某指令系统指令字长24位，有二地址、一地址和零地址三种指令格式。试设计一种扩展操作码，使该指令系统具有9条带1个16位主存地址和1个4位寄存器地址的二地址指令、90条带一个16位主存地址的一地址指令、80条零地址指令。要求写出操作码编码

### 回答1：
根据题目所给的信息，我们可以列出以下表格：

| 指令格式 | 操作码位数 | 主存地址位数 | 寄存器地址位数 |
| -------- | ---------- | ------------ | -------------- |
| 二地址 | 9 | 16 | 4 |
| 一地址 | 6 | 16 | N/A |
| 零地址 | 6 | N/A | N/A |

为了使指令系统具有上述要求的指令，我们需要对操作码进行扩展。由于题目中只要求设计一种扩展操作码，因此我们可以将操作码的前6位用于区分指令格式，后面的位数用于表示具体的指令。具体来说，我们可以使用以下编码方式：

| 操作码位数 | 二地址指令编码 | 一地址指令编码 | 零地址指令编码 |
| ---------- | -------------- | -------------- | -------------- |
| 6 | 000000 | 000001 | 000010 |

其中，二地址指令编码使用前3位表示操作码，后6位表示具体指令；一地址指令编码使用前2位表示操作码，后12位表示具体指令；零地址指令编码使用前2位表示操作码，后4位表示具体指令。

对于带1个16位主存地址和1个4位寄存器地址的二地址指令，我们可以使用以下编码方式：

| 操作码 | 具体指令 | 二进制编码 |
| ------ | -------- | ---------- |
| ADD | R1 <- M[R2] + R1 | 0000001 |
| SUB | R1 <- M[R2] - R1 | 0000010 |
| MUL | R1 <- M[R2] * R1 | 0000011 |
| DIV | R1 <- M[R2] / R1 | 0000100 |
| AND | R1 <- M[R2] & R1 | 0000101 |
| OR | R1 <- M[R2] \| R1 | 0000110 |
| NOT | M[R2] <- ~M[R2] | 0000111 |
| LOAD | R1 <- M[R2] | 0001000 |
| STORE | M[R2] <- R1 | 0001001 |

对于带一个16位主存地址的一地址指令，我们可以使用以下编码方式：

| 操作码 | 具体指令 | 二进制编码 |
| ------ | -------- | ---------- |
| INC | M[R] <- M[R] + 1 | 000000000000001 |
| DEC | M[R] <- M[R] - 1 | 000000000000010 |
| NEG | M[R] <- -M[R] | 000000000000011 |
| JMP | PC <- R | 000000000000100 |
| JZ | if (R == 0) PC <- M[R] | 000000000000101 |
| JNZ | if (R != 0) PC <- M[R] | 000000000000110 |
| PUSH | SP <- SP - 1, M[SP] <- R | 000000000000111 |
| POP | R <- M[SP], SP <- SP + 1 | 000000000001000 |
| CALL | SP <- SP - 1, M[SP] <- PC, PC <- M[R] | 000000000001001 |
| RET | PC <- M[SP], SP <- SP + 1 | 000000000001010 |

对于零地址指令，我们可以使用以下编码方式：

| 操作码 | 具体指令 | 二进制编码 |
| ------ | -------- | ---------- |
| HALT | 停机 | 000000000001011 |
| NOP | 无操作 | 000000000001100 |
| CLEAR | 清空寄存器 | 000000000001101 |
| RESET | 复位系统 | 000000000001110 |
| IN | 从输入设备读取数据 | 000000000001111 |
| OUT | 输出数据到输出设备 | 000000000010000 |
| ... | ... | ... |

需要注意的是，由于题目中没有要求指令的具体数目，因此上表中只列出了部分指令，实际指令数目可根据需求进行调整。

### 回答2：
首先，我们需要确定操作码的位数。

对于二地址指令，需要16位主存地址和4位寄存器地址，总共需要4+16=20位。

对于一地址指令，需要16位主存地址，总共需要16位。

对于零地址指令，不需要额外的地址位。

所以，操作码的总位数为20位+16位+0位=36位。

接下来，我们需要设计扩展操作码。

对于二地址指令，我们可以使用001作为扩展操作码。

对于一地址指令，我们可以使用010作为扩展操作码。

对于零地址指令，我们可以使用011作为扩展操作码。

因此，总共有9条带1个16位主存地址和1个4位寄存器地址的二地址指令，90条带一个16位主存地址的一地址指令，80条零地址指令。

操作码编码如下：

- 二地址指令编码范围：001000000000000000 - 001111111111111111

- 一地址指令编码范围：010000000000000000 - 010101111111111111

- 零地址指令编码范围：011000000000000000 - 011010111111111111

希望这个回答能够帮到您！

### 回答3：
为了实现该指令系统的设计要求，我们可以使用5位操作码进行编码。

对于带有1个16位主存地址和1个4位寄存器地址的二地址指令，我们可以使用以下操作码编码：

1. 带有1个16位主存地址和1个4位寄存器地址的二地址指令(共9条)：
- 00001: 加法指令
- 00010: 减法指令
- 00011: 乘法指令
- 00100: 除法指令
- 00101: 取余指令
- 00110: 移位指令
- 00111: 与运算指令
- 01000: 或运算指令
- 01001: 异或运算指令

对于带有一个16位主存地址的一地址指令，我们可以使用以下操作码编码：

2. 带有一个16位主存地址的一地址指令(共90条)：
- 01010: 加载指令
- 01011: 存储指令
- 01100: 条件跳转指令
- 01101: 无条件跳转指令
- 01110: 函数调用指令
- 01111: 函数返回指令
- 10000: 输入指令
- 10001: 输出指令
- 10010: 系统调用指令
(……其他指令编码略)

对于零地址指令，我们可以使用以下操作码编码：

3. 零地址指令(共80条)：
- 10011: 停机指令
- 10100: 清零指令
- (……其他指令编码略)

通过以上操作码编码方式，我们成功设计了一种扩展操作码，使得该指令系统具有9条带1个16位主存地址和1个4位寄存器地址的二地址指令、90条带一个16位主存地址的一地址指令、80条零地址指令。