計(jì)算機(jī)組成原理第七章指令系統(tǒng)

1、第七章第七章 指指 令令 系系 統(tǒng)統(tǒng)7.1 機(jī)器指令機(jī)器指令 7.2 操作數(shù)類型和操作類型操作數(shù)類型和操作類型 7.3 尋址方式尋址方式 7.4 指令格式舉例指令格式舉例 7.5 RISC 技術(shù)技術(shù) 一、考試范圍2二、復(fù)習(xí)要點(diǎn)二、復(fù)習(xí)要點(diǎn) 1） 理解指令的基本格式、定長(zhǎng)與擴(kuò)展操作碼格式。理解指令的基本格式、定長(zhǎng)與擴(kuò)展操作碼格式。 2）掌握指令尋址方式的基本概念、常見(jiàn)尋址方式及）掌握指令尋址方式的基本概念、常見(jiàn)尋址方式及其有效地址的計(jì)算。其有效地址的計(jì)算。 3）了解）了解CISC和和RISC的基本概念的基本概念3 指令指令是指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行某項(xiàng)運(yùn)算或處理功能的是指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行某項(xiàng)運(yùn)算或處理功能的命

2、令，一臺(tái)計(jì)算機(jī)支持的全部指令構(gòu)成這臺(tái)計(jì)命令，一臺(tái)計(jì)算機(jī)支持的全部指令構(gòu)成這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)與機(jī)器的運(yùn)行性能、算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)與機(jī)器的運(yùn)行性能、硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造成本、使用的方便硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造成本、使用的方便性等密切相關(guān)，是設(shè)計(jì)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的基本依據(jù)。性等密切相關(guān)，是設(shè)計(jì)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的基本依據(jù)。 指令系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指令系統(tǒng)的評(píng)價(jià)：1）完備性）完備性 指令齊全，編程方便指令齊全，編程方便2）高效性）高效性 程序占內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快程序占內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快3）規(guī)則性）規(guī)則性 指令和數(shù)據(jù)使用規(guī)則統(tǒng)一簡(jiǎn)單，易指令和數(shù)據(jù)使用規(guī)則統(tǒng)一簡(jiǎn)單，易學(xué)易記學(xué)易記4）兼容性）兼容性

3、 同一系列機(jī)器，程序向上兼容同一系列機(jī)器，程序向上兼容4一、指令的一般格式一、指令的一般格式 操作碼字段操作碼字段 地址碼字段地址碼字段1. 操作碼操作碼反映機(jī)器做什么操作反映機(jī)器做什么操作(3) 擴(kuò)展操作碼技術(shù)擴(kuò)展操作碼技術(shù)（1）定長(zhǎng)碼）定長(zhǎng)碼指令系統(tǒng)中，所有指令指令系統(tǒng)中，所有指令OP碼長(zhǎng)度相等碼長(zhǎng)度相等優(yōu)點(diǎn)：規(guī)則性好，編譯效率高優(yōu)點(diǎn)：規(guī)則性好，編譯效率高缺點(diǎn)：指令平均長(zhǎng)度長(zhǎng)（占空間大，執(zhí)行速度低）。缺點(diǎn)：指令平均長(zhǎng)度長(zhǎng)（占空間大，執(zhí)行速度低）。（2）變長(zhǎng)碼）變長(zhǎng)碼操作碼長(zhǎng)度不等（復(fù)雜長(zhǎng)，簡(jiǎn)單短）操作碼長(zhǎng)度不等（復(fù)雜長(zhǎng)，簡(jiǎn)單短）優(yōu)點(diǎn)：指令平均長(zhǎng)度短優(yōu)點(diǎn)：指令平均長(zhǎng)度短缺點(diǎn)：規(guī)則性差，編譯效

4、率低缺點(diǎn)：規(guī)則性差，編譯效率低操作碼的長(zhǎng)度隨地址數(shù)的減少而增加操作碼的長(zhǎng)度隨地址數(shù)的減少而增加OP A1 A2 A3000000011110A1A1A1A2A2A2A3A3A3A2A2A2A3A3A3111111111111000000011110111111111111111111111111111111111111000000011111111111111111111111111111A3A3A30000000111104 位操作碼位操作碼8 位操作碼位操作碼12 位操作碼位操作碼16 位操作碼位操作碼15條三地址指令條三地址指令15條二地址指令條二地址指令15條一地址指令條一地址指令16

5、條零地址指令條零地址指令2. 地址碼地址碼(1) 四地址四地址(2) 三地址三地址OP A1 A2 A3 A48 6 6 6 6A1 第一操作數(shù)地址第一操作數(shù)地址A2 第二操作數(shù)地址第二操作數(shù)地址A3 結(jié)果的地址結(jié)果的地址A4 下一條指令地址下一條指令地址若若 PC 代替代替 A4(A1) OP (A2) A38 8 8 8 OP A1 A2 A3(A1) OP (A2) A34 次訪存次訪存4 次訪存次訪存尋址范圍尋址范圍 26 = 64尋址范圍尋址范圍 28 = 256若若 A3 用用 A1 或或 A2 代替代替設(shè)指令字長(zhǎng)為設(shè)指令字長(zhǎng)為 32 位位操作碼固定為操作碼固定為 8 位位(3)

6、二地址二地址OP A1 A28 12 12或或4 次訪存次訪存若若ACC 代替代替 A1（或或A2）若結(jié)果存于若結(jié)果存于 ACC (4) 一地址一地址(5) 零地址零地址OP A18 24無(wú)地址碼無(wú)地址碼(ACC) OP (A1) ACC2 次訪存次訪存尋址范圍尋址范圍 212 = 4 K尋址范圍尋址范圍 224 = 16 M 3次訪存次訪存(A1) OP (A2) A1微型機(jī)微型機(jī)(A1) OP (A2) A2小型機(jī)小型機(jī)二、指令字長(zhǎng)二、指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng)決定于指令字長(zhǎng)決定于操作碼的長(zhǎng)度操作碼的長(zhǎng)度指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) = 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng)2. 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) 可變可變操作數(shù)地址的長(zhǎng)度操作數(shù)地址

7、的長(zhǎng)度操作數(shù)地址的個(gè)數(shù)操作數(shù)地址的個(gè)數(shù)1. 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) 固定固定按字節(jié)的倍數(shù)變化按字節(jié)的倍數(shù)變化8n舉例：舉例：1、假設(shè)指令字長(zhǎng)為、假設(shè)指令字長(zhǎng)為16位，操作數(shù)的地址碼為位，操作數(shù)的地址碼為6位，位，指令有零地址、一地址、二地址三種格式。指令有零地址、一地址、二地址三種格式。（1）設(shè)操作碼固定，若零地址指令有）設(shè)操作碼固定，若零地址指令有P種，一地種，一地址指令有址指令有Q種，則二地址指令有多少種？種，則二地址指令有多少種？（2）采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，若二地址指令有）采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，若二地址指令有X種，種，零地址指令有零地址指令有Y種，則一地址指令最多有幾種？種，則一地址指令最多有幾種

