計(jì)算機(jī)組成原理第七章指令系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)組成原理第七章指令系統(tǒng)一、考試范圍（一）指令格式基本格式；定長操作碼指令格式；擴(kuò)展操作碼指令格式。（二）指令的尋址方式有效地址的概念；數(shù)據(jù)尋址和指令尋址；常見尋址方式。（三）CISC和RISC的概念第2頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二、復(fù)習(xí)要點(diǎn)1）理解指令的基本格式、定長與擴(kuò)展操作碼格式。2）掌握指令尋址方式的基本概念、常見尋址方式及其有效地址的計(jì)算。3）了解CISC和RISC的基本概念第3頁,共68頁，2024年2月25日，星期天指令是指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行某項(xiàng)運(yùn)算或處理功能的命令，一臺計(jì)算機(jī)支持的全部指令構(gòu)成這臺計(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、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)一臺計(jì)算機(jī)的基本依據(jù)。指令系統(tǒng)的評價(jià)：1）完備性指令齊全，編程方便2）高效性程序占內(nèi)存空間少，運(yùn)行速度快3）規(guī)則性指令和數(shù)據(jù)使用規(guī)則統(tǒng)一簡單，易學(xué)易記4）兼容性同一系列機(jī)器，程序向上兼容7.1機(jī)器指令第4頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7.1機(jī)器指令一、指令的一般格式操作碼字段

地址碼字段1.操作碼反映機(jī)器做什么操作(3)擴(kuò)展操作碼技術(shù)（1）定長碼指令系統(tǒng)中，所有指令OP碼長度相等優(yōu)點(diǎn)：規(guī)則性好，編譯效率高缺點(diǎn)：指令平均長度長（占空間大，執(zhí)行速度低）。（2）變長碼操作碼長度不等（復(fù)雜長，簡單短）優(yōu)點(diǎn)：指令平均長度短缺點(diǎn)：規(guī)則性差，編譯效率低第5頁,共68頁，2024年2月25日，星期天操作碼的長度隨地址數(shù)的減少而增加OPA1A2A3000000011110…A1A1A1…A2A2A2…A3A3A3…A2A2A2…A3A3A3…111111111111…000000011110…111111111111…111111111111…111111111111…000000011111…111111111111…111111111111…A3A3A3…000000011110…4位操作碼8位操作碼12位操作碼16位操作碼15條三地址指令15條二地址指令15條一地址指令16條零地址指令7.1機(jī)器指令第6頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2.地址碼(1)四地址(2)三地址OPA1A2A3A486666A1

第一操作數(shù)地址A2

第二操作數(shù)地址A3

結(jié)果的地址A4

下一條指令地址若PC代替A4(A1)OP(A2)A38888OPA1A2A3(A1)OP(A2)A34次訪存4次訪存尋址范圍26=64尋址范圍28=256若A3用A1或A2代替設(shè)指令字長為32位操作碼固定為8位7.1機(jī)器指令第7頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(3)二地址OPA1A281212或4次訪存若ACC代替A1（或A2）若結(jié)果存于ACC(4)一地址(5)零地址OPA1824無地址碼(ACC)OP(A1)ACC2次訪存尋址范圍212=4K尋址范圍224=16M3次訪存7.1機(jī)器指令(A1)OP(A2)A1微型機(jī)(A1)OP(A2)A2小型機(jī)第8頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二、指令字長指令字長決定于操作碼的長度指令字長=存儲(chǔ)字長2.指令字長可變操作數(shù)地址的長度操作數(shù)地址的個(gè)數(shù)1.指令字長固定按字節(jié)的倍數(shù)變化7.1機(jī)器指令8n第9頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7.1機(jī)器指令舉例：1、假設(shè)指令字長為16位，操作數(shù)的地址碼為6位，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P種，一地址指令有Q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X種，零地址指令有Y種，則一地址指令最多有幾種？解：（1）24-P-Q（2）設(shè)一地址指令有Z種，則[(24-X)×26-Z]×26=Y∴Z=(24-X)×26-Y×2-6第10頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2、某計(jì)算機(jī)指令字長為16位，采用R-R尋址方式，共有16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)指令系統(tǒng)。7.1機(jī)器指令第11頁,共68頁，2024年2月25日，星期天OPA1A2A34位4位4位4位OP…15條三地址指令0000XXXXYYYYZZZZ1110XXXXYYYYZZZZ1111…15條二地址指令11110000XXXXYYYY11111110XXXXYYYY11111111…15條一地址指令111111110000XXXX111111111110XXXX111111111111…16條零地址指令11111111111100001111111111111111擴(kuò)展標(biāo)志擴(kuò)展標(biāo)志擴(kuò)展標(biāo)志OPA1A2OPA1指令操作碼擴(kuò)展17.1機(jī)器指令第12頁,共68頁，2024年2月25日，星期天指令操作碼擴(kuò)展2：0000XXXXYYYYZZZZ1110XXXXYYYYZZZZ1111

