1、指 令 系 統(tǒng),第 七 章,作業(yè)題： 3，4，5，6，7，8，13，14，15，16，20，21,3. 指令字長：7.1.2節(jié)(P304) 機器字長：1.3.1節(jié)(P17) 存儲字長：P13 4.解： 零地址指令的操作數(shù)的地址隱含在堆棧指針SP中(P303) 一地址格式的另一個操作數(shù)通?？刹捎秒[含尋址。舉例參照P312.,5.解：二地址指令操作數(shù)的物理地址用地址碼給出，可以是主存的地址，也可以是寄存器的地址，甚至可以是I/O設備的地址。（P302）,6. 某指令系統(tǒng)字長為16位，地址碼取4位，試提出一種方案，使該指令系統(tǒng)有8條三地址指令、16條二地址指令、100條一地址指令。 解：三地址指令格

2、式如下： 4 4 4 4,解題思路：以三地址指令格式為該指令系統(tǒng)的基本格式。以此格式為基礎，采用擴展操作碼技術，設計出題意所要求的地址碼結構的指令。 指令操作碼分配方案如下：,4位OP0000， A1，A2，A3；8條三地址指令0111，1000，0000， A2，A3；16條二地址指令1000，1111，1001，0000，0000， A3；100條一地址指令1001，0110，0011，1001，0110，0100， 冗余編碼1001，1111，1111， 可用來擴充一、零地址指令條數(shù)1010， 冗余編碼1111， 可用來擴充三、二、一、零地址指令條數(shù),指令操作碼分配方案,7. 設指令字長

3、為16位，采用擴展操作碼技術，每個操作數(shù)的地址為6位。如果定義了13條二地址指令，試問還可安排多少條一地址指令？ 解：二地址指令格式如下： 4 6 6,設二地址指令格式為該指令系統(tǒng)的基本格式，4位操作碼共有16種編碼，其中13種用來定義二地址指令，還剩3種可用作擴展標志。如不考慮零地址指令，該指令系統(tǒng)最多還能安排： 一地址指令條數(shù) =326 =192條,8. 某機指令字長16位，每個操作數(shù)的地址碼為6位，設操作碼長度固定，指令分為零地址、一地址和二地址三種格式。若零地址指令有M種，一地址指令有N種，則二地址指令最多有幾種？若操作碼位數(shù)可變，則二地址指令最多允許有幾種？ 解：1）若采用定長操作碼

4、時，二地址指令格式如下： 4 6 6,此時，無論指令中有幾個地址，指令格式都不變。,設二地址指令有K種，則： K=24-M-N 當M=1（最小值），N=1（最小值）時，二地址指令最多有： Kmax=16-1-1=14種 2）若采用變長操作碼時，二地址指令格式仍如1）所示，但操作碼長度可隨地址碼的個數(shù)而變。此時， K= 24 -（N/26 + M/212 ）； （N/26 + M/212 向上取整） 當（N/26 + M/212 ） 1時，K最大，則二地址指令最多有： Kmax=16-1=15種（只留一種編碼作擴展標志用。）,討論：此時，一地址指令條數(shù)為： N=（24 - K）26 - M/26

5、； （ M/26向上取整）。 零地址指令條數(shù)為： M = 216 - 212K - 26N； 當K最大時（K=15），一地址指令最多有： Nmax=64 - 1=63種； 零地址指令最多有： Mmax=64種 注意：應首先根據(jù)題意畫出指令基本格式。,13. 畫出執(zhí)行“ADD *-5”指令（*為相對尋址特征）的信息流程圖。設另一個操作數(shù)和結果存于ACC中，并假設（PC）=4000H。 解：由于本題未指定數(shù)據(jù)通路結構，因此只能大概地排一下信息流程圖，并且流程圖中突出尋址過程的實現(xiàn)。 ADD *-5指令信息流程圖如下：,取指令（?。?尋址計算： EA=(PC)-5 =4000H+FFFBH =3FF

6、BH,EA MAR，讀,M(EA) MDR,(ACC)+(MDR) ACC,A,A,（公操作）,14. 設相對尋址的轉移指令占兩個字節(jié)，第一個字節(jié)是操作碼，第二個字節(jié)是相對位移量，用補碼表示。假設當前轉移指令第一字節(jié)所在的地址為2000H，且CPU每取出一個字節(jié)便自動完成（PC）+1PC的操作。試問當執(zhí)行“JMP *+8”和“JMP *-9”指令時，轉移指令第二字節(jié)的內(nèi)容各為多少？ 解：據(jù)題意，相對尋址的轉移指令格式如下：,2000H 2001H 2002H,當取出JMP指令時，PC的內(nèi)容變?yōu)?002H。此時轉移指令第二字節(jié)內(nèi)容各為： A1= 0000 0110 = 06H（6） A2= 11