8、？解：解：（1）24-P-Q（2）設(shè)一地址指令有）設(shè)一地址指令有Z種，則種，則(24-X)26-Z 26=YZ=Z=(24-X)26-Y2-62、某計(jì)算機(jī)指令字長(zhǎng)為、某計(jì)算機(jī)指令字長(zhǎng)為16位，采用位，采用R-R尋址方式，尋址方式，共有共有16個(gè)寄存器，指令系統(tǒng)有三地址、二地址、一個(gè)寄存器，指令系統(tǒng)有三地址、二地址、一地址及零地址指令，采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)設(shè)計(jì)指令地址及零地址指令，采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)。系統(tǒng)。12OPOPA A1 1A A2 2A A3 34 4位位4 4位位4 4位位4 4位位OPOP1515條三地址指令條三地址指令0000 XXXX YYYY ZZZZ0000 XXX

9、X YYYY ZZZZ1110 XXXX YYYY ZZZZ1110 XXXX YYYY ZZZZ111111111515條二地址指令條二地址指令11111111 0000 XXXX YYYY 0000 XXXX YYYY1111 1110 XXXX YYYY1111 1110 XXXX YYYY1111 11111111 11111515條一地址指令條一地址指令1111 11111111 1111 0000 XXXX 0000 XXXX1111 1111 1110 XXXX1111 1111 1110 XXXX1111 1111 11111111 1111 11111616條零地址指令條零地

10、址指令1111 1111 11111111 1111 1111 0000 00001111 1111 1111 11111111 1111 1111 1111擴(kuò)展標(biāo)志擴(kuò)展標(biāo)志擴(kuò)展標(biāo)志擴(kuò)展標(biāo)志擴(kuò)展標(biāo)志擴(kuò)展標(biāo)志OPOPA1A1A2A2OPOPA1A1指令操作碼擴(kuò)展指令操作碼擴(kuò)展113指令操作碼擴(kuò)展指令操作碼擴(kuò)展2：0000000 0 XXXX YYYY ZZZZ XXXX YYYY ZZZZ1111110 0 XXXX YYYY ZZZZ XXXX YYYY ZZZZ1111111 1 11101110 0000 0000 XXXX XXXX1111111 1 11101110 1111 1111

11、 XXXX XXXX1111111 1111 11111 1111 1111 0000 00001111111 1111 11111 1111 1111 1111 11111616條零地址指令條零地址指令1111111 1 00000000 XXXX YYYY XXXX YYYY1111111 1 11011101 XXXX YYYY XXXX YYYY1111111 1 11111111 00000000 XXXX XXXX1111111 1 11111111 11101110 XXXX XXXX1515條三地址指令條三地址指令1414條二地址指令條二地址指令1616條一地址指令條一地址指令

12、1515條一地址指令條一地址指令3131一、操作數(shù)類型一、操作數(shù)類型地址地址數(shù)字?jǐn)?shù)字字符字符邏輯數(shù)邏輯數(shù)無(wú)符號(hào)整數(shù)無(wú)符號(hào)整數(shù)定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù)定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù)ASCII邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算二、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放方式二、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放方式字地址字地址 為為 低字節(jié)低字節(jié) 地址地址字地址字地址 為為 高字節(jié)高字節(jié) 地址地址37621540字地址字地址04低字節(jié)低字節(jié)04512673字地址字地址04低字節(jié)低字節(jié)（小端方式）（小端方式）（大端方式）（大端方式）154字節(jié)字節(jié)32位存儲(chǔ)器位存儲(chǔ)器字地址字地址0字地址字地址4半字地址半字地址8半字地址半字地址10半字地址半字地址12字節(jié)地

13、址字節(jié)地址15半字地址半字地址22字節(jié)地址字節(jié)地址14字節(jié)地址字節(jié)地址19 字節(jié)地址字節(jié)地址18字節(jié)地址字節(jié)地址16字節(jié)地址字節(jié)地址17字節(jié)地址字節(jié)地址20字節(jié)地址字節(jié)地址21地址地址048121620在數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)邊界存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)中，對(duì)于以二進(jìn)制表示的存儲(chǔ)地址來(lái)在數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)邊界存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)中，對(duì)于以二進(jìn)制表示的存儲(chǔ)地址來(lái)說(shuō)，說(shuō)，半字地址的最低位、字地址的最低兩位和雙字地址的最低三位半字地址的最低位、字地址的最低兩位和雙字地址的最低三位恒為零。恒為零。這種方式的整個(gè)字的存儲(chǔ)時(shí)間要短，需要這種方式的整個(gè)字的存儲(chǔ)時(shí)間要短，需要1個(gè)存儲(chǔ)周期。個(gè)存儲(chǔ)周期。按字存儲(chǔ)時(shí)有大端和小端二種排放格式。即高字節(jié)內(nèi)容放在

14、高字節(jié)按字存儲(chǔ)時(shí)有大端和小端二種排放格式。即高字節(jié)內(nèi)容放在高字節(jié)地址中為小端模式。地址中為小端模式。存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存放（存儲(chǔ)字長(zhǎng)為存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存放（存儲(chǔ)字長(zhǎng)為 32 位）位）1632位、位、4個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)地址地址048字節(jié)字節(jié)半字的一半半字的一半一字的一字的3/4半字半字 有的計(jì)算機(jī)不要求對(duì)準(zhǔn)邊界存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如有的計(jì)算機(jī)不要求對(duì)準(zhǔn)邊界存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如下圖所示，但這種方式增加硬件的復(fù)雜程度，下圖所示，但這種方式增加硬件的復(fù)雜程度，并且有可能導(dǎo)致訪問(wèn)次數(shù)增加。例如存儲(chǔ)一個(gè)并且有可能導(dǎo)致訪問(wèn)次數(shù)增加。例如存儲(chǔ)一個(gè)字，則需要字，則需要2個(gè)存儲(chǔ)周期。個(gè)存儲(chǔ)周期。半字另一半半字另一半一字的一字的1/4半字半字

15、三、操作類型三、操作類型1. 數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送源源目的目的寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器寄存器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器置置“1”，清，清“0”2. 算術(shù)邏輯操作算術(shù)邏輯操作加、減、乘、除、增加、減、乘、除、增 1、減、減 1、求補(bǔ)、浮點(diǎn)運(yùn)算、十進(jìn)制運(yùn)算、求補(bǔ)、浮點(diǎn)運(yùn)算、十進(jìn)制運(yùn)算與、或、非、異或、位操作、位測(cè)試、位清除、位求反與、或、非、異或、位操作、位測(cè)試、位清除、位求反如如 8086MOVESTORELOADMOVEPUSHPOP例如例如MOVEMOVEADD SUB MUL DIV INC DEC CMP NEG AAA AAS AAM AAD AND