11100000XXXX1111

11101111XXXX1111111111110000111111111111111116條零地址指令1111

0000XXXXYYYY1111

1101XXXXYYYY1111

1111

0000XXXX1111

1111

1110XXXX15條三地址指令14條二地址指令16條一地址指令15條一地址指令317.1機(jī)器指令第13頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7.2操作數(shù)類型和操作種類一、操作數(shù)類型地址數(shù)字字符邏輯數(shù)無符號整數(shù)定點(diǎn)數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、十進(jìn)制數(shù)ASCII邏輯運(yùn)算二、數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中的存放方式字地址為低字節(jié)地址字地址為高字節(jié)地址37621540字地址04低字節(jié)04512673字地址04低字節(jié)（小端方式）（大端方式）第14頁,共68頁，2024年2月25日，星期天4字節(jié)32位存儲(chǔ)器字地址0字地址4半字地址8半字地址10半字地址12字節(jié)地址15半字地址22字節(jié)地址14字節(jié)地址19字節(jié)地址18字節(jié)地址16字節(jié)地址17字節(jié)地址20字節(jié)地址21地址048121620在數(shù)據(jù)對準(zhǔn)邊界存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)中，對于以二進(jìn)制表示的存儲(chǔ)地址來說，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。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。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。存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存放（存儲(chǔ)字長為32位）7.2操作數(shù)類型和操作種類第15頁,共68頁，2024年2月25日，星期天32位、4個(gè)字節(jié)地址048字節(jié)半字的一半一字的3/4半字

有的計(jì)算機(jī)不要求對準(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，并且有可能導(dǎo)致訪問次數(shù)增加。例如存儲(chǔ)一個(gè)字，則需要2個(gè)存儲(chǔ)周期。半字另一半一字的1/4半字7.2操作數(shù)類型和操作種類第16頁,共68頁，2024年2月25日，星期天三、操作類型1.

數(shù)據(jù)傳送源目的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)器置“1”，清“0”2.算術(shù)邏輯操作加、減、乘、除、增1、減1、求補(bǔ)、浮點(diǎn)運(yùn)算、十進(jìn)制運(yùn)算與、或、非、異或、位操作、位測試、位清除、位求反如8086MOVESTORELOADMOVEPUSHPOP例如MOVEMOVEADDSUBMULDIVINCDECCMPNEGAAAAASAAMAADANDORNOTXORTEST7.2操作數(shù)類型和操作種類第17頁,共68頁，2024年2月25日，星期天3.移位操作算術(shù)移位4.轉(zhuǎn)移(1)無條件轉(zhuǎn)移JMP(2)條件轉(zhuǎn)移結(jié)果為零轉(zhuǎn)（Z=1）