7、11 0101 = F5H（-11） 執(zhí)行JMP后PC各為： EA1= 200AH EA2 = 1FF7H請參考課件上的例子。,15.解： +35-3 = 20H -17-3 = ECH 當取出JZ指令時，PC的內(nèi)容變?yōu)?003H。由于數(shù)據(jù)在存儲器中采用以高字節(jié)地址為字地址的存放方式故此時轉移指令第二、三字節(jié)內(nèi)容各為： 00H 20H FFH ECH,16. 某機主存容量為4M16位，且存儲字長等于指令字長，若該機指令系統(tǒng)可完成108種操作，操作碼位數(shù)固定，且具有直接、間接、變址、基址、相對、立即等六種尋址方式，試回答以下問題。 （1）畫出一地址指令格式并指出各字段的作用。 （2）該指令直接尋

8、址的最大范圍。 （3）一次間接尋址和多次間接尋址的尋址范圍。 （4）立即數(shù)的范圍（十進制表示）。,（5）相對尋址的位移量（十進制表示）。 （6）上述六種尋址方式的指令中哪一種執(zhí)行時間最短，哪一種最長，為什么？哪一種便于程序浮動，哪一種最適合處理數(shù)組問題？ （7）如何修改指令格式，使指令的尋址范圍可擴大到4M？ （8）為使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采取什么措施？簡要說明之。,解： （1）單字長一地址指令格式： 7 3 6,OP M A,各字段的作用： OP操作碼字段，提供至少108種指令操作碼； M尋址方式碼字段，指出6種尋址方式； A形式地址字段，給出尋址所需的形式地址。,（2）A

9、為6位，該指令直接尋址的最大范圍為26=64字； （3）一次間址的尋址范圍為216=64K字； 多次間址的尋址范圍為215=32K字； （4）立即數(shù)的范圍：若采用補碼表示為1FH20H；十進制表示為- 32 +31；無符號數(shù)為063； （5）相對尋址的位移量范圍在采用補碼表示時同立即數(shù)范圍，為- 32 +31 ；,（6）六種尋址方式中，立即尋址指令執(zhí)行時間最短，因為此時不需尋址； 間接尋址指令執(zhí)行時間最長，因為尋址操作需訪存一次到多次； 相對尋址便于程序浮動，因為此時操作數(shù)位置可隨程序存儲區(qū)的變動而改變，總是相對于程序一段距離； 變址尋址最適合處理數(shù)組問題，因為此時變址值可自動修改而不需要修改

10、程序。,（7）為使指令尋址范圍可擴大到4M，需要有效地址22位，此時可將單字長一地址指令的格式改為雙字長，如下圖示： 7 3 6,OP M A,A,16 圖中，指令的第一字保持原來格式不變，形式地址A擴展到第2個字。這樣，直接尋址時，EA=A=16+6=22位，正好可訪問4M地址空間。由于A的擴展，變址、基址、相對、立即數(shù)等尋址方式也擴展到22位。,（8）如使一條轉移指令能轉移到主存的任一位置，可采用上述雙字長一地址指令，通過選用合適的尋址方式完成。（如選用直接尋址就可轉移到主存任一位置，但選用相對尋址則只能在2M范圍內(nèi)轉移。） 除此之外，（7）、（8）兩題也可通過段尋址方式達到擴大尋址空間的目的（此時不需修改指令格式）?？傊?，不論采取何種方式，最終得到的實際地址應是22位。,方案二： （7）如果仍采用單字長指令（16位）格式，為使指令尋址范圍擴大到4M，可通過段尋址方案實現(xiàn)。安排如下： 硬件設段寄存器DS（16位），用來存放段地址。在完成指令尋址方式所規(guī)定的尋址操作后，得有效地址EA（16位），再由硬件自動完成段尋址，最后得22位物理地址。 物理地址=（DS） 26 + EA 注：段尋址方式由硬件隱含實現(xiàn)。在編程指定的尋址過程完成、EA產(chǎn)生之后由硬件自動完成，對用戶是透明的。,方案三： （7）在采用單字長指令（16位）格式時，還可通過頁面尋址方案使指令尋址范圍擴