体系结构试题例题有解释

1、确定和引入数据表示的基本原则是什 ?2.1 数据结构和机器的数据表示之间是什么关系题 ? 么数据表示是数据结构的组成元素，数据结构要通过软件映象变换成机器所具有解答 表现在实现不同的数据表示可为数据结构的实现提供不同的支持，的各种数据表示来实现。 效 率和方便性上不同。 数据结构和数据表示是软件和硬件之间的交界面。 确定和引入数据表示的基 本原则：一是看系统效率有否提高，即是否减少了实现的时 间和存贮的空间，实现时间有否减少又主要看在主存和处理机之间传送的信息量有否减少； 二 是看引入这种数据表示的通用性和利用率是否较高。 描述符数据表示与向量数据表示 ? 标志符数 据表示与描述符数据表示有何

2、区别 题 2.2?对向量数据结构所提供的支持有什么不同在标志符数据表示中，标志符是与每个数据相连的， 并且合存在同一个存贮单 解答 数据描述符是与数据分开独用于描述单个数据的类型等属性；元中，在描述符数据表示中， 立 存放的， 主要是用于描述成块数据的类型属性， 地址及其它信息的。 能更快地描述符数据表示在 实现向量、阵列数据元素的索引上要比用变址方法的方便， 也有利于检查程序中的向量、数组在使用形成元素的地址， 从而可以迅速进行访问， 同时， 数组 数据结构的实现提供了一定的支持，有利于简化编译中中是否越界。因此，它为向量、 也没有采 用流水或处描述符数据表示并没有向量、数组的运算类指令，的

3、代码生成。但是，没有时阵列中 每个元素又是一个子阵列的相关型交叉阵列理单元阵列形式的高速运算硬件， 运算等指也投有时 大量元素是零的稀疏向量和数据进行压缩存贮、还原、进行处理的硬件。它对向量和数组的数据结构提供的支持不够强，所以并不是向量数据表示。令和硬件。因此， 堆栈型机器系统结构为程?2.3 堆栈型机器与通用寄存器型机器的主要区别是什么题 ?序调用的哪些操作提供了支持通用寄存器型机器对堆栈数据结构的实现支持较差。这表现在：堆栈操作用的 解答 之类的指令，功能单一；堆栈被 (POP)(PUSH) 和弹出机器指令数少，一般只是些简单的压入堆栈一 般只用于保存于程序调用速度低；放置于主存中，因此

4、每次访问堆栈都要进行访存， 只有少量 参数经堆栈来传递， 时的返回地址， 大部分参数都是通过寄存器或内存区来传递的。附加有控制电路让它它主要表现在：有高速寄存器型的硬件堆栈， 堆栈型机器则不同， 容与主存中的堆栈区在逻辑上构成一个整体， 从而使堆栈的访问速度接近于寄存器的速度， 有对 堆栈的栈顶元素或栈顶元素和次栈顶元素进行各种操作和运算处理的丰量却是主存的； 由逆波兰 表达式作为编有力地支持高级语言程序的编译， 富的堆栈操作指令， 且功能很强； 有力地支持进 行多元素表达式的计算，译的中间语言，就可直接生成堆栈指令构成的程序， 于程序的嵌套和 递归调用。在程序调用表现在： 堆栈型机器系统结构

5、为程序的嵌套和递归调用提供了很强的支 持，如不仅用堆栈保存返回地址， 还保存条件码等多种状态信息和某些关键寄存器的内容， 时，中间 结果局部性参数， 以及为被调用的程序在堆栈中建立一个存放局部变量、 全局性参数、 当子将这 些内容全部用硬件方式压入堆栈。 等现场信息的工作区。 堆栈机器在程序调用时， 返回点现场信 息均通过于程序返回指令用硬件方式从堆运算结果、 程序返回时， 返回地址、 堆栈机器能及时释 放不用的栈中弹出。 只需修改堆栈指针内容就可删去堆栈中不用的信息。 即使访问主存， 也采用 相对寻省去了地址码字段。 单元， 访问堆栈时大量使用零地址指令， 程序执行时所用的存贮使访 存的地址