16、 OR NOT XOR TEST3. 移位操作移位操作算術(shù)移位算術(shù)移位4. 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移(1) 無(wú)條件轉(zhuǎn)移無(wú)條件轉(zhuǎn)移 JMP(2) 條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移結(jié)果為零轉(zhuǎn)結(jié)果為零轉(zhuǎn) （Z = 1） JZ結(jié)果溢出轉(zhuǎn)結(jié)果溢出轉(zhuǎn) （O = 1）JO結(jié)果有進(jìn)位轉(zhuǎn)（結(jié)果有進(jìn)位轉(zhuǎn)（C = 1）JC跳過(guò)一條指令跳過(guò)一條指令 SKP循環(huán)移位（帶進(jìn)位和不帶進(jìn)位）循環(huán)移位（帶進(jìn)位和不帶進(jìn)位）如如300305306307SKP DZ D = 0 則跳則跳邏輯移位邏輯移位完成觸發(fā)器完成觸發(fā)器(3) 調(diào)用和返回調(diào)用和返回CALL SUB1. .CALL SUB2.CALL SUB2RETURNRETURN.主程序主程序地址地址2000

17、21002101子程序子程序SUB1240025002501256025612700主存空間分配主存空間分配程序執(zhí)行流程程序執(zhí)行流程子程序子程序SUB2IN AX, nOUT DX, ALOUT n, AXOUT DX, AX(4) 陷阱（陷阱（Trap）與陷阱指令與陷阱指令意外事故的中斷意外事故的中斷 設(shè)置供用戶使用的陷阱指令設(shè)置供用戶使用的陷阱指令如如 8086 INT TYPE 軟中斷軟中斷提供給用戶使用的陷阱指令，完成系統(tǒng)調(diào)用提供給用戶使用的陷阱指令，完成系統(tǒng)調(diào)用5. 輸入輸出輸入輸出 一般不提供給用戶直接使用一般不提供給用戶直接使用 在出現(xiàn)事故時(shí)，由在出現(xiàn)事故時(shí)，由 CPU 自動(dòng)產(chǎn)生

18、并執(zhí)行（隱指令）自動(dòng)產(chǎn)生并執(zhí)行（隱指令）IN AL, DXIN AX, DX入入 端口地址端口地址 CPU 的寄存器的寄存器出出 CPU 的寄存器的寄存器 端口地址端口地址如如如如IN AL, nOUT n, AL尋址方式尋址方式 確定確定 本條指令本條指令 的的 操作數(shù)地址操作數(shù)地址下一條下一條 欲執(zhí)行欲執(zhí)行 指令指令 的的 指令地址指令地址指令尋址指令尋址數(shù)據(jù)尋址數(shù)據(jù)尋址尋址方式尋址方式一、指令尋址一、指令尋址順序順序( PC ) + 1 PC跳躍跳躍由轉(zhuǎn)移指令指出由轉(zhuǎn)移指令指出LDA 1000ADD 1001DEC 1200JMP 7LDA 2000SUB 2001INCSTA 2500

19、LDA 1100.0123456789PC+1指令地址尋址方式指令地址尋址方式指令地址指令地址指令指令順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ?順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ?順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ?跳躍尋址跳躍尋址7順序?qū)ぶ讽樞驅(qū)ぶ?二、數(shù)據(jù)尋址二、數(shù)據(jù)尋址 形式地址形式地址 指令字中的地址指令字中的地址 有效地址有效地址 操作數(shù)的真實(shí)地址操作數(shù)的真實(shí)地址 約定約定 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng) = 存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng) = 機(jī)器字長(zhǎng)機(jī)器字長(zhǎng)1. 立即尋址立即尋址 指令執(zhí)行階段不訪存指令執(zhí)行階段不訪存 A 的位數(shù)限制了立即數(shù)的范圍的位數(shù)限制了立即數(shù)的范圍形式地址形式地址 A操作碼操作碼尋址特征尋址特征OP # A立即尋址特征立即尋址特征立即數(shù)立即數(shù)

20、可正可負(fù)可正可負(fù) 補(bǔ)碼補(bǔ)碼形式地址形式地址 A 就是操作數(shù)就是操作數(shù)2. 直接尋址直接尋址EA = A操作數(shù)操作數(shù)主存主存尋址特征尋址特征LDAAAACC 執(zhí)行階段訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器執(zhí)行階段訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器 A 的位數(shù)決定了該指令操作數(shù)的尋址范圍的位數(shù)決定了該指令操作數(shù)的尋址范圍 操作數(shù)的地址不易修改（必須修改操作數(shù)的地址不易修改（必須修改A）有效地址由形式地址直接給出有效地址由形式地址直接給出3. 隱含尋址隱含尋址操作數(shù)地址隱含在操作碼中操作數(shù)地址隱含在操作碼中ADDA操作數(shù)操作數(shù)主存主存尋址特征尋址特征AACC暫存暫存ALU另一個(gè)操作數(shù)另一個(gè)操作數(shù)隱含在隱含在 ACC 中中如如 8086MUL

21、指令指令被乘數(shù)隱含在被乘數(shù)隱含在 AX（16位）或位）或 AL（8位）中位）中MOVS 指令指令源操作數(shù)的地址隱含在源操作數(shù)的地址隱含在 SI 中中目的操作數(shù)的地址隱含在目的操作數(shù)的地址隱含在 DI 中中 指令字中少了一個(gè)地址字段，可縮短指令字長(zhǎng)指令字中少了一個(gè)地址字段，可縮短指令字長(zhǎng)4. 間接尋址間接尋址EA =（A） 有效地址由形式地址間接提供有效地址由形式地址間接提供OPA尋址特征尋址特征AEA主存主存EAA1EA A1主存主存 EA10 執(zhí)行指令階段執(zhí)行指令階段 2 次訪存次訪存 可擴(kuò)大尋址范圍可擴(kuò)大尋址范圍 便于編制程序便于編制程序OPA尋址特征尋址特征A一次間址一次間址多次間址多次

22、間址操作數(shù)操作數(shù)操作數(shù)操作數(shù)多次訪存多次訪存 子程序子程序主程序主程序8081201202轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子程序子程序轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 子程序子程序間接尋址編程舉例間接尋址編程舉例(A) = 81(A) = 202 間址特征間址特征JMP A 5. 寄存器尋址寄存器尋址EA = Ri 執(zhí)行階段不訪存，只訪問(wèn)寄存器，執(zhí)行速度快執(zhí)行階段不訪存，只訪問(wèn)寄存器，執(zhí)行速度快OPRi尋址特征尋址特征 寄存器個(gè)數(shù)有限，可縮短指令字長(zhǎng)寄存器個(gè)數(shù)有限，可縮短指令字長(zhǎng)操作數(shù)操作數(shù)R0RiRn寄存器寄存器有效地址即為寄存器編號(hào)有效地址即為寄存器編號(hào)EA = ( Ri )6. 寄存器間接尋址寄存器間接尋址 有效地址在寄存器中，有效地址在寄

