某 CPU 内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。假设指令字长等于机器字长，试回答 以下问题： 1）如果主存可直接或间接寻址，采用寄存器﹣存储器型指令，能直接寻址的最大存储空间是多少？求指令格式并说明各字段的含义。 2）在满足1）的前提下，如果采用通用寄存器作基址寄存器，则上述寄存器﹣存储器型指令的指令格式有何特点？求指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间？

1）如果主存可直接或间接寻址，采用寄存器-存储器型指令，能直接寻址的最大存储空间为2^32个字节，即4GB。指令格式一般包括操作码、寄存器地址和内存地址。具体格式如下：

| 操作码 | 寄存器地址 | 内存地址 |

操作码表示该指令要完成的操作，寄存器地址表示要操作的寄存器，内存地址表示要访问的内存地址。

2）在满足1）的前提下，如果采用通用寄存器作基址寄存器，则上述寄存器-存储器型指令的指令格式会在内存地址字段中添加一个基址寄存器地址。具体格式如下：

| 操作码 | 寄存器地址 | 基址寄存器地址 | 偏移量 |

操作码表示该指令要完成的操作，寄存器地址表示要操作的寄存器，基址寄存器地址表示要使用的基址寄存器，偏移量表示要访问内存中的相对地址。这类指令可访问的存储空间与1）相同，为2^32个字节，即4GB。

相关问题

CPU 内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。假设指令字长等于机器字长,如果主存可直接或间接建起，采用“寄存器-存储器”型指令，采用专用寄存器作基址寄存器，有基址寻址和直接寻址2种寻址方式,能直接寻址的最大存储空间是（）

如果有32个32位的通用寄存器，可以用5位二进制数来表示寄存器编号，因此可以表示32种不同的寄存器操作。另外，由于指令系统需要容纳64种操作，可以用6位二进制数来表示操作码。

对于寄存器-存储器型指令，可以采用以下格式：

OP Rx, y

其中，OP是6位操作码，Rx是5位寄存器编号，y是16位偏移量或直接地址。如果采用基址寻址，则可以用另外一个寄存器作为基址寄存器，偏移量y表示相对于基址寄存器的偏移量。

如果能直接寻址的最大存储空间是N，则可以用16位二进制数来表示地址，因此N=2^16=65536。

某机器字长32位，cpu 内有32个32位的通用寄存器，设计一种能容纳 64 种操作的指令系统；设指令字长等于机器字长。如果主存可直接或间接寻址，采用寄存器一存储器型指令，能直接寻址的最大存储空间是多少？画出指令格式。

为了设计一个能容纳64种操作的32位指令系统，我们可以考虑将每个32位指令分为两部分：一部分用于表示操作码（Opcode），即确定操作类型；另一部分用于提供操作数地址或数据。

首先，由于需要64种操作，我们可以将操作码字段设置为5位（因为 \(2^5 = 32\)，刚好可以表示64种状态）。剩下的27位可以用来编码操作数，其中：

- 如果每种操作都需要一个操作数（例如，单操作数指令），那么可以用这27位直接表示内存地址，最多支持 \(2^{27}\) 个地址，也就是 \(8 \times 10^8\) 字节（1GB）的直接寻址范围。
- 如果有些操作不需要操作数（如无操作指令），则剩余的27位可以全部用来扩展其他信息，如标志位、条件码等。

假设我们仅使用其中的25位作为操作数地址，这样最大可寻址空间是 \(2^{25} = 32 \times 10^6\) 字节（32MB）。

至于指令格式，它可能会看起来像这样：

+---------------------+
|   操作码 (5 bits)  |
+---------------------+
|  操作数地址 (25 bits)| 可选（对于需要地址的操作）
+---------------------+
|  残留字段 (7 bits) | 可用于扩展其他控制信息
+---------------------+