6、位数较少，从而使堆栈型机器上运行的程序较短，址， 单元数少，存贮效率较高。 word 编辑版16、 86位、尾数 48位。阶符和数符不在其内，当尾数分别以2 题 2.4 设某机阶码其最小阶、最大阶、阶的个数，最小 为基时，在非负阶、正尾数、规格化数情况下，求出 尾数值、最 大尾数值、 可表示的最小值和最大值及可表示的规格化数的总个数。 位，就是阶码部分除去阶符 外， 62.7的浮点数表示格式可知，阶码分析 由教材中图 rm 位。当尾数基值为位，就是尾数的二进位位数 m=48 剩下的阶码值部分为 6 位；尾数 48。的尾数位数 m'=m/ 。进制数位需用个二进位表示。尾数基值为rm时，尾

7、数每一个 rm 12位。48、16、rm为2、8、16时，m'分别为对于。最大阶应当是由于是非负阶，最小阶应当是阶值部分为全“0”。所以，最小阶为 0，共到2 -1163)。阶的个数由阶值 0阶值部分6位为全 T,所以，最大阶为2 -1,即卩26-1(= 64个。 有 2 个，即的数。 因为尾数进制数位不是 01 个 rm 所谓规格化正尾数， 就是正尾数小数点后 的第进制为全“ 0”的数是机器零，不作为机器中可表示的数。所以，最小正尾数值应当是rm。最大 1 rm 个 rm 进制数位为“ 1”，其余数位为全“ 0”的数值，即尾数的小数点后第1 进制的 rm一 1的数。可以设想，在小数点

8、后，正尾数值当然是 rm进制尾数各数位均为rm。所以。可表示的最大尾数1，即加上rm-m'，就会使整个尾数值变为第m'个数位上加1m'。值应当是1- rm-尾数值。浮点数可表示的最小值应当 按浮点数表示格式的含义，浮点数的值应当是 r ，尾数为规格化最小正尾数值，所以，可表示浮点数最小值应当为0是阶为非负阶的最小值，尾数为规格化正尾数 2 -1-1= rm-1 ；可表示浮点数的最大值应当是阶为正的最大值rm0? rm。?(1- r )最大值， 所以， 可表示浮点数的最大值应为可表示的浮点数规格化数的总个数应当是可表示阶的 个数与可表示尾数的个数的乘积。个码，所以，rmr

9、m-1 )，共有rm进制数位中，每个数位均可以有0 (由于在 m'个尾数显然，0的那些非规格化的数。个，但应当去掉小数点后第1 个数位是尾数的编码总个数为 r可表示的浮点数规格化的比例。所以，非规格化数的个数占了全部尾数可编码总数的lrm-1/rm) 。数的总个数就为 2 ?r ?(1 的具体值代入上述各式就可以得到本题的解答。rmm、 m'、只要将P、时的各个参168、p=6、m=48时，在非负阶、规格化、正尾数情况下，rm =2解答 所示。数的计算结果如表 2.1)m=48 位 尾基 rm(p=16 位，非负阶、正尾数、规格化 8(m'=16) 16(m'=

10、12) 2(m'=48)0 0 0 0最小阶值 2 -1 最大阶值 63 63 632 阶的个数64 64 64rm-1 1/2 1/8 1/16 尾数最小值-2-48 1-8-16 1-16-121- rm-m' 1 尾数最大值rm-1 1/2 1/8 1/16 最小值 - r )r ?(1 最大值) 63?()161-16-121-8-16 1-2-48263?() 863?(2 ?r ? 数的总个数 2word编辑版715为基rmrm=10，以=2。阶码位数p=2，尾数基值 题2.5 (1)浮点数系统使用的阶基rp。试计算在非负阶、正尾数、规格 4m =的尾数位数 m&#

