计算机组成原理：指令格式与寻址方式解析

"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。