23、存器中， 操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，執(zhí)行階段訪存操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，執(zhí)行階段訪存操作數(shù)操作數(shù)主存主存OPRi尋址特征尋址特征 便于編制循環(huán)程序便于編制循環(huán)程序地址地址R0RiRn寄存器寄存器有效地址在寄存器中有效地址在寄存器中7. 基址尋址基址尋址(1) 采用專用寄存器作基址寄存器采用專用寄存器作基址寄存器EA = ( BR ) + ABR 為基址寄存器為基址寄存器OPA操作數(shù)操作數(shù)主存主存尋址特征尋址特征ALUBR 可擴(kuò)大尋址范圍可擴(kuò)大尋址范圍 便于程序搬家便于程序搬家 BR 內(nèi)容由操作系統(tǒng)或管理程序確定內(nèi)容由操作系統(tǒng)或管理程序確定 在程序的執(zhí)行過(guò)程中在程序的執(zhí)行過(guò)程中 BR 內(nèi)容不變，形式地址內(nèi)容不

24、變，形式地址 A 可變可變(2) 采用通用寄存器作基址寄存器采用通用寄存器作基址寄存器操作數(shù)操作數(shù)主存主存尋址特征尋址特征ALUOPR0AR0 作基址寄存器作基址寄存器 由用戶指定哪個(gè)通用寄存器作為基址寄存器由用戶指定哪個(gè)通用寄存器作為基址寄存器通用寄存器通用寄存器R0Rn-1R1 基址寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)確定基址寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)確定 在程序的執(zhí)行過(guò)程中在程序的執(zhí)行過(guò)程中 R0 內(nèi)容不變，形式地址內(nèi)容不變，形式地址 A 可變可變8. 變址尋址變址尋址EA = ( IX ) +AOPA操作數(shù)操作數(shù)主存主存尋址特征尋址特征ALUIX 可擴(kuò)大尋址范圍可擴(kuò)大尋址范圍 便于處理數(shù)組問(wèn)題便于處理數(shù)

25、組問(wèn)題 IX 的內(nèi)容由用戶給定的內(nèi)容由用戶給定 IX 為變址寄存器（專用）為變址寄存器（專用） 在程序的執(zhí)行過(guò)程中在程序的執(zhí)行過(guò)程中 IX 內(nèi)容可變，形式地址內(nèi)容可變，形式地址 A 不變不變通用寄存器也可以作為變址寄存器通用寄存器也可以作為變址寄存器例例 設(shè)數(shù)據(jù)塊首地址為設(shè)數(shù)據(jù)塊首地址為 D，求求 N 個(gè)數(shù)的平均值個(gè)數(shù)的平均值直接尋址直接尋址變址尋址變址尋址LDA DADD D + 1ADD D + 2ADD D + ( N -1 )DIV # NSTA ANSLDA # 0LDX # 0INXCPX # NBNE MDIV # NSTA ANS共共 N + 2 條指令條指令共共 8 條指令條

26、指令A(yù)DD X, DMX 為變址寄存器為變址寄存器D 為形式地址為形式地址(X) 和和 #N 比較比較(X) +1 X結(jié)果不為零則轉(zhuǎn)結(jié)果不為零則轉(zhuǎn)9. 相對(duì)尋址相對(duì)尋址 EA = ( PC ) + AA 是相對(duì)于當(dāng)前指令的位移量（可正可負(fù)，補(bǔ)碼）是相對(duì)于當(dāng)前指令的位移量（可正可負(fù)，補(bǔ)碼） A 的位數(shù)決定操作數(shù)的尋址范圍的位數(shù)決定操作數(shù)的尋址范圍 程序浮動(dòng)程序浮動(dòng) 廣泛用于轉(zhuǎn)移指令廣泛用于轉(zhuǎn)移指令操作數(shù)操作數(shù)尋址特征尋址特征ALUOPA相對(duì)距離相對(duì)距離 A1000PC主存主存1000AOP (1) 相對(duì)尋址舉例相對(duì)尋址舉例M 隨程序所在存儲(chǔ)空間的位置不同而不同隨程序所在存儲(chǔ)空間的位置不同而不同E

27、A = ( M+3 ) 3 = M 3*LDA # 0LDX # 0ADD X, DINXCPX # NBNE MDIV # NSTA ANSMM+1M+2M+3而指令而指令 BNE 與與 指令指令 ADD X, D 相對(duì)位移量不變相對(duì)位移量不變 3* 指令指令 BNE操作數(shù)的有效地址為操作數(shù)的有效地址為 3* 相對(duì)尋址特征相對(duì)尋址特征*(2) 按字節(jié)尋址的相對(duì)尋址舉例按字節(jié)尋址的相對(duì)尋址舉例OP位移量位移量2000 H2008 H8JMP * + 8OP06 H2000 H2008 H8設(shè)設(shè) 當(dāng)前指令地址當(dāng)前指令地址 PC = 2000H轉(zhuǎn)移后的目的地址為轉(zhuǎn)移后的目的地址為 2008H因?yàn)橐?/p>

28、為 取出取出 JMP * + 8 后后 PC = 2002H二字節(jié)指令二字節(jié)指令故故 JMP * + 8 指令指令 的第二字節(jié)為的第二字節(jié)為 2008H - 2002H = 6H10. 堆棧尋址堆棧尋址(1) 堆棧的特點(diǎn)堆棧的特點(diǎn)堆棧堆棧硬堆棧硬堆棧軟堆棧軟堆棧多個(gè)寄存器多個(gè)寄存器指定的存儲(chǔ)空間指定的存儲(chǔ)空間先進(jìn)后出先進(jìn)后出（一個(gè)入出口）（一個(gè)入出口） 棧頂?shù)刂窏ｍ數(shù)刂?由由 SP 指出指出 11FFFH +12000 H進(jìn)棧進(jìn)棧 （SP） 1 SP出棧出棧 （SP）+ 1 SP棧頂棧頂棧底棧底2000 HSP2000 H1FFF HSP1FFFH棧頂棧頂棧底棧底進(jìn)棧進(jìn)棧出棧出棧 1FFF H