11、39;= 1，按照使用的位数来说，等价于可表示的最 小值和最大值及可表示数的最大阶值、化数情况下的最小尾数值、最大尾数值、个数。 ，重复以上计算。，m'= 2， rm = 4对于rp = 2，p = 2(2)中的一个值，9所以，rm进制尾数的每个数位只能取 0分析 因为尾数基值 rm=10，9。即每个数位能取的最大值为(1)在非负阶、正尾数、规格化数的情况下，解答 =0.1rm-1=l0-1 最小尾数值为 =0.91- rm-m'=1-10-1 最大尾数值为 最大阶值为 2 -1=2 =rm-1=10-1=0.1 可表示的最小值为=900(1-10-1) 可表示的最大值为 r

12、?(1- r )=1032 ?r ? = 可表示的数的个数为rm-1=4-1=0.25 (2)最小尾数值为1-4-2=15/161- rm-m'= 最大尾数值为 2 -1=22-1=3 最大阶值为rm-1=4-1=0.25 可表示的最小值为- r )= r ?(1 可表示的最大值为可表示的数的个数为 2 ?r ? =4位结查表舍入法下溢处理成3）经 ROM4 题 2.6 由位数 （其中最低位为下溢处理之附加位编码表地址与内容的对应关表，列出 ROM 果，设计使下滥处理干均误差接近于零的 ROM 系。 个单元。其中，每个单元的地址为待下溢处理的 24 根据题意， ROM 表应当有 分析

13、3 表存贮单元的字长为 3 位结果值。所以， ROM 值，该地址单元的内容应为下滥处理后的 位。 位为全“ 1”时，按截断法填成 34 位码的最高 下溢处理表的填表原则是除了待处理的位结入 来填处理后相应该单元的 3码的最低位按 0舍 1其它情况均按全“ 1”外， 4位（地址）果。这样， 既可体现出舍入法的优点。 又避免了舍入法因进位影响下滥处理的速度的缺陷。 让完全用舍入法 处理时所产生的平均误差略偏正的值可以与截断法的平均误差为负进同时， 行抵消，从而使经 过这样的下溢处理之后，能让平均误差人为地调整到接近于零。即下溢处理后的（00001111，它与其内容 ROM 下溢处理表 16个单元的

14、地址码 解答 2.2所示。 3 位结果值 ）的对照关系如表 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 111地1 址000 001 001 010 010 011 011 100 100 101 101 110 110 111 111 111内容 位地址码就可以指向一个 6 变址寻址和基址寻址各适用于何种场合?设计一种只用 2.9 题 个地址之一的寻址机构。大地址空间中任意64word编辑版内容修改其变址值， # 变址寻址适合在标量计算机中，通过循环程序对变址寄存解答 基址寻址则主要是对

15、程序的逻辑地址来对向量或数组等数据结构中的元素进行访问和处理。 空间到物理地址空间进行变换时使用的，以支持程序使用动态再定位的技术。个地址之一的寻址机构，64 设计一种只用 6位地址码就可以指向一个大地址空间中任意 个地址中的某一个。 64 意味着指令中为寻找该操作数的地址码只有6 位，只好用来表示这个地址之一应当是在哪个大的地址空间中的，就得使用其它办法来指明这里 64 那么， 这 可列举常64 一种是采用隐含寻址，让见的两种做法。个地址是相对哪个基点地址的区域，用指令隐式规 标志这可约定某个变址寄存器或某个基址例如， 定的某个专门的寄存器中所存放的基址值来给出。 就可 以经硬件加法器将隐含

16、寄存器的基址值与指令中每当要访存时，寄存器。程序执行时， 位相对 位移量相加来形成其访存单元的物理地址。给出的 6 另一种是规定基点地址就用程序计数 器，程序计数器（PC）存放的是当前所执行指令，因此，可以通过使用无条件转移指令来修改或偏移地址（）的下一条指令所在主存中的地址自相对寻址。做法是通的内容，实现在一个大的地址空间中的访问，这就是所谓的PCPC 6 位相对位移量相加来形成主存单元的物理地址。过将PC的内容和指令中所提供的指令中常用下列寻址方 式来得到操作数：立即操作数、间接寻址、直接寻址、 2.8 题个方面进行井对它们在如下 4 寄存器寻址、 自相对寻址。 请分别说明这些寻址方法的原