JZ結(jié)果溢出轉(zhuǎn)（O=1）JO結(jié)果有進(jìn)位轉(zhuǎn)（C=1）JC跳過一條指令SKP循環(huán)移位（帶進(jìn)位和不帶進(jìn)位）如300…305306307SKPDZD=0則跳邏輯移位完成觸發(fā)器7.2操作數(shù)類型和操作種類第18頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(3)調(diào)用和返回CALLSUB1.........CALLSUB2…...CALLSUB2…RETURNRETURN......主程序地址200021002101子程序SUB1240025002501256025612700主存空間分配程序執(zhí)行流程子程序SUB27.2操作數(shù)類型和操作種類第19頁,共68頁，2024年2月25日，星期天INAX,nOUTDX,ALOUTn,AXOUTDX,AX(4)陷阱（Trap）與陷阱指令意外事故的中斷設(shè)置供用戶使用的陷阱指令如8086INTTYPE軟中斷提供給用戶使用的陷阱指令，完成系統(tǒng)調(diào)用5.輸入輸出一般不提供給用戶直接使用

在出現(xiàn)事故時(shí)，由CPU自動(dòng)產(chǎn)生并執(zhí)行（隱指令）INAL,DXINAX,DX入端口地址CPU的寄存器出CPU的寄存器端口地址如如INAL,nOUTn,AL7.2操作數(shù)類型和操作種類第20頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7.3尋址方式尋址方式

確定本條指令的操作數(shù)地址下一條欲執(zhí)行指令的指令地址指令尋址數(shù)據(jù)尋址尋址方式第21頁,共68頁，2024年2月25日，星期天一、指令尋址順序(PC)+1PC跳躍由轉(zhuǎn)移指令指出LDA1000ADD1001DEC1200JMP7LDA2000SUB2001INCSTA2500LDA1100...0123456789PC+1指令地址尋址方式指令地址指令順序?qū)ぶ?順序?qū)ぶ?順序?qū)ぶ?跳躍尋址7順序?qū)ぶ?7.3尋址方式第22頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二、數(shù)據(jù)尋址形式地址指令字中的地址有效地址操作數(shù)的真實(shí)地址約定

指令字長=存儲(chǔ)字長=機(jī)器字長1.立即尋址指令執(zhí)行階段不訪存

A的位數(shù)限制了立即數(shù)的范圍形式地址A操作碼尋址特征OP#A立即尋址特征立即數(shù)可正可負(fù)補(bǔ)碼形式地址A就是操作數(shù)7.3尋址方式第23頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2.直接尋址EA=A操作數(shù)主存尋址特征LDAAAACC執(zhí)行階段訪問一次存儲(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7.3尋址方式第24頁,共68頁，2024年2月25日，星期天3.隱含尋址操作數(shù)地址隱含在操作碼中ADDA操作數(shù)主存尋址特征AACC暫存ALU另一個(gè)操作數(shù)隱含在ACC中如8086MUL指令被乘數(shù)隱含在AX（16位）或AL（8位）中MOVS指令源操作數(shù)的地址隱含在SI中目的操作數(shù)的地址隱含在DI中指令字中少了一個(gè)地址字段，可縮短指令字長7.3尋址方式第25頁,共68頁，2024年2月25日，星期天4.間接尋址EA=（A）有效地址由形式地址間接提供OPA尋址特征AEA主存EAA1EAA1主存EA10執(zhí)行指令階段2次訪存可擴(kuò)大尋址范圍便于編制程序OPA尋址特征A一次間址多次間址操作數(shù)操作數(shù)多次訪存7.3尋址方式第26頁,共68頁，2024年2月25日，星期天………子程序主程序…8081201202轉(zhuǎn)子程序轉(zhuǎn)子程序間接尋址編程舉例(A)=81(A)=202……@間址特征JMP@A…

