《計(jì)算機(jī)組成原理第五版白中英(詳細(xì))第4章習(xí)題參考答案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《計(jì)算機(jī)組成原理第五版白中英(詳細(xì))第4章習(xí)題參考答案（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4章習(xí)題參考答案 1 .ASCII碼是7位，如果設(shè)計(jì)主存單元字長(zhǎng)為32位，指令字長(zhǎng)為12位，是否合理為什么 答：不合理。指令最好半字長(zhǎng)或單字長(zhǎng)，設(shè)16位比較合適。一個(gè)字符的ASCII是7位，如果設(shè)計(jì)主存單元字長(zhǎng)為32位，則一個(gè)單元可以放四個(gè)字符，這也是可以的，只是在存取單個(gè)字符時(shí)，要多花些時(shí)間而已，不過，一條指令至少占一個(gè)單元，但只占一個(gè)單元的12位，而另20位就浪費(fèi)了，這樣看來(lái)就不合理，因?yàn)橥ǔ巫珠L(zhǎng)指令很多，浪費(fèi)也就很大了。 2 .假設(shè)某計(jì)算機(jī)指令長(zhǎng)度為32位，具有雙操作數(shù)、單操作數(shù)、無(wú)操作數(shù)三類指令形式，指令系統(tǒng)共有70條指令，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)滿足要求的指令格式。 答：字長(zhǎng)32位，指令系

2、統(tǒng)共有70條指令，所以其操作碼至少需要7位。 雙操作數(shù)指令 7位OP 12位操作數(shù) 12位操作數(shù) 單操作數(shù)指令 7位OP 25位操作數(shù) 無(wú)操作數(shù)指令 7位OP - 3 .指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn) 1510987430 OP - 目標(biāo)寄存器 源寄存器 答：該指令格式及尋址方式特點(diǎn)如下： (1) 單字長(zhǎng)二地址指令。 (2) 操作碼字段OP可以指定26=64種操作 (3) 源和目標(biāo)都是通用寄存器(可分指向16個(gè)寄存器)所以是RR型指令，即 R也問的數(shù)據(jù)傳送及算術(shù)邏輯運(yùn)算類指令。 兩個(gè)操作數(shù)均在寄存器中。 (4)

3、 這種指令結(jié)構(gòu)常用于 4 .指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn) 1510987430 1510987430 OP - 源寄存器 變址寄存器 偏移量(16位) 答：該指令格式及尋址方式特點(diǎn)如下： (1)雙字長(zhǎng)二地址指令，用于訪問存儲(chǔ)器。 (2)操作碼字段OP可以指定26=64種操作。 (3)RS型指令，一個(gè)操作數(shù)在通用寄存器(選擇16個(gè)之一)，另一個(gè)操作數(shù) 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(gè)之一)內(nèi)容加上位移量。 5 .指令格式結(jié)構(gòu)如下所示，試分析指令格式及尋址方式特點(diǎn)。 1512119865320 OP

4、 尋址方式 寄存器 尋址方式 寄存器 源地址 目標(biāo)地址 答：該指令格式及尋址方式特點(diǎn)如下： (1)該指令為單字長(zhǎng)雙操作數(shù)指令，源操作數(shù)和目的操作數(shù)均由尋址方式和寄存器構(gòu)成，寄存器均有8個(gè)，尋址方式均有8種。根據(jù)尋址方式的不同,指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型； (2)因?yàn)镺P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(shù)有效地址E,設(shè)R為變址寄存器，R1為基值寄存器，PC為程序計(jì)數(shù)器，請(qǐng)?jiān)谙卤碇械谝涣形恢锰钊脒m當(dāng)?shù)膶ぶ贩绞矫Q。 尋址方式名稱I X 啟效地