17、理， 为指可表示操作数的范围大小；除取指外，为获得操作数所需访问主存的最少次数；比较：明该操作数所占用指令中的信息位数的多少； 寻址复杂性程度。 指令为寻找或访问到所需操作数的某种 寻址方式，其含义在不同的计算机中会解答 有所差别。下面，我们以大多数计算机中的情况来定义。一旦指操作数以常数形式直接存放在 指令中操作码的后面。 立即操作数的寻址原理是， 可表立即操作数由于受机器指令字长的限制，令被取出，操作数也被取得，立即可以使用。 位的二进制常数。指令取出后，为获得操作数不需要再访 168 位或示数的范围小， 一般为操作数所占 用指令中的信息位数是立即数在可表示最大值范围时所要占用次。即访存

18、0 存， 的二进位位数。寻址的复杂性程度相对最低。 在指令的操作间接寻址可以有寄存器间接寻址和存贮器间接寻址两 种。其寻址原理是，先由指令操数地址字段上只给出存放操作数在内存中物理地址的寄存器号或存贮单元地址。才能间从寄存器或存贮单元中取出数在存贮器中的地址。 再按此地址访存， 作数地址字段， 即从存贮 还可以有多重间接寻址， 接取得所要的操作数。 有的计算机在存贮器间接寻址时， 而只是操作数 在内存中的地再去访有时得到的并不是操作数， 单元中取出的内容作为地址。 址，或是地址的地 址。如此顺序递推。 间接寻址访问到的操作数范围大， 可以是主存中能访对于获得所需操作数所 需访问主存的最少次数，

19、 问到可表示数值范围最大的数。 除取指外， 为指明该操作数所占用指令 中的信息对于存贮器间接寻址为两次。 奇存器间接寻址为一次。 这种位数一般很对于寄存器间接 寻址来说，位数，只是为寄存器编号所占用的二进位位数， ；而对于存贮器间接寻址来说，需占 访)416 个通用寄存器的编号只需用位二进位(短例如，寄存器间接寻址较存贮器其中，存逻辑地址所需的全部位数。间接寻址的复杂性一般最高。 间接寻址简单，最复杂的是存贮器多重间接 寻址。由指令中操作数地址码字段给出存放操作数在内存中的有效地址或直接寻址的原理是， 可以是主存中能访问的可表示值范围最大的物理地址。 直接寻址可表示操作数值的范围大， 需要 再

20、访问一次主存。为指明操作数所占用指令中的信为获得所需操作数，数。除取指外， word 编辑版 直接寻址的复杂性较寄存器寻址息位数，是访存单元的有效地址或物理地址所需要的位数。 的 大，而它较寄存器间接寻址要简单些。 寄存器寻址的原理是， 指令的操作数地址码宇段给出存放 操作数所用的寄存器号。可 为获得操表示操作数的范围大小取决于存放操作数所用的寄存器的二进位位数。 除取指外， 只是 寄存器编号所占次。 为指明操作数所占用指令中的信息位数， 作数不用访存， 即访存 0 位二进位。 寄存器寻址简单，其取数个寄存器编号只需 4 的二进位位数，很短。例如， 16 的时间要比访存 的时间短很多。 自相对

21、寻址方式主要用于转移指令形成转向目标地址， 有的也用于访问存贮器找 操作 指令中操作数字段给出所访问操作数存放在主存中相对数。 以访问存贮器操作数寻址为例， 可以 是主存于指令计数器当前值的位移地址。自相对寻址所寻址的操作数可表示值范围大，为指 1 次。中能访问的可表示值范围最大的数。 除取指外， 为获得操作数所需访存的次数为寻址复杂性 较直接明该操作数所占用指令中的信息位数取决于允许的最大相对位移量大小。 寻址的略复杂 些。那样有基地址寄存器的机器的另一种办法是，每条指令不用现设计如 IBM 370 题 2.9 位作为地址码，而是让每条指令都有一个16位)共(4 在的基地址寄存器地址位 )加

