计算机组成原理:指令格式与寻址方式解析
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更新于2024-09-07
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"计算机组成原理第五版白中英的第4章习题主要涉及计算机指令系统和指令格式的设计,以及不同寻址方式的特点分析。"
1. 在设计计算机系统时,ASCII码通常采用7位编码,若设定主存单元字长为32位,指令字长为12位,这样的设计并不合理。原因在于,12位的指令字长在一个32位的内存单元中只占据了三分之一的空间,造成20位的浪费。对于大多数系统而言,指令字长通常是内存字长的一半或相同,例如16位,以便更有效地利用存储空间。此外,虽然32位内存单元可以存放4个ASCII字符,但读取单个字符会增加访问时间,且考虑到多数指令会占据一个完整的内存单元,浪费的情况更为严重。
2. 设计一个拥有70条指令的指令系统,其中包含双操作数、单操作数和无操作数指令。考虑到70条指令,至少需要7位操作码。对于32位指令长度,可以设计如下:双操作数指令分配7位操作码和两个12位的操作数;单操作数指令同样7位操作码,但有一个25位的操作数;无操作数指令则只有7位操作码,没有额外的操作数字段。
3. 指令格式为15位操作码、9位目标寄存器和9位源寄存器的结构。这是一个单字长的二地址指令,操作码可以表示64种不同的操作。源和目标都采用通用寄存器,这是一种RR型指令,适用于寄存器间的运算和数据传递。
4. 此指令格式包括15位操作码、9位源寄存器、9位变址寄存器和16位偏移量。这表明是一个双字长的指令,适用于访问存储器。它是一个RS型指令,其中一个操作数在寄存器中,另一个通过变址寻址在内存中,有效地址由变址寄存器内容和偏移量相加得到。
5. 最后一种指令格式包含15位操作码,以及两个独立的寻址方式和寄存器字段。这表明是一个单字长的双操作数指令,源和目标操作数都有自己的寻址方式和寄存器。这种设计允许更多的寻址灵活性,例如直接寄存器寻址或基于寄存器的寻址模式。
总结来说,这些习题考察了计算机指令设计的基本原则,包括指令长度、操作码设计、操作数的表示以及寻址方式的运用。理解这些概念对于深入理解计算机系统的工作原理至关重要。
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