15 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。

(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。

有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。

5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。

根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；(2)因为OP为4位，所以最多可以有16种操作。

第4章习题参考答案1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理为什么答：不合理。

指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。

一个字符的ASCII 是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另20位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。

2．假设某计算机指令长度为32位，具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。

答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。

双操作数指令单操作数指令无操作数指令3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

15 10 !9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1) 单字长二地址指令。

》(2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，即两个操作数均在寄存器中。

(4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。

4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

15 10 9 8 7 4 3 015 10 9 8 7 4 3 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。

(2)操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3)RS型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。

有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。

|5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。

15 12 11 9 8 6 5 3 2 0答：该指令格式及寻址方式特点如下：(1)该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。

第四章1.不合理。

指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。

2.3.(1)RR 型指令(2)寄存器寻址(3)单字长二地址指令(4)操作码字段OP 可以指定26=64种操作4.(1)双字长二地址指令，用于访问存储器。

操作码字段可指定64种操作。

(2)RS 型指令，一个操作数在通用寄存器（共16个），另一个操作数在主存中。

(3)有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（共16个）内容加上位移量。

5.(1)双操作数指令(2)23=8种寻址方式(3)24=16种操作6.(1)直接寻址方式(2)相对寻址方式(3)变址寻址方式(4)基址寻址方式(5)间接寻址方式(6)变址间接寻址方式7.40条指令需占6位，26=64，剩余24条可作为扩充4种寻址方式需占2位剩余8位作为地址X = 00 直接寻址方式 E = DX = 01 立即寻址方式X = 10 变址寻址方式 E = （R ）+DX = 11 相对寻址方式 E = （PC ）+D2位E = PC H -DX = 01 立即寻址方式X = 10 直接寻址方式 E = D(2)PC 高8位形成主存256个页面，每页K M 42561 个单元 (3)寻址模式X = 11尚未使用，故可增加一种寻址方式。

由于CPU 中给定的寄存器中尚可使用PC ，故可增加相对寻址方式，其有效地址E = PC+D ，如不用相对寻址，还可使用间接寻址，此时有效地址E = （D ）。

当位移量变成23位时，寻址模式变成3位，可有更多的寻址方式。

9. 16个通用寄存器占4位，64种操作占6位，剩下22位用于存储器地址，采用R为基址寄存器寻址，地址＝（R）＋D 当基址最大，D也是最大的时候，寻址能力最大而寄存器是32位的，故最大存储空间是232＋222 = 4GB＋4MB。

11.C12.(1)寄存器(2)寄存器间接(3)立即(4)直接(5)相对、基值、变址。

白中英第五版计算机组成原理课后习题参考答案第一章计算机系统概述4、冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？答：冯•诺依曼型计算机的主要设计思想是存储程序和程序控制，其中存储程序是指将程序和数据事先存放到存储器中，而程序控制是指控制器依据存储的程序来控制全机协调地完成计算任务。

总体来讲，存储程序并按地址顺序执行，这就是冯•诺依曼型计算机的主要设计思想。

5、什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？答：见教材P8和P10。

7、指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？答：见教材P10。

第二章运算方法和运算器1、写出下列各整数的原码、反码、补码表示（用8位二进制数）。

3、有一个字长为32位的浮点数，符号位1位，阶码8位，用移码表示，尾数23位，用补码表示，基数为2，请写出：（1）最大数的二进制表示阶码用移码表示，题中并未说明具体偏移量，故此处按照移码的定义，即采用偏移量为27=128，则此时阶码E的表示范围为0000 0000~1111 1111，即0~255，则在上述条件下，浮点数为最大数的条件如下：所以最大数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（2）最小数的二进制表示浮点数为最小数的条件如下：所以最小数的二进制表示为：1 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 000对应十进制真值为：-1×2127（3）规格化数所表示数的范围规格化要求尾数若为补码表示，则符号位和最高有效位符号必须不同。

（A）浮点数为最大正数的条件如下：所以最大正数的二进制表示为：0 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：+（1-2-23）×2127（B）浮点数为最小正数的条件如下：所以最小正数的二进制表示为：0 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000 000 对应十进制真值为：+2-1×2-128=+2-129（C）浮点数为最大负数的条件如下：所以最大负数的二进制表示为：0 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 111 对应十进制真值为：-（2-1+2-23）×2-128（D）浮点数为最小负数的条件如下：所以最小负数的二进制表示为：0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 000 对应十进制真值为：-1×2127所以，规格化数所表示数的范围如下：正数 +2-129~+（1-2-23）×2127负数 -2127 ~-（2-1+2-23）×2-1284、将下列十进制数表示成IEEE754标准的32位浮点规格化数。