22、位移量 (12 位的直接地址。针对下面两种情况，评价一下这个方法的优、缺点： 24 数据集中于有限几块， 但这些块分布在整个存贮空间； (1)(2)数据均匀地分布在整个地址空间中。 的设计者在实际应用中考虑了这两种情况中的哪一种可能性？为什IBM 370 你认为么？位， 16 采用基地址寄存器加位移量作地址码，使指令中操作数的地址码只需要解答 可以大大减少程序中操作数地址字段所占用的存贮空间量。这样，24 位直接地址。不必使用位的物理地址，这需要 24 但是，每次访主存找操作数需要将逻辑地址经地址加法器变换成而这些 块又是分布在整个地址空间来说是有利这对于数据集中于有限几块， 花费一些时间。

23、用位移量表 示局部区域内相对基点地址的。 用基址指向某个局部区间在主存中的基点位置， 位地址直接寻址， 将会使其高位地址码的变化频率很低，虽然这不需要的位移。如果用24 但程序中操作数地址字段所花费的存贮空间量较地址变换，形成物理地址的速度有所加快，大。这种寻址对于数据均匀地分布在整个地址空间中是有利的。 设计者之所以采用基地址寄存器加位移量的方式， 是因为 在实际应用中，程序 IBM 370 存在着局部性， 数据往往集中簇聚于有限的几块中， 这些块又可能分布在整个存贮空间里。 从空 间和时间上的考虑到地址加法器硬件形成物理地址的速度较高，利用哈夫曼压缩概念， 得失 比较来看，速度下降不太显著

24、，却可使程序所占存贮空间有显著减少。 ，0.04，0.02，0.15，0.12，0.03，题2.10 经统计，某机 14 条指令的使用频度分别为： 0.01编码、。分别求出用等长二进制编码、Huffman ， 0.14， 0.110.03，0.02，0.04，0.010.13，0.15， 3种方式的操作码平均码长。只能用两种码长的扩展操作码编码等 等长操作码的意思是不管其指 令的频度如何，都用同样长度的二进制码位数 分析等长操作码的二进制码位 n 时，当指令系统中的指令条数为 来对指令操作码编码。 显然， 。 数应当是计 ?l 树来得到的。 它的平均码长是用 HuffmanHuffman 编码

25、是用 Huffman 算法构造 出 算求得的。将高频的指则需要对指令使用频度进行按大小分群。 只有两种码长的扩展操作 码编码， 使用长操作码编而将低频的指令分在另一群中，令分在同一群中，对其用短的操作码编码， word 编辑版为能唯一解码和立即解码，在短操作码中还要码。每一群都各自用等长操作码编码。这时， 来经过综合权衡，使平均码长尽可能短，使用某些码来作为扩展成长操作码的扩展标志码。 ?l 来求 得其平均码长。定好长、短码的码长组配关系。从而，再用4 位。条指令的等长操作码的平均码长是位，即 解答 142.1 所示。本题的 Huffman 树如图 Huffman 编码可先用 Huffman

26、算法构造出 Huffman 树。所 图中，叶子上用圆括号所括起的数字是表示该频度指令所用的二进位编码的码位数， 位。编码的操作码平均码长为 ?l =3.38 以 Huffman让条指令所给出的使用频度值分成两群。采用只有两种码长的扩展操作码，可根据 14 分别表示使用频度为1010003使用频度较高的 6种指令用位操作码编码表示。例如，用位码作为长码的 3111 两个、0.11 的指令的操作码。留下 110和0.15、0.15、0.14、0.13、0.12条使用频度 较低的指令，这样， 45位码就可以各扩展出扩展标志，扩展出 2 位码。从而用 8 共有条使用频 度较低的指令符合题目的要求。由此