……………

…………7.3尋址方式第27頁,共68頁，2024年2月25日，星期天5.寄存器尋址EA=Ri執(zhí)行階段不訪存，只訪問寄存器，執(zhí)行速度快OPRi尋址特征寄存器個(gè)數(shù)有限，可縮短指令字長操作數(shù)………………R0RiRn寄存器有效地址即為寄存器編號7.3尋址方式第28頁,共68頁，2024年2月25日，星期天EA=(Ri

)6.寄存器間接尋址

有效地址在寄存器中，操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，執(zhí)行階段訪存操作數(shù)主存OPRi尋址特征

便于編制循環(huán)程序地址………………R0RiRn寄存器有效地址在寄存器中7.3尋址方式第29頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7.基址尋址(1)采用專用寄存器作基址寄存器EA=(BR)+ABR為基址寄存器OPA操作數(shù)主存尋址特征ALUBR

可擴(kuò)大尋址范圍

便于程序搬家

BR內(nèi)容由操作系統(tǒng)或管理程序確定

在程序的執(zhí)行過程中BR內(nèi)容不變，形式地址A可變7.3尋址方式第30頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(2)采用通用寄存器作基址寄存器操作數(shù)主存尋址特征ALUOPR0AR0

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通用寄存器R0Rn-1R1…基址寄存器的內(nèi)容由操作系統(tǒng)確定在程序的執(zhí)行過程中R0內(nèi)容不變，形式地址A可變7.3尋址方式第31頁,共68頁，2024年2月25日，星期天8.變址尋址EA=(IX)+AOPA操作數(shù)主存尋址特征ALUIX可擴(kuò)大尋址范圍便于處理數(shù)組問題

IX的內(nèi)容由用戶給定IX為變址寄存器（專用）在程序的執(zhí)行過程中IX內(nèi)容可變，形式地址A不變通用寄存器也可以作為變址寄存器7.3尋址方式第32頁,共68頁，2024年2月25日，星期天例設(shè)數(shù)據(jù)塊首地址為D，求N

個(gè)數(shù)的平均值直接尋址變址尋址LDADADDD+1ADDD+2……ADDD+(N-1)DIV#NSTAANSLDA#0LDX#0INXCPX#NBNEMDIV#NSTAANS共N+2

條指令共8條指令A(yù)DDX,DMX為變址寄存器D為形式地址(X)和#N

比較(X)+1X結(jié)果不為零則轉(zhuǎn)7.3尋址方式第33頁,共68頁，2024年2月25日，星期天9.相對尋址EA=(PC)+AA是相對于當(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)的尋址范圍程序浮動(dòng)

廣泛用于轉(zhuǎn)移指令操作數(shù)尋址特征ALUOPA相對距離A1000PC……主存1000AOP7.3尋址方式第34頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(1)相對尋址舉例M

隨程序所在存儲(chǔ)空間的位置不同而不同EA=(M+3)–3=M–3*LDA#0LDX#0ADDX,DINXCPX#NBNE

MDIV#NSTAANSMM+1M+2M+3而指令BNE

與指令A(yù)DDX,D

相對位移量不變–3*

指令BNE操作數(shù)的有效地址為–3*

相對尋址特征*7.3尋址方式第35頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(2)按字節(jié)尋址的相對尋址舉例OP位移量2000H2008H8JMP*+8OP06H2000H2008H8設(shè)當(dāng)前指令地址PC=2000H轉(zhuǎn)移后的目的地址為

2008H因?yàn)槿〕鯦MP

*+8

后PC=2002H二字節(jié)指令故JMP

*+8

指令的第二字節(jié)為2008H-2002H=6H7.3尋址方式第36頁,共68頁，2024年2月25日，星期天10.堆棧尋址(1)堆棧的特點(diǎn)堆棧硬堆棧軟堆棧多個(gè)寄存器指定的存儲(chǔ)空間先進(jìn)后出（一個(gè)入出口）棧頂?shù)刂酚蒘P