5、址E ① 0 00 E=D ② 0 01 E=(PQ+D ③ 0 10 E=(R)+D ④ 0 11 E=(R1)+D ⑤ 1 00 E=(D) ⑥ 1 10 E=((R1)+D),D=0 答：①直接尋址②相對(duì)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(jì)算機(jī)字長(zhǎng)為32位，主存容量為64K字，采用單字長(zhǎng)單地址指令，共有 40條指令。試采用直接、立即、變址、相對(duì)四種尋址方式設(shè)計(jì)指令格式。 答：根據(jù)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(jī)器字長(zhǎng)為32位，可設(shè)

6、計(jì)如下格式： 312625181716150 OP - 尋址方式X D 設(shè)： 尋址方式X=00為直接尋址方式，由16位的D直接給出有效地址，EA=D 尋址方式X=01為立即尋址方式，由16位的D直接給出操作數(shù)，操作數(shù)二D 尋址方式X=10為變址尋址方式，設(shè)變址寄存器為IR,則EA=(IR)+D 尋址方式X=11為相對(duì)尋址方式，設(shè)程序計(jì)數(shù)器為PC,則EA=(PC)+D(D可正可負(fù)) 注：IR和PC的位數(shù)與機(jī)器的字長(zhǎng)相等，均為32位 8 .某機(jī)字長(zhǎng)為32位，主存容量為1吊單字長(zhǎng)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

7、,IR,ARDR 和16個(gè)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(jù)題意，50種操作碼至少需6位OR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(gè)通用寄存器之一作為源操作數(shù)或目的操作數(shù)，因機(jī)器字長(zhǎng)為32位，固還剩20位可表示形式地址D 312625242320190 OP 尋址方式 寄存器 D D字段的尋址方式由25-24位決定，如： 尋址方式字段二00,表示D為寄存器尋址，實(shí)際使用D中的4位進(jìn)行寄存器選擇； 尋址方式字段二01,表示寄存器間接尋址，實(shí)際使用D中的4位進(jìn)行寄存器選擇； 尋址方式字段二10,表

8、示立即尋址，可使用D的全部確定一個(gè)立即數(shù)； 尋址方式字段=11,表示直接尋址，20位的D可確定一個(gè)存儲(chǔ)單元。 (2)若將形式地址的位數(shù)減少，則可以增加其他的尋址方式 9 .設(shè)某機(jī)字長(zhǎng)為32位，CPU中有16個(gè)32位通用寄存器，設(shè)計(jì)一種能容納64種操作的指令系統(tǒng)。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(chǔ)空間是多少 答：根據(jù)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(gè)源操作數(shù)和目的操作數(shù)各用4位，因機(jī)器字長(zhǎng)為32位，固還剩16位可表示形 式地址D 3126252423201916150 OP 尋址方式 源寄存器 目的寄存器 D 如果采

9、用通用寄存器作基址寄存器，因?yàn)榧拇嫫鳛?2,位所以RS型指令可尋址空間最大可達(dá)232單元。 10 .將表的指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)成二地址格式的指令系統(tǒng)。 答：表中的指令共有29條，故操作碼字段需要5位；設(shè)這些指令支持9種尋址方式：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(duì)尋址、基址尋址、變址尋址、堆棧尋址，則源和目的操作數(shù)各需要4位來(lái)確定其尋址方式；因字長(zhǎng)為32位，故還剩余19位用于表示源和目的操作數(shù)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： 31262522211312980 OP 目的尋址方式 目的操作數(shù) 源尋址方式 源操作數(shù)

10、 11 .從以下有關(guān)RISC的描述中，選擇正確答案。 A.采用RISC技術(shù)后，計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)又恢復(fù)到早期的比較簡(jiǎn)單的情況。 B.為了實(shí)現(xiàn)兼容，新設(shè)計(jì)的RISC,是從原來(lái)CISC系統(tǒng)的指令系統(tǒng)中挑選一部分實(shí)現(xiàn)的。 C.RISC的主要目標(biāo)是減少指令數(shù)。 D.RISC設(shè)有乘、除法指令和浮點(diǎn)運(yùn)算指令。 答：C 12.根據(jù)操作數(shù)所在位置，指出其尋址方式（填空）： （1） 操作數(shù)在寄存器中，為（A）尋址方式。 （2） 操作數(shù)地址在寄存器，為（B）尋址方式。 （3） 操作數(shù)在指令中，為（C）尋址方式。 （4） 操作數(shù)地址（主存）在指令中，為（D）尋址方式。 （5） 操作數(shù)的地址，為