27、可求得操作码的平均码长为?l =3 位条。设条，零地址指令 16 若某机要求有：三地址指令 4 条，单地址指令 255 题 2.11 如果其中单地址指位。 问能否以扩展操作码为其编码?位，每个地址码长为 3 指令字长为 12 说明其理由。 条呢令为 254?无论是哈夫曼编码，还是扩展操作码编码， 其中的短码都不能与长码的首都有 分析 相同的。否则，由于短码成了长码的前缀，而指令中除了操作码外，后面所跟的，或者是操它们 又都是以二进制码编码的或者是操作数所在的寄存器编号或存贮单元的地址码，作数， 无法做到唯一就会使指令操作码译码时，形式出现的，所以短操作码成了长操作码的前缀，译码和立即解码，这是

28、解答本题的关键之处。根据题意，三地址指令的格式为解答操作码 地址 3 地址 1 地址 28 个不同码中的 3 操作码占了可用个码 44个码，余下有位，用来表示 4 条三地址指令需用掉 做扩展成长操作码的扩展标志。 单地址指令的格式为地址操作码117.32.130.* 2009-6-6 11:13回答者： 零地址指令的格式为操作码word编辑版如果不考虑零地址指令， 短操作码中条零地位的操作码， 共可 64 个扩展标志各自均能扩展出址指令。如果单地址指 164 26=256 条单地址指令。但是，现在还要表示扩展表示出 3 位只有一 个码可作为扩展标志， 因而只能扩展出条， 则零地址指令操作码的高

29、 9 令为 255 条零地址指令。 条零地址指令， 不能满足题目所要求的 16位，表示 23=8 每个扩展标志个扩展标志码， 位就可以 有 2254 条，则指令高 9 如果单地址指令只用了条零地址指令。所以，关键的原因是短操作 码不 2 23=163位码，就可以表示出码都扩展出 能是长操作码的首部， 即不能是长操作码的前缀。 位。设有单地址指令和双地址指令两类。若每个地址字段均某机指令字长 16 题 2.12 条。问单地址指令最多可以有多少条?为 6 位，且双地址指令有 x 本题仍然是依据于扩展码中的短码不能是长码的前缀的概念来解答。分析 根据题意，双地址指令格式为 解答 地址码 2 地址码

30、1 操作码其操作码占了 4（16-x ）个16 单地址指令的格式为4x条，已占用了位，这样，共有 24=16种短操作码。现双地址指令有 码点均可用作扩展标志。种组合中的 x 个码点，所以剩下位操作码中地址码扩展操作码位操作码来，所以，单地址指令最多6因此，（16 -x）个扩展标志中的每一个码均可扩展岀条。可以有（16-x）?26编码表示，空9）位十进制数字（0题2.13用于文字处理的某专用机，每个文字符用 4格则用表示，在对传送的文字符和空格进行统计后， 得岀它们的岀现频度分别为：61 0；17；20 8 4： 3：112；8%7：1385：56： ：198；3 1）若上述数字和空格均用二进制

31、编码，试设计二进制信息位平均长度最短的编码；（共需传送多按最短的编码， 每个文字符后均跟一个空格 ），个文字符号 （ 2）若传送 106（少个二进制位？ 位二进制码表示， 共需传送多少个二进制位？） 若十进制数字和空格均用4（ 34根据题意和所给的条件，每传送完一个文字符后都跟一个空格，而文字符又是用分析位十进制数字编码表示，即word 编辑版之一。 09 其中每个 均为一个十进制数字，取值为位二 如果对它们用等长二进制码编码，每 个字符都需要十进制数字和空格共为 11 个字符，显然又要使二进制信息位平均长度最短，进制 码编码才能表示。如果它们用二进制码编码，编码。只能采用 Huffman 所

32、示。这 2.2Huffman 树如图 （ 1）按所给的十进制数字和空格符岀现的频度，构造 解答和空格字符的二进制码的编码（该编码不唯一，但平均码长肯定是唯 90样，可得到数字 一的）如下： ）（3 位 0；111；01（2 位）位）：1001 （4 位1000 （4）21： 位）：1100 （4（3位）43：001位）1101 （4 位）6：5：0001 （4 ）：00001 （5位位 ）81017： （3 ）：00000 （5位9其中，在圆括弧中提供的数是所用码的二进位位数。 位。 ? l =3.23Huffman根据所产生的编码，就可求得其平均的二进位码长为 再后位十进制数字，因为每个文字