计算机组成原理课后答案（⽩中英第四版）第四章第四章1.不合理。

指令最好半字长或单字长，设16位⽐较合适。

2.3.(1)RR 型指令(2)寄存器寻址(3)单字长⼆地址指令(4)操作码字段OP 可以指定26=64种操作4.(1)双字长⼆地址指令，⽤于访问存储器。

操作码字段可指定64种操作。

(2)RS 型指令，⼀个操作数在通⽤寄存器（共16个），另⼀个操作数在主存中。

(3)有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（共16个）内容加上位移量。

5.(1)双操作数指令(2)23=8种寻址⽅式(3)24=16种操作6.(1)直接寻址⽅式(2)相对寻址⽅式(3)变址寻址⽅式(4)基址寻址⽅式(5)间接寻址⽅式(6)变址间接寻址⽅式7.40条指令需占6位，26=64，剩余24条可作为扩充4种寻址⽅式需占2位剩余8位作为地址X = 00 直接寻址⽅式 E = DX = 01 ⽴即寻址⽅式X = 10 变址寻址⽅式 E = （R ）+DX = 11 相对寻址⽅式 E = （PC ）+D2位E = PC H -DX = 01 ⽴即寻址⽅式X = 10 直接寻址⽅式 E = D(2)PC ⾼8位形成主存256个页⾯，每页K M 42561 个单元 (3)寻址模式X = 11尚未使⽤，故可增加⼀种寻址⽅式。

由于CPU 中给定的寄存器中尚可使⽤PC ，故可增加相对寻址⽅式，其有效地址E = PC+D ，如不⽤相对寻址，还可使⽤间接寻址，此时有效地址E = （D ）。

当位移量变成23位时，寻址模式变成3位，可有更多的寻址⽅式。

9. 16个通⽤寄存器占4位，64种操作占6位，剩下22位⽤于存储器地址，采⽤R为基址寄存器寻址，地址＝（R）＋D 当基址最⼤，D也是最⼤的时候，寻址能⼒最⼤⽽寄存器是32位的，故最⼤存储空间是232＋222 = 4GB＋4MB。

11.C12.(1)寄存器(2)寄存器间接(3)⽴即(4)直接(5)相对、基值、变址。

第二章运算方法和运算器1.写出下列各数的原码、反码、补码、移码表示（用8位二进制数）。

其中MSB是最高位（又是符号位）LSB是最低位。

如果是小数，小数点在MSB之后；如果是整数，小数点在LSB之后。

(1) -35/64 (2) 23/128 (3) -127 (4) 用小数表示-1 (5) 用整数表示-1解：(1)先把十进制数-35/64写成二进制小数：(-35/64)10=(-100011/1000000)2=(-100011×2-6)2=(-0.100011)2令x=-0.100011B∴ [x]原=1.1000110 (注意位数为8位) [x]反=1.0111001[x]补=1.0111010 [x]移=0.0111010(2) 先把十进制数23/128写成二进制小数：(23/128)10=(10111/10000000)2=(10111×2-111)2=(0.0001011)2令x=0.0001011B∴ [x]原=0.0001011 [x]反=0.0001011[x]补=0.0001011 [x]移=1.0001011(3) 先把十进制数-127写成二进制小数：(-127)10=(-1111111)2令x= -1111111B∴ [x]原=1.1111111 [x]反=1.0000000[x]补=1.0000001 [x]移=1.0000001(4) 令x=-1.000000B∴ 原码、反码无法表示[x]补=1.0000000 [x]移=0.0000000(5) 令Y=-1=-0000001B∴ [Y]原=10000001 [Y]反=11111110[Y]补=11111111 [Y]移=011111115.已知X和Y, 用变形补码计算X+Y, 同时指出运算结果是否溢出。

（2）X=0.11011 Y= -0.10101解：x+y = 0.00110无溢出6.已知X 和Y, 用变形补码计算X-Y, 同时指出运算结果是否溢出。