29、棧頂棧頂 2000 H棧頂棧頂(2) 堆棧尋址舉例堆棧尋址舉例15200HACCSPX棧頂棧頂200H棧底棧底主存主存151FFHACCSP15棧頂棧頂200H棧底棧底主存主存X1FFHPUSH A 前前PUSH A 后后POP A 前前POP A 后后Y1FFHACCSPX棧頂棧頂200H棧底棧底主存主存151FFH15200HACCSP棧頂棧頂200H棧底棧底主存主存X15(3) SP 的修改與主存編址方法有關(guān)的修改與主存編址方法有關(guān) 按按 字字 編址編址進(jìn)棧進(jìn)棧出棧出棧（SP） 1 SP（SP）+ 1 SP 按按 字節(jié)字節(jié) 編址編址存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng) 16 位位進(jìn)棧進(jìn)棧出棧出棧（SP） 2

30、 SP（SP）+ 2 SP存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng) 32 位位進(jìn)棧進(jìn)棧出棧出棧（SP） 4 SP（SP）+ 4 SP一、設(shè)計(jì)指令格式時(shí)應(yīng)考慮的各種因素一、設(shè)計(jì)指令格式時(shí)應(yīng)考慮的各種因素1. 指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)的 兼容性兼容性 （向上兼容）（向上兼容）2. 其他因素其他因素操作類型操作類型數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型指令格式指令格式包括指令個(gè)數(shù)及操作的難易程度包括指令個(gè)數(shù)及操作的難易程度指令字長(zhǎng)、操作碼位數(shù)指令字長(zhǎng)、操作碼位數(shù)尋址方式尋址方式寄存器個(gè)數(shù)寄存器個(gè)數(shù)地址碼位數(shù)、地址個(gè)數(shù)地址碼位數(shù)、地址個(gè)數(shù)尋址方式、是否采用擴(kuò)展操作碼尋址方式、是否采用擴(kuò)展操作碼二、指令格式舉例二、指令格式舉例1. PDP 8指令字長(zhǎng)固定

31、指令字長(zhǎng)固定 12 位位操作碼操作碼 間間 頁(yè)頁(yè) 地址碼地址碼訪存類指令訪存類指令0235411寄存器類指令寄存器類指令 1 1 1 輔助操作碼輔助操作碼02 311I/O 類指令類指令 1 1 0 設(shè)備設(shè)備 操作碼操作碼02 311982. PDP 11源地址源地址OP4 6 6 16 16目的地址目的地址存儲(chǔ)器地址存儲(chǔ)器地址1存儲(chǔ)器地址存儲(chǔ)器地址2OP10 6 16目的地址目的地址存儲(chǔ)器地址存儲(chǔ)器地址目的地址目的地址4 6 6源地址源地址OP 10 6目的地址目的地址OP CODE16OP CODE指令字長(zhǎng)有指令字長(zhǎng)有 16 位、位、32 位、位、48 位三種位三種零地址零地址 (16 位

32、位)一地址一地址 (16 位位)二地址二地址 R R (16 位位)二地址二地址 R M (32 位位)二地址二地址 M M (48 位位)擴(kuò)展操作碼技術(shù)擴(kuò)展操作碼技術(shù)3. IBM 360OPR1R2 RR格式格式8 4 4OPR1XBD RX格式格式8 4 4 4 12OPR1R3BD RS格式格式8 4 4 4 12OPBDI SI格式格式8 8 4 12OPB1D1LB2D2 SS格式格式8 8 4 12 4 12二地址二地址 R R基址加變址尋址基址加變址尋址二地址二地址 R M三地址三地址 R M基址尋址基址尋址二地址二地址 M M 基址尋址基址尋址基址尋址基址尋址立即數(shù)立即數(shù) M4

33、. Intel 8086(1) 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng)(2) 地址格式地址格式1 6 個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)MOV WORD PTR0204, 0138H 6 字節(jié)字節(jié)INC AX 1 字節(jié)字節(jié)一地址一地址NOP 1 字節(jié)字節(jié)CALL段內(nèi)調(diào)用段內(nèi)調(diào)用 3 字節(jié)字節(jié)零地址零地址 5 字節(jié)字節(jié)段間調(diào)用段間調(diào)用寄存器寄存器 寄存器寄存器寄存器寄存器 立即數(shù)立即數(shù)寄存器寄存器 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器ADD AX，BX 2 字節(jié)字節(jié)ADD AX，3048H 4 字節(jié)字節(jié)ADD AX，3048H 3 字節(jié)字節(jié)二地址二地址CALL一、一、RISC 的產(chǎn)生和發(fā)展的產(chǎn)生和發(fā)展 80 20 規(guī)律規(guī)律 典型程序中典型程序中 80% 的語(yǔ)句僅

34、僅使的語(yǔ)句僅僅使 用處理機(jī)中用處理機(jī)中 20% 的指令的指令 執(zhí)行頻度高的簡(jiǎn)單指令，因復(fù)雜指令執(zhí)行頻度高的簡(jiǎn)單指令，因復(fù)雜指令 的存在，執(zhí)行速度無(wú)法提高的存在，執(zhí)行速度無(wú)法提高RISC（Reduced Instruction Set Computer）CISC（Complex Instruction Set Computer） RISC技術(shù)技術(shù) 能否用能否用 20% 的簡(jiǎn)單指令組合不常用的的簡(jiǎn)單指令組合不常用的 80% 的指令功能的指令功能？二、二、RISC 的主要特征的主要特征 選用使用頻率較高的一些選用使用頻率較高的一些 簡(jiǎn)單指令簡(jiǎn)單指令 復(fù)雜指令的功能由簡(jiǎn)單指令來(lái)組合復(fù)雜指令的功能由簡(jiǎn)單

35、指令來(lái)組合 指令指令 長(zhǎng)度固定長(zhǎng)度固定 只有只有 LOAD / STORE 指令訪存指令訪存 流水技術(shù)流水技術(shù) 一個(gè)時(shí)鐘周期一個(gè)時(shí)鐘周期 內(nèi)完成一條指令內(nèi)完成一條指令 組合邏輯組合邏輯 實(shí)現(xiàn)控制器實(shí)現(xiàn)控制器 多個(gè)多個(gè) 通用通用 寄存器寄存器 采用采用 優(yōu)化優(yōu)化 的的 編譯編譯 程序程序 主要特征對(duì)比主要特征對(duì)比 CISCRISC指令系統(tǒng)指令系統(tǒng)復(fù)雜，龐大復(fù)雜，龐大簡(jiǎn)單，精簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，精簡(jiǎn)指令數(shù)目指令數(shù)目一般大于一般大于200一般小于一般小于100指令格式尋址方式指令格式尋址方式一般大于一般大于4一般小于一般小于4指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng)不固定不固定等長(zhǎng)等長(zhǎng)可訪存指令可訪存指令不加限制不加限制只有只有LOA