33、符又用4 （2）按最短的编码来传送 106个文字符号，位。位=1.615 107跟一个空格符， 所以总共需传送的二进位位数应当是106 （4+1） 3.23 =2 107 位。4 若十进制数字和空格均用位二进制码表示， 则共需传送 106 （4+1） 4 位（3） 简要列举包括操作码和地址码两部分的指令格式优化可采何谓指令格式的优化 ? 题 2.14用的各种途径和思路。指令格式的优化指的是如何用最短的位数来表示指令的操作信息和地址 信息， 解答 关于操作码和地址码两部分的优化表示可采用的各种途径和使程序中指令的平均字长最短。 所 概括的措施进行解答。中的节内容要点32）思路可参照本章 2.2

34、个在计算机不同场合和用途上使用哈夫曼压 5 除了指令格式优化，请你再列举 题 2.15缩概念的例子。 这类例子可以举出很多。 下面只简要列举几个。 至于内容的具体细节， 部分可 解 答中设置通用寄存器存放常用的数据或地址信息以减少访问主CPU 在后面章节中找到。如，存贮器的使用 Cache 稀疏向量和数组的压缩存贮以减少有贮空间，虚拟存贮器和存的次数； 虚拟存贮器内部地址映象和变换及外部地址映以解决主存容量和速度满足不了要求的问题， 虚拟 存贮器内部地址映象和变换采用快表一慢象变换在实现仁的不同以节省辅助硬件造价； 重叠机器 中对主存数相关和通用寄存器组的相关采用不表二级表层次来加快内部地址变

35、换，流水机器中为解决条件转移引起的全局性相关采用的猜测法及为同方式以提高性能价格比； 图像和图形等信息 在光盘加快短循环程序处理中让猜选分支恒选循环分支以提高流水效能；上的压缩存放以增加信息存贮效率，等等。程序能兼容的系列 IBM 370IBM 370 强，又希望现有 题 2.16 设计一个 在某方面功能比都改成采用间接寻址；另一些人型）,B2, D2R1RX机。一些人认为可让全部指令（即，X2即能间接从存贮界取代码列寄存器的指令和把寄存没有的指令，则认为只增加两条IBM 370 为什么 ?器的代码间接地存到存贮器的指令。 你认为哪种方案比较好本题主要考虑的是系列机内推出新型 号机器应保证实现

36、软件的向后兼容，不能 分析 将过去已有的机器指令删去或修改，可以增加少量新的指令以增强系统的功能。word编辑版指令都改成采用间接寻址方法不能保证过去的程序在新的机器上继RX 让全部 解答 续运行，因此，此方案不可取。应采用增加两条新指令的方案，这样，可以确保过去的程序 向后兼容于新的机器上。 它们为什个或更多个寄存器构成的通用寄存器组 8?题 计算机采用由你能设想什么技术的发展会使得不必采用通用寄存器组?么会使编译生成更复杂压缩思想，将一些常用的操作数据，地址信息或中间结果放入解答的通用寄存器组中，可以减少速度较寄存器低一个数量级的存贮器的访问次数，大大 和处理的速度。但是，采用寄存器存放信

37、息比用存贮单元存放信息，每位价提高 机器语言程序时，一个重格要贵得多，能2.17 为什么不少?利用哈夫曼的CPU 运算 CPU 编译生成 因此不得不限制寄存器的使用数量。这样，随从而加重了 存贮器后，可以减编译的负担，使编译程序复杂化。要的任务是如何优化分配使用这些寄存器， 少、甚至不用通用寄存器组，这技术的发展，在采用在片 担。 9 条指令，其使用频度为： 2.18 某模型机有 ADD（ 加 ）30%2% SHR（右移）7%JMP（转移）7%1