11、某一寄存器內(nèi)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(duì) 13 .將C語(yǔ)句翻譯成MIPSR4000匯編語(yǔ)言代碼。C賦值語(yǔ)句是： =(g+h)-(i+j) 假設(shè)變量、g、h、i、j分別分配給寄存器$s0、$s1、$s2、$s3、$s4。 答：該語(yǔ)句翻譯成MIPSR4000匯編語(yǔ)句如下： add$s5,$s1,$s2;將g+h的和存入寄存器$s5中($s5=$s1+$s2) add$s6,$s3,$s4;將i+j的和存入寄存器$s6中($s6=$s3+$s4) sub$s0,$s5,$s6;將結(jié)

12、果存入寄存器$s0中($s0=$s5-$s6) 14 .將如下MIPSR4000匯編語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言指令。 lw$t0,1200($t1) add$t0,$s2,$t0 sw$t0,1200($t1) 答：已知MIPS指令的字段值如下表所示，而且寄存器$s0$s7對(duì)應(yīng)的寄存器號(hào)為1623(十進(jìn)制)，寄存器$t0$t7對(duì)應(yīng)的寄存器號(hào)為815。 MIPS指令的字段值 指令 格式 op rs rt rd shamt funct 常數(shù)或地址 add(加) R 0 reg reg reg 0 32 sub（減） R 0 reg reg re

13、g 0 34 立即數(shù)加 I 8 reg reg w lw(取字) I 35 reg reg address sw(存字) I 43 reg reg address  由此，可寫出以上3條指令翻譯成機(jī)器語(yǔ)言指令如下表所示 3條指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器語(yǔ)言 指令 機(jī)器諦言各字段 各字段長(zhǎng)度 6位 5位 5位 5位 5位 6位 R型 op rs rt rd shamt funct I型 op rs rt address lw $t0,1200（$t1） 35 9 8 1

14、200 add$t0,$s2,$t0 0 18 8 8 0 32 sw $t0,1200（$t1） 43 9 8 1200 15.將下面一條ARM匯編語(yǔ)言指令翻譯成用十進(jìn)制和二進(jìn)制表示的機(jī)器語(yǔ)言指 令：ADDr5,r1,r2 答：已知ARM匚編指令的指令譯碼格式如下表所示： ADDSUBLDRSTR旨令的指令譯碼格式 指令名稱 cond F I opcode S Rn Rd operand2 ADD加） 14 0 0 4 0 reg reg reg SUB喊） 14 0 0 2 0 reg reg re

15、g ADD立即數(shù)加） 14 0 1 4 0 reg reg constant（12 位） LDR假字） 14 1 24 reg reg address（12位） STR行字） 14 1 25 reg reg address（12位） 由此，可得該指令的十進(jìn)制和二進(jìn)制的機(jī)器語(yǔ)力如下表所示 ADDr5,r1,r2的機(jī)器語(yǔ)言 cond F opcode Rn Rd offset12 I opcode S operand12 十進(jìn)制 14 0 0 4 0 1 5 2 二進(jìn)制 1110 0 0 100 0 0001 0101 000000000010 16.將下面C語(yǔ)言翻譯成ARM匚編語(yǔ)言代碼，C賦值語(yǔ)句是： =(g+h)-(i+j) 假設(shè)變量、g、h、i、j分別放在寄存器r0、ri>r2、r3、r4中 答：該語(yǔ)句翻譯成 ARM匚編語(yǔ)句如下: addr5,r1,r2;將g+h的和存入寄存器r5中(r5=U+r2) addr6,r3,r4;將i+j的和存入寄存器r6中(r6=r3+r4) subr0,r5,r6;將結(jié)果存入寄存器r0中(r0=r5-r6)