某计算机的指令字长为16位,用指令操作码扩展技术设计指令系统,要求有零地址指令16条,一地址指令31条,两地址指令14条及三地址指令15条。每个地址码字段为4位。每种指令的操作码范围是什么,扩展标是什么
时间: 2024-05-26 10:18:35 浏览: 153
华科计算机组成原理课程设计--扩展指令
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根据题目条件,我们可以知道指令系统中一共有4种指令类型,分别是:
- 零地址指令(Zero-Address Instruction):操作数不需要指定地址,直接使用栈顶的数据。共16条。
- 一地址指令(One-Address Instruction):操作数只需要指定一个地址,另一个操作数使用栈顶的数据。共31条。
- 两地址指令(Two-Address Instruction):需要指定两个操作数的地址。共14条。
- 三地址指令(Three-Address Instruction):需要指定三个操作数的地址。共15条。
每个地址码字段为4位,因此每个地址码可以表示16个内存单元($2^4$)。根据这个信息,我们可以推算出每种指令类型中地址码所能表示的最大内存单元数:
- 零地址指令:不需要地址码,因此不需要考虑。
- 一地址指令:只需要一个地址码,因此最大能表示16个内存单元。
- 两地址指令:需要两个地址码,因此最大能表示256个内存单元($16 \times 16$)。
- 三地址指令:需要三个地址码,因此最大能表示4096个内存单元($16 \times 16 \times 16$)。
我们需要为每种指令类型分配一个操作码范围。操作码的范围应该能够表示所有的指令数量,并且不能和其他指令类型的操作码范围重叠。根据题目条件,我们可以得到以下操作码范围:
- 零地址指令:由于共有16条指令,因此操作码范围为0000~1111(十六进制)。
- 一地址指令:由于共有31条指令,因此操作码范围为8000~9F0F(十六进制)。
- 两地址指令:由于共有14条指令,因此操作码范围为A000~ADEF(十六进制)。
- 三地址指令:由于共有15条指令,因此操作码范围为B000~BEEF(十六进制)。
最后,我们还需要为指令系统设计一个扩展标。扩展标用于区分不同的指令类型,以便处理器能够正确地识别和执行指令。根据题目条件,我们可以为每种指令类型分配一个扩展标:
- 零地址指令:扩展标为00(十六进制)。
- 一地址指令:扩展标为01(十六进制)。
- 两地址指令:扩展标为10(十六进制)。
- 三地址指令:扩展标为11(十六进制)。
因此,通过指令操作码扩展技术设计的指令系统中,每个指令可以表示为一个16位的二进制数,其中高2位表示扩展标,后14位表示操作码。具体的操作码范围和扩展标如下表所示:
| 指令类型 | 操作码范围 | 扩展标 |
| -------- | ---------- | ------ |
| 零地址指令 | 0000~1111 | 00 |
| 一地址指令 | 8000~9F0F | 01 |
| 两地址指令 | A000~ADEF | 10 |
| 三地址指令 | B000~BEEF | 11 |
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