指出–11FFFH+12000H進(jìn)棧（SP）–1SP出棧（SP）+1SP棧頂棧底2000HSP2000H……1FFFHSP1FFFH棧頂棧底進(jìn)棧出棧1FFFH棧頂2000H棧頂7.3尋址方式第37頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(2)堆棧尋址舉例15200HACCSPX棧頂200H棧底主存151FFHACCSP15棧頂200H棧底主存X1FFHPUSHA前PUSHA后POPA前POPA后Y1FFHACCSPX棧頂200H棧底主存151FFH15200HACCSP棧頂200H棧底主存X157.3尋址方式第38頁,共68頁，2024年2月25日，星期天(3)SP的修改與主存編址方法有關(guān)①按字編址進(jìn)棧出棧（SP）–1SP（SP）+1SP②按字節(jié)編址存儲(chǔ)字長16位進(jìn)棧出棧（SP）–2SP（SP）+2SP存儲(chǔ)字長32位進(jìn)棧出棧（SP）–4SP（SP）+4SP7.3尋址方式第39頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7.4指令格式舉例一、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)的兼容性（向上兼容）2.其他因素操作類型數(shù)據(jù)類型指令格式包括指令個(gè)數(shù)及操作的難易程度指令字長、操作碼位數(shù)尋址方式寄存器個(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)展操作碼第40頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二、指令格式舉例1.PDP–8指令字長固定12位操作碼間

頁地址碼訪存類指令0235411寄存器類指令111輔助操作碼02311I/O類指令110設(shè)備操作碼02311987.4指令格式舉例第41頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2.PDP–11源地址OP4661616目的地址存儲(chǔ)器地址1存儲(chǔ)器地址2OP10616目的地址存儲(chǔ)器地址目的地址466源地址OP106目的地址OP–CODE16OP–CODE指令字長有16位、32位、48位三種零地址(16位)一地址(16位)二地址RR(16位)二地址RM(32位)二地址MM(48位)擴(kuò)展操作碼技術(shù)7.4指令格式舉例第42頁,共68頁，2024年2月25日，星期天3.IBM360OPR1R2RR格式844OPR1XBDRX格式844412OPR1R3BDRS格式844412OPBDISI格式88412OPB1D1LB2D2SS格式88412412二地址RR基址加變址尋址二地址RM三地址RM基址尋址二地址MM基址尋址基址尋址立即數(shù)M7.4指令格式舉例第43頁,共68頁，2024年2月25日，星期天4.Intel8086(1)指令字長(2)地址格式1~6個(gè)字節(jié)MOVWORDPTR[0204],0138H6字節(jié)INCAX1字節(jié)一地址NOP1字節(jié)CALL段內(nèi)調(diào)用3字節(jié)零地址5字節(jié)段間調(diào)用寄存器—寄存器寄存器—立即數(shù)寄存器—存儲(chǔ)器ADDAX，BX2字節(jié)ADDAX，[3048H]4字節(jié)ADDAX，3048H

3字節(jié)二地址CALL7.4指令格式舉例第44頁,共68頁，2024年2月25日，星期天7.5RISC技術(shù)一、RISC的產(chǎn)生和發(fā)展

80—20規(guī)律

典型程序中80%的語句僅僅使用處理機(jī)中20%的指令

執(zhí)行頻度高的簡單指令，因復(fù)雜指令的存在，執(zhí)行速度無法提高RISC（ReducedInstructionSetComputer）CISC（ComplexInstructionSetComputer）——RISC技術(shù)

能否用20%的簡單指令組合不常用的80%的指令功能？第45頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二、RISC的主要特征