36、D/STORE各種指令各種指令使用頻率相差很大使用頻率相差很大相差不大相差不大指令執(zhí)行時(shí)間指令執(zhí)行時(shí)間相差很大相差很大多數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)完成多數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)完成優(yōu)化編譯實(shí)現(xiàn)優(yōu)化編譯實(shí)現(xiàn)很難很難較容易較容易程序源代碼程序源代碼長(zhǎng)度較短長(zhǎng)度較短較長(zhǎng)較長(zhǎng)控制器實(shí)現(xiàn)方式控制器實(shí)現(xiàn)方式大多數(shù)為微程序控制大多數(shù)為微程序控制大多數(shù)為硬布線控制大多數(shù)為硬布線控制軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間較短較短較長(zhǎng)較長(zhǎng)（一）單項(xiàng)選擇題（一）單項(xiàng)選擇題1.指令系統(tǒng)采用不同尋址方式的目的是指令系統(tǒng)采用不同尋址方式的目的是 B 。A. 實(shí)現(xiàn)存貯程序和程序控制；實(shí)現(xiàn)存貯程序和程序控制；B. 縮短指令長(zhǎng)度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈

37、活性；縮短指令長(zhǎng)度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性；C. 可直接訪問(wèn)外存；可直接訪問(wèn)外存；D. 提供擴(kuò)展操作碼的可能并降低指令譯碼的難度；提供擴(kuò)展操作碼的可能并降低指令譯碼的難度；2.以下四種類型指令中，執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)的是以下四種類型指令中，執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)的是 C 。A. RR型指令型指令 B. RS型指令型指令 C. SS型指令型指令 D. 程序控制指令程序控制指令3.指令周期是指指令周期是指 C 。 A. CPU從主存取出一條指令的時(shí)間從主存取出一條指令的時(shí)間B. CPU執(zhí)行一條指令的時(shí)間執(zhí)行一條指令的時(shí)間 C. CPU從主存取出一條指令加上從主存取出一條指令加上CPU執(zhí)行這條指令的時(shí)間執(zhí)行這條

38、指令的時(shí)間 D. 時(shí)鐘周期時(shí)間時(shí)鐘周期時(shí)間 484.變址尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于變址尋址方式中，操作數(shù)的有效地址等于 C 。A. 基值寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量）基值寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量）B. 堆棧指示器內(nèi)容加上形式地址（位移量）堆棧指示器內(nèi)容加上形式地址（位移量）C. 變址寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量）變址寄存器內(nèi)容加上形式地址（位移量）D. 程序記數(shù)器內(nèi)容加上形式地址（位移量）程序記數(shù)器內(nèi)容加上形式地址（位移量）5.寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)處在寄存器間接尋址方式中，操作數(shù)處在 B 。A. 通用寄存器通用寄存器 B. 主存單元主存單元 C. 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器

39、D. 堆棧堆棧6.在指令格式中采用擴(kuò)展碼的設(shè)計(jì)方案是為了在指令格式中采用擴(kuò)展碼的設(shè)計(jì)方案是為了 C 。A. 減少指令字長(zhǎng)度減少指令字長(zhǎng)度 B. 增加指令字長(zhǎng)度增加指令字長(zhǎng)度 C. 保持指令字長(zhǎng)度不變而增加指令操作的數(shù)量保持指令字長(zhǎng)度不變而增加指令操作的數(shù)量 D. 保持指令字長(zhǎng)度不變而增加尋址空間保持指令字長(zhǎng)度不變而增加尋址空間7. 條件轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行時(shí)所依據(jù)的條件來(lái)自條件轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行時(shí)所依據(jù)的條件來(lái)自 B 。 A. 指令寄存器指令寄存器 B. 標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器 C. 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器 D. 地址寄存器地址寄存器498. CPU中的程序計(jì)數(shù)器中的程序計(jì)數(shù)器PC中存放的是中存放的是 B 。A

40、. 指令指令 B. 指令地址指令地址 C. 操作數(shù)操作數(shù) D. 操作數(shù)地址操作數(shù)地址9. 擴(kuò)展操作碼是擴(kuò)展操作碼是 D 。A. 操作碼字段外輔助操作字段的代碼操作碼字段外輔助操作字段的代碼 B. 操作碼字段中用來(lái)進(jìn)行指令分類的代碼操作碼字段中用來(lái)進(jìn)行指令分類的代碼C. 指令格式中不同字段設(shè)置的操作碼指令格式中不同字段設(shè)置的操作碼D. 操作碼的長(zhǎng)度隨地址數(shù)的減少而增加操作碼的長(zhǎng)度隨地址數(shù)的減少而增加,不同的地址數(shù)指令可以有不同的操不同的地址數(shù)指令可以有不同的操作碼長(zhǎng)度作碼長(zhǎng)度10. 為了縮短指令中某個(gè)地址段的位數(shù)為了縮短指令中某個(gè)地址段的位數(shù),有效的方法是采用有效的方法是采用 D 。 A. 立即

41、尋址立即尋址 B. 變址尋址變址尋址 C. 間接尋址間接尋址 D.寄存器尋址寄存器尋址11. 零地址指令的操作數(shù)一般隱含在零地址指令的操作數(shù)一般隱含在 C 。A. 磁盤中磁盤中 B. 磁帶中磁帶中 C. 寄存器中寄存器中 D. 光盤中光盤中5012. 假設(shè)寄存器中假設(shè)寄存器中R中的數(shù)值為中的數(shù)值為200,主存地址為主存地址為200和和300的地址單元中存放的的地址單元中存放的內(nèi)容分別是內(nèi)容分別是300和和400,則則 D 方式下訪問(wèn)到的操作數(shù)是方式下訪問(wèn)到的操作數(shù)是200。A. 立即尋址立即尋址 B.寄存器間接尋址寄存器間接尋址(R) C.存儲(chǔ)器間接尋址存儲(chǔ)器間接尋址(200) D.寄存器尋址

42、寄存器尋址13. 在控制器中在控制器中,必須有一個(gè)部件能提供指令在內(nèi)存中的地址必須有一個(gè)部件能提供指令在內(nèi)存中的地址,服務(wù)于讀取指令服務(wù)于讀取指令,并接收下條準(zhǔn)備執(zhí)行的指令地址并接收下條準(zhǔn)備執(zhí)行的指令地址,這個(gè)部件是這個(gè)部件是 C 。A. IP B. IR C. PC D. AR14. 程序計(jì)數(shù)器和指令寄存器的位數(shù)各取決于程序計(jì)數(shù)器和指令寄存器的位數(shù)各取決于 B 。A機(jī)器字長(zhǎng)，存儲(chǔ)器的容量機(jī)器字長(zhǎng)，存儲(chǔ)器的容量 B. 存儲(chǔ)器的容量，指令字長(zhǎng)存儲(chǔ)器的容量，指令字長(zhǎng)C指令字長(zhǎng)，機(jī)器字長(zhǎng)指令字長(zhǎng)，機(jī)器字長(zhǎng) D地址總線寬度，存儲(chǔ)容量地址總線寬度，存儲(chǔ)容量15ADD R0，R1 加法指令按操作數(shù)的個(gè)數(shù)分

