计算机组成原理课后习题解答(第二版)唐朔飞(19)

时间:2025-04-05

计算机组成原理课后答案

操作,操作码位数固定,且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式,试回答:(1)画出一地址指令格式并指出各字段的作用; (2)该指令直接寻址的最大范围; (3)一次间址和多次间址的寻址范围; (4)立即数的范围(十进制表示); (5)相对寻址的位移量(十进制表示);

(6)上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短?哪一种最长?为什么?哪一种便于程序浮动?哪一种最适合处理数组问题?

(7)如何修改指令格式,使指令的寻址范围可扩大到4M?

(8)为使一条转移指令能转移到主存的任一位置,可采取什么措施?简要说明之。 解:(1)单字长一地址指令格式:

OP为操作码字段,共7位,可反映108种操作;

M为寻址方式字段,共3位,可反映6种寻址操作; A为地址码字段,共16-7-3=6位。 (2)直接寻址的最大范围为26=64。

(3)由于存储字长为16位,故一次间址的寻址范围为216;若多次间址,需用存储字的最高位来区别是否继续间接寻址,故寻址范围为215。 (4)立即数的范围为-32——31(有符号数),或0——63(无符号数)。 (5)相对寻址的位移量为-32——31。

(6)上述六种寻址方式中,因立即数由指令直接给出,故立即寻址的指令执行时间最短。间接寻址在指令的执行阶段要多次访存(一次间接寻址要两次访存,多次间接寻址要多次访存),故执行时间最长。变址寻址由于变址寄存器的内容由用户给定,而且在程序的执行过程中允许用户修改,而其形式地址始终不变,故变址寻址的指令便于用户编制处理数组问题的程序。相对寻址操作数的有效地址只与当前指令地址相差一定的位移量,与直接寻址相比,更有利于程序浮动。

(7)

方案一:为使指令寻址范围可扩大到4M,需要有效地址22位,此时可将单字长 方案二:如果仍采用单字长指令(16位)格式,为使指令寻址范围扩大到4M,可通过段寻址方案实现。安排如下: 硬件设段寄存器DS(16位),用来存放段地址。在完成指令寻址方式所规定的寻址操作后,得有效地址EA(6位),再由硬件自动完成段寻址,最后得22位物理地址。 即:物理地址=(DS) 26 + EA

注:段寻址方式由硬件隐含实现。在编程指定的寻址过程完成、EA产生之后由硬件自动完成,对用户是透明的。

方案三:在采用单字长指令(16位)格式时,还可通过页面寻址方案使指令寻址范

围扩大到4M。安排如下:

硬件设页面寄存器PR(16位),用来存放页面地址。指令寻址方式中增设页面寻址。当需要使指令寻址范围扩大到4M时,编程选择页面寻址方式,则:EA =(PR)‖A (有效地址=页面地址“拼接”6位形式地址),这样得到22位有效地址。 (8)为使一条转移指令能转移到主存的任一位置,寻址范围须达到4M,除了采用(7) 方

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