選用使用頻率較高的一些簡單指令復(fù)雜指令的功能由簡單指令來組合

指令長度固定

只有LOAD/STORE

指令訪存

流水技術(shù)一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成一條指令

組合邏輯實(shí)現(xiàn)控制器多個(gè)通用寄存器

采用優(yōu)化的編譯程序7.5RISC技術(shù)第46頁,共68頁，2024年2月25日，星期天主要特征對比

CISCRISC指令系統(tǒng)復(fù)雜，龐大簡單，精簡指令數(shù)目一般大于200一般小于100指令格式尋址方式一般大于4一般小于4指令字長不固定等長可訪存指令不加限制只有LOAD/STORE各種指令使用頻率相差很大相差不大指令執(zhí)行時(shí)間相差很大多數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)完成優(yōu)化編譯實(shí)現(xiàn)很難較容易程序源代碼長度較短較長控制器實(shí)現(xiàn)方式大多數(shù)為微程序控制大多數(shù)為硬布線控制軟件系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間較短較長7.5RISC技術(shù)第47頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（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

B。 A.實(shí)現(xiàn)存貯程序和程序控制； B.縮短指令長度，擴(kuò)大尋址空間，提高編程靈活性； C.可直接訪問外存； D.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)間最長的是

C。 A.RR型指令B.RS型指令 C.SS型指令D.程序控制指令3. 指令周期是指

C。 A.CPU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 C.CPU從主存取出一條指令加上CPU執(zhí)行這條指令的時(shí)間 D.時(shí)鐘周期時(shí)間第48頁,共68頁，2024年2月25日，星期天4. 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） B.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） D.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

B。 A.通用寄存器B.主存單元 C.程序計(jì)數(shù)器D.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

C

。 A.減少指令字長度B.增加指令字長度 C.保持指令字長度不變而增加指令操作的數(shù)量

D.保持指令字長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)的條件來自

B。A.指令寄存器B.標(biāo)志寄存器C.程序計(jì)數(shù)器D.地址寄存器第49頁,共68頁，2024年2月25日，星期天8.CPU中的程序計(jì)數(shù)器PC中存放的是B。 A.指令B.指令地址 C.操作數(shù)D.操作數(shù)地址9.擴(kuò)展操作碼是D。 A.操作碼字段外輔助操作字段的代碼 B.操作碼字段中用來進(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 D.操作碼的長度隨地址數(shù)的減少而增加,不同的地址數(shù)指令可以有不同的操作碼長度10.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

D。 A.立即尋址B.變址尋址 C.間接尋址D.寄存器尋址11.零地址指令的操作數(shù)一般隱含在C。 A.磁盤中B.磁帶中C.寄存器中D.光盤中第50頁,共68頁，2024年2月25日，星期天12.假設(shè)寄存器中R中的數(shù)值為200,主存地址為200和300的地址單元中存放的內(nèi)容分別是300和400,則D

方式下訪問到的操作數(shù)是200。 A.立即尋址B.寄存器間接尋址(R) C.存儲(chǔ)器間接尋址(200)D.寄存器尋址13.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,服務(wù)于讀取指令,并接收下條準(zhǔn)備執(zhí)行的指令地址,這個(gè)部件是C。 A.IPB.IRC.PCD.AR14.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，存儲(chǔ)器的容量 B.存儲(chǔ)器的容量，指令字長 C．指令字長，機(jī)器字長 D．地址總線寬度，存儲(chǔ)容量15．ADDR0，R1加法指令按操作數(shù)的個(gè)數(shù)分，屬于B。 A．單操作數(shù)B．雙操作數(shù)C．無操作數(shù)D．多操作數(shù)

第51頁,共68頁，2024年2月25日，星期天16．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） B．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 D．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

A。

A.程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR和指令譯碼器ID B.微程序控制器 C.程序狀態(tài)字PSW、指令寄存器IR和指令譯碼器ID第52頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（二）綜合應(yīng)用題 1．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】通常完成一條指令可分為取指階段和執(zhí)行階段。在取指階段通過訪問存儲(chǔ)器可將指令取出；在執(zhí)行階段通過訪問存儲(chǔ)器可將操作數(shù)取出。這樣，雖然指令和數(shù)據(jù)都是以0、1代碼形式存在存儲(chǔ)器中，但CPU可以判斷出在取指階段訪問存儲(chǔ)器取出的0、l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)。例如，完成ADDM指令需兩次訪存：第一次訪存是取指階段，CPU根據(jù)PC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IR的指令中M給出的地址取出操作數(shù)?？梢?，CPU就是根據(jù)取指階段和執(zhí)行階段的訪存性質(zhì)不同來區(qū)分指令和數(shù)據(jù)的。第53頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