43、，屬于加法指令按操作數(shù)的個(gè)數(shù)分，屬于 B 。A單操作數(shù)單操作數(shù) B雙操作數(shù)雙操作數(shù) C無(wú)操作數(shù)無(wú)操作數(shù) D多操作數(shù)多操作數(shù) 16 基址尋址中，操作數(shù)的有效地址基址尋址中，操作數(shù)的有效地址 A 。A 基址寄存器內(nèi)容加上形式地址（偏移量）基址寄存器內(nèi)容加上形式地址（偏移量） B 堆棧指示器內(nèi)容加上形式地址堆棧指示器內(nèi)容加上形式地址C 變址寄存器內(nèi)容加上形式地址變址寄存器內(nèi)容加上形式地址 D 程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加上形式地址程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加上形式地址17控制器的指令部件是指控制器的指令部件是指 A 。A. 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器、指令寄存器IR和指令譯碼器和指令譯碼器IDB. 微程序控制器微

44、程序控制器 C. 程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字PSW、指令寄存器、指令寄存器IR和指令譯碼器和指令譯碼器ID52（二）綜合應(yīng)用題（二）綜合應(yīng)用題531指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？指令和數(shù)據(jù)都存于存儲(chǔ)器中，計(jì)算機(jī)如何區(qū)分它們？ 【解解】 通常完成一條指令可分為取指階段和執(zhí)行階段。在取指通常完成一條指令可分為取指階段和執(zhí)行階段。在取指階段通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器可將指令取出；在執(zhí)行階段通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)階段通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器可將指令取出；在執(zhí)行階段通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器可將操作數(shù)取出。這樣，雖然指令和數(shù)據(jù)都是以器可將操作數(shù)取出。這樣，雖然指令和數(shù)據(jù)都是以0、1代碼形代碼形式存在存儲(chǔ)器中，但式存在存儲(chǔ)器中，但CPU可

45、以判斷出在取指階段訪問(wèn)存儲(chǔ)器取出可以判斷出在取指階段訪問(wèn)存儲(chǔ)器取出的的0、l代碼是指令；在執(zhí)行階段訪存取出的代碼是指令；在執(zhí)行階段訪存取出的0、l代碼是數(shù)據(jù)。代碼是數(shù)據(jù)。 例如，完成例如，完成ADD M指令需兩次訪存：第一次訪存是取指階段，指令需兩次訪存：第一次訪存是取指階段，CPU根據(jù)根據(jù)PC給出的地址取出指令；第二次訪存是執(zhí)行階段，給出的地址取出指令；第二次訪存是執(zhí)行階段，CPU根據(jù)存于根據(jù)存于IR的指令中的指令中M給出的地址取出操作數(shù)?？梢?jiàn)，給出的地址取出操作數(shù)。可見(jiàn)，CPU就是就是根據(jù)取指階段和執(zhí)行階段的訪存性質(zhì)不同來(lái)區(qū)分指令和數(shù)據(jù)的。根據(jù)取指階段和執(zhí)行階段的訪存性質(zhì)不同來(lái)區(qū)分指令和數(shù)

46、據(jù)的。 2. 以加法指令以加法指令A(yù)DD M（M為主存地址）為例，寫(xiě)出完為主存地址）為例，寫(xiě)出完成該指令的信息流程（從取指令開(kāi)始）。成該指令的信息流程（從取指令開(kāi)始）。 【解解】 指令指令A(yù)DD M的真實(shí)含義是將地址為的真實(shí)含義是將地址為M的存儲(chǔ)單的存儲(chǔ)單元中的加數(shù)取出并送至運(yùn)算器中。然后和存放在運(yùn)算器元中的加數(shù)取出并送至運(yùn)算器中。然后和存放在運(yùn)算器的被加數(shù)通過(guò)的被加數(shù)通過(guò)ALU(算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯部件)相加，結(jié)果仍放在運(yùn)算相加，結(jié)果仍放在運(yùn)算器中。設(shè)運(yùn)算器中器中。設(shè)運(yùn)算器中Acc存放被加數(shù)，存放被加數(shù)，X存放加數(shù)，求和結(jié)存放加數(shù)，求和結(jié)果存放在果存放在Acc中。故完成中。故完成ADD M

47、指令的信息流程為指令的信息流程為: 取取 指指 令令 PC MAR M MDR IR 分析指令分析指令 OP(IR) AU 執(zhí)行指令執(zhí)行指令 Ad(IR) MAR M MDR X Acc ALU，同時(shí)，同時(shí)X ALU ALU ACC543 設(shè)主存儲(chǔ)器容量為設(shè)主存儲(chǔ)器容量為64K32位，并且指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)位，并且指令字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)三者相等。寫(xiě)出器字長(zhǎng)三者相等。寫(xiě)出MAR、MDR和通用寄存器和通用寄存器X的位數(shù)，并指的位數(shù)，并指出哪些寄存器之間有信息通路。出哪些寄存器之間有信息通路。 【解解】 由主存容量為由主存容量為64K32位得位得216=64K，故，故MAR為為16位，位，

48、MDR為為32位。位。 因指令字長(zhǎng)因指令字長(zhǎng)=存儲(chǔ)字長(zhǎng)存儲(chǔ)字長(zhǎng)=機(jī)器字長(zhǎng)，則機(jī)器字長(zhǎng)，則IR、Acc、X均為均為32位。位。 寄存器之間的信息通路有寄存器之間的信息通路有: PC MAR Ad(IR) MAR MDR IR 取數(shù)取數(shù)MDR Acc，存數(shù)，存數(shù)Acc MDR MDR X55 4 4. . 設(shè)某指令為定長(zhǎng)設(shè)某指令為定長(zhǎng)1212位，其中每個(gè)地址段位，其中每個(gè)地址段3 3位，試提出位，試提出一種擴(kuò)充操作碼的分配方案，使其指令系統(tǒng)具有一種擴(kuò)充操作碼的分配方案，使其指令系統(tǒng)具有4 4條三條三地址指令，地址指令，8 8條二地址指令，條二地址指令，180180條單地址指令。條單地址指令。56答

49、：三地址指令：答：三地址指令：0 000 xxx xxx xxx00 xxx xxx xxx . . 0 011 xxx xxx xxx11 xxx xxx xxx 二地址指令：二地址指令：100100 000 xxx xxx 000 xxx xxx . . 100100 111 xxx xxx 111 xxx xxx 一地址指令：一地址指令：1 101 000 000 xxx01 000 000 xxx . . 1 111 110 011 xxx11 110 011 xxx 其中：操作碼最高位為其中：操作碼最高位為0 0是三地址擴(kuò)展碼，操作碼是三地址擴(kuò)展碼，操作碼為為100100是二地址擴(kuò)展

