唐朔飞《计算机组成原理》课后答案(17)

1. 画出先变址再间址及先间址再变址的寻址过程示意图。

解：1）先变址再间址寻址过程简单示意如

下： EA=[(IX)+A]， IX?(IX)+1

IX?2）先间址再变址寻址过程简单示意如下： EA=(IX)+(A)， (IX)+1 注意： 3）寻址后把操作数送回指令操作码，再访存。′1）英文缩写EA表示有效地址，不能乱用。 2）示意图中应标明EA（有效地址）的位置。

12. 16位，且存储字长等于指令字长，若该机指令系统可完成108种操作，操作码位数固定，且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式，试回答：′某机主存容量为4M （1）画出一地址指令格式并指出各字段的作用； （2）该指令直接寻址的最大范围； （3）一次间址和多次间址的寻址范围； （4）立即数的范围（十进制表示）；

（5）相对寻址的位移量（十进制表示）； （6）上述六种寻址方式的指令哪一种执行时间最短？哪一种最长？为什么？哪一种便于程序浮动？哪一种最适合处理数组问题？ （7）如何修改指令格式，使指令的寻址范围可扩大到4M？ （8）为使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采取什么措施？简要说明之。

解： （1）单字长一地址指令格式： 7 3 6 （2）A为6位，该指令直接寻址的最大范围为26=64字； （3）一次间址的寻址范围为216=64K字； 多次间址的寻址范围为215=32K

字； （4）立即数的范围：若采用补码表示为1FH~20H；十进制表示为31~ -32；无符号数为0~63； （5）相对寻址的位移量范围在采用补码表示时同立即数范围，为31~ -32；

（6）六种寻址方式中，立即寻址指令执行时间最短，因为此时不需寻址； 间接寻址指令执行时间最长，因为寻址操作需访存一次到多次； 相对寻址便于程序浮动，因为此时操作数位置可随程序存储区的变动而改变，总是相对于程序一段距离； 变址寻址最适合处理数组问题，因为此时变址值可自动修改而不需要修改程序。

（7）为使指令寻址范围可扩大到4M，需要有效地址22位，此时可将单字长一地址指令的格式改为双字长，如下图示： 7 3 6

（8）如使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采用上述双字长一地址指令，通过选用合适的寻址方式完成。（如选用直接寻址就可转移到主存任一位置，但选用相对寻址则只能在±2M范围内转移。） 除此之外，（7）、（8）两题也可通过段寻址方式达到扩大寻址空间的目的。总之，不论采取何种方式，最终得到的实际地址应是22位。

方案二： （7）如果仍采用单字长指令（16位）格式，为使指令寻址范围扩大到4M，可通过段寻址方案实现。安排如下： 硬件设段寄存器DS（16位），

用来存放段地址。在完成指令寻址方式所规定的寻址操作后，得有效地址EA（16位），再由硬件自动完成段寻址，最后得22位物理地址。 26 + EA ′ 物理地址=（DS） 注：段寻址方式由硬件隐含实现。在编程指定的寻址过程完成、EA产生之后由硬件自动完成，对用户是透明的。

方案三： （7）在采用单字长指令（16位）格式时，还可通过页面寻址方案使指令寻址范围扩大到4M。安排如下： 硬件设页面寄存器PR（16位），用来存放页面地址。指令寻址方式中增设页面寻址。当需要使指令寻址范围扩大到4M时，编程选择页面寻址方式，则： EA =（PR）‖A （有效地址=页面地址―拼接‖6位形式地址） 这样得到22位有效地址。

（5）相对寻址的位移量范围为： ′讨论： （6）基址寻址便于程序浮动；′（PC)-32； （PC内容此时做基地址使用，形式地址给出位移量） ~（PC)+31 （7）采用基址寻址： ′（基址寻址的程序浮动能力没有相对寻址强，在两种寻址方式都给出的情况下，描述程序浮动能力时应选相对寻址） 采用32位指令：(应为双字长指令)′物理地址=段地址+段内位移量A

通过基址寻址与段寻址获得实际地址的区别： 存储器地址位数），位移量比较短（=形式地址位数），相加后得到的有效地址长度=基地址长度。此时主存不分段。 31）基址寻址的基地址一般比较长（ 实际地址=有效地址=基地址+位移量 段寻址是基址寻址的一种变种，当基地址短于存储地址时，基址寻址就变成了段寻址，基地址就叫做段地址，此时主存分段。 偏移量+段内位移量（有效地址）′实际地址=段地址

存储字长的机器中，可直接通过寻址计算获得实际地址。 3 2）基址寻址一般在机器字长 存储字长的机器中，由于CPU内部数据通路的限制，编程指定的任何一种寻址计算得到的有效地址长度都等于机器字长，为获得更长的地址字，硬件自动通过段寻址计算出存储器实际地址。￡在机器字长 （7）采用变址间接寻址，变址寄存器6位，先变址，再间址， EA=(6位基地址)*(16位间接地址） =26*216=222 ′ （通过乘法运算进行寻址操作太慢且复杂，无机器用过） （8）如使一条转移指令能转移到主存的任一位置，可采用RS型指令； （′ 两个错：1）RS型只是二地址以上指令的类型，即指令中二个地址场一个给出寄存器号，一个给出面向存储器的地址信息。2）题意的实现与寻址方式和形式地址长度有关，与指令的地址场结构无直接关系。） 16位容量=226位，采用变址间接寻址，变址寄存器10位，210*216构成26位地址；′ 4M′ （两个错：1）存储器地址结构错；2）寻址计算方法错，见前面的讨论）

′ （8）A需22位，采用（7）的双字长指令格式，令PC=0，当PC取不同值时指明当前位置不同； （把转移指令（指令的跳跃寻址）与数据的相对寻址混淆。转移指令可重置PC值，相对寻址时只是用PC的值，而不能对其修改） 相关问题： * 一般：机器字长=存储字长； * CPU中所有寄存器（包括基址寄存器）的位数=机器字长；

* 通常：指令字长不一定等于机器字长。早期的小型机由于字长较短，指令常以机器字长为单位变化（几字长指令，如PDP-11机），目前以字节长为单位变化（几字节指令）的较多。习题中指令字长=机器字长的假设只是为简单起见； *

当设指令字长=存储字长（=机器字长）时，如用立即寻址，由于立即数由形式地址直接给出，而形式地址的位数肯定不足一个字长，因此立即寻址非常适用于编程给出短常数的场合。如果非要把立即数存入存储器，那就只好高位补0了。干吗这样用呢？ 提示：寻址方式的正确选择与编程技巧有关。

15. 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： （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？画出指令格式并说明各字段的含义。 （2）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？画出指令格式并指出这类指令可访问多大的存储空间？

解： （1）如采用RS型指令，则此指令一定是二地址以上的地址格式，指令格式如下： 6 5 1 20

（2）如采用基址寻址，则指令格式中应给出基址寄存器号，以指定哪一个通用寄存器用作基址寄存器。指令格式变

为： 6 5 1 1 5 14 （2）指令格式：′讨论 …… 此处隐藏：3622字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……