2.以加法指令A(yù)DDM（M為主存地址）為例，寫出完成該指令的信息流程（從取指令開始）。

【解】指令A(yù)DDM的真實(shí)含義是將地址為M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)算器的被加數(shù)通過ALU(算術(shù)邏輯部件)相加，結(jié)果仍放在運(yùn)算器中。設(shè)運(yùn)算器中Acc存放被加數(shù)，X存放加數(shù)，求和結(jié)果存放在Acc中。故完成ADDM指令的信息流程為:

取指令PCMARMMDRIR

分析指令OP(IR)AU

執(zhí)行指令A(yù)d(IR)MARMMDRXAccALU，同時(shí)XALUALUACC第54頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

3．設(shè)主存儲(chǔ)器容量為64K×32位，并且指令字長、存儲(chǔ)字長、機(jī)器字長三者相等。寫出MAR、MDR和通用寄存器X的位數(shù)，并指出哪些寄存器之間有信息通路。

【解】由主存容量為64K×32位得216=64K，故MAR為16位，MDR為32位。因指令字長=存儲(chǔ)字長=機(jī)器字長，則IR、Acc、X均為32位。寄存器之間的信息通路有:PCMARAd(IR)MARMDRIR

取數(shù)MDRAcc，存數(shù)AccMDRMDRX第55頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

4.

設(shè)某指令為定長12位，其中每個(gè)地址段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)具有4條三地址指令，8條二地址指令，180條單地址指令。第56頁,共68頁，2024年2月25日，星期天答：三地址指令：000xxxxxxxxx.

011xxxxxxxxx

二地址指令：100000xxxxxx

.

100111xxxxxx

一地址指令：101000000xxx.

111110011xxx其中：操作碼最高位為0是三地址擴(kuò)展碼，操作碼為100是二地址擴(kuò)展碼，操作碼最高位為1是一地址擴(kuò)展碼。第57頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

5.若某計(jì)算機(jī)要求有如下形式的指令：三地址指令4條，單地址指令254條，零地址指令16條(不要求有二地址指令)。設(shè)指令字長為12位，每個(gè)地址碼長為3位，試用擴(kuò)展操作碼為其編碼。第58頁,共68頁，2024年2月25日，星期天解：在三地址指令中三個(gè)地址字段占3×3=9位。剩下12-9=3位作為操作碼，四條指令的操作碼分別為000、001、010、011。最高位為0，是三地址標(biāo)識。在單地址指令中，操作碼可以擴(kuò)展到12-3=9位，其中前3位的代碼是上述四個(gè)操作碼以外的4個(gè)編碼，即首位為1。編碼范圍是1xxxxxxxx。共有28=256個(gè)編碼，取其前254個(gè)，100000000～111111101。剩下2個(gè)作為擴(kuò)展用。對于零地址指令，全部12位指令代碼都是操作碼，其中前9位剩下2個(gè)編碼與后3位的8個(gè)編碼正好構(gòu)成16個(gè)操作碼。

11111111是零地址擴(kuò)展標(biāo)識位。第59頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

三種指令的編碼結(jié)果：第60頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

6.假設(shè)某機(jī)器指令系統(tǒng)指令定長12位，其中每個(gè)地址段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)具有4條三地址指令，8條二地址指令，180條單地址指令。答：三地址指令：000xxxxxxxxx.

011xxxxxxxxx

二地址指令：100000xxxxxx

.

100111xxxxxx

一地址指令：101000000xxx.