50、碼，操作碼最高位為是二地址擴(kuò)展碼，操作碼最高位為1 1是一地是一地址擴(kuò)展碼。址擴(kuò)展碼。575. 5. 若某計(jì)算機(jī)要求有如下形式的指令：三地址指令若某計(jì)算機(jī)要求有如下形式的指令：三地址指令4 4條，單地址指令條，單地址指令254254條，零地址指令條，零地址指令1616條條( (不要求有二不要求有二地址指令地址指令) )。設(shè)指令字長(zhǎng)為。設(shè)指令字長(zhǎng)為1212位，每個(gè)地址碼長(zhǎng)為位，每個(gè)地址碼長(zhǎng)為3 3位，位，試用擴(kuò)展操作碼為其編碼。試用擴(kuò)展操作碼為其編碼。58解：在三地址指令中三個(gè)地址字段占解：在三地址指令中三個(gè)地址字段占3 33 = 93 = 9位。位。剩下剩下12-9=312-9=3位作為操作碼

51、，四條指令的操作碼分位作為操作碼，四條指令的操作碼分別為別為0 00000、0 00101、0 01010、0 01111。最高位為。最高位為0 0，是三地址，是三地址標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)。 在單地址指令中，操作碼可以擴(kuò)展到在單地址指令中，操作碼可以擴(kuò)展到12-3=912-3=9位，其中前位，其中前3 3位的代碼是上述四個(gè)操作碼以外的位的代碼是上述四個(gè)操作碼以外的4 4個(gè)編碼，即首位為個(gè)編碼，即首位為1 1。編碼范圍是。編碼范圍是1 1xxxxxxxxxxxxxxxx。共共有有2 28 8=256=256個(gè)編碼，取其前個(gè)編碼，取其前254254個(gè)，個(gè)，1 100000000000000001 11111

52、110111111101。剩下。剩下2 2個(gè)作為擴(kuò)展用。個(gè)作為擴(kuò)展用。 對(duì)于零地址指令，全部對(duì)于零地址指令，全部1212位指令代碼都是操位指令代碼都是操作碼，其中前作碼，其中前9 9位剩下位剩下2 2個(gè)編碼與后個(gè)編碼與后3 3位的位的8 8個(gè)編碼個(gè)編碼正好構(gòu)成正好構(gòu)成1616個(gè)操作碼。個(gè)操作碼。1111111111111111是零地址擴(kuò)展標(biāo)識(shí)位。是零地址擴(kuò)展標(biāo)識(shí)位。59 三種指令的編碼結(jié)果：三種指令的編碼結(jié)果：606. 6. 假設(shè)某機(jī)器指令系統(tǒng)指令定長(zhǎng)假設(shè)某機(jī)器指令系統(tǒng)指令定長(zhǎng)1212位，其中每個(gè)地址段位，其中每個(gè)地址段3 3位，試提出一種擴(kuò)充操作碼的分配方案，使其指令系統(tǒng)具位，試提出一種擴(kuò)充

53、操作碼的分配方案，使其指令系統(tǒng)具有有4 4條三地址指令，條三地址指令，8 8條二地址指令，條二地址指令，180180條單地址指令。條單地址指令。答：三地址指令：答：三地址指令：0 000 xxx xxx xxx00 xxx xxx xxx . . 0 011 xxx xxx xxx11 xxx xxx xxx 二地址指令：二地址指令：100100 000 xxx xxx 000 xxx xxx . . 100100 111 xxx xxx 111 xxx xxx 一地址指令：一地址指令：1 101 000 000 xxx01 000 000 xxx . . 1 111 110 011 xxx1

54、1 110 011 xxx 其中：操作碼最高位為其中：操作碼最高位為0 0是三地址擴(kuò)展碼，操作碼為是三地址擴(kuò)展碼，操作碼為100100是是二地址擴(kuò)展碼，操作碼最高位為二地址擴(kuò)展碼，操作碼最高位為1 1是一地址擴(kuò)展碼。是一地址擴(kuò)展碼。617. 指令字長(zhǎng)指令字長(zhǎng)16位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼長(zhǎng)位，每個(gè)操作數(shù)的地址碼長(zhǎng)6位，指令位，指令分為無(wú)操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作分為無(wú)操作數(shù)、單操作數(shù)和雙操作數(shù)三類。若雙操作數(shù)指令有數(shù)指令有K條，無(wú)操作數(shù)指令有條，無(wú)操作數(shù)指令有L條，問(wèn)單操作數(shù)最多條，問(wèn)單操作數(shù)最多可能有多少條？可能有多少條？62 解：考慮到雙操作數(shù)時(shí)的情況操作碼的位數(shù)只能解：考慮到雙

55、操作數(shù)時(shí)的情況操作碼的位數(shù)只能有有4位即位即16-6-6=4位。位。 在沒(méi)有無(wú)操作數(shù)指令時(shí)，單操作數(shù)指令最多可為：在沒(méi)有無(wú)操作數(shù)指令時(shí)，單操作數(shù)指令最多可為： M=(24-K)*26條條 在有無(wú)操作數(shù)指令在有無(wú)操作數(shù)指令L條時(shí)，單操作數(shù)指令最多可為：條時(shí)，單操作數(shù)指令最多可為： M=(24-K)*26條條-L/ 26條條 如題中改為有單操作數(shù)指令如題中改為有單操作數(shù)指令M條，求無(wú)操作數(shù)最多條，求無(wú)操作數(shù)最多可能有多少條？其他條件不變?？赡苡卸嗌贄l？其他條件不變。 解：解：L=(24-K)*26-M 26條條63 8. 一種兩地址（寄存器一種兩地址（寄存器R與存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器S）RS型指令的結(jié)構(gòu)如

56、下所示，型指令的結(jié)構(gòu)如下所示，其中其中I為間接尋址標(biāo)志位，為間接尋址標(biāo)志位，X為尋址模式字段，為尋址模式字段，D位偏移量字段。位偏移量字段。通過(guò)通過(guò)I, X, D的組合，可構(gòu)成下表所示的尋址方式?？蓪?xiě)出六種尋的組合，可構(gòu)成下表所示的尋址方式。可寫(xiě)出六種尋址方式的名稱。址方式的名稱。 6位位 4位位 1位位 2位位 16位位 尋址方式表尋址方式表64OP- 通用寄存器通用寄存器 I X 偏移量偏移量D 為變址寄存器為變址寄存器 R3為通用寄存器為通用寄存器為基址寄存器為基址寄存器E=DE=D（）（）（）（）（）（）（）（）（）（） 0 0 0 0 0 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) 說(shuō)說(shuō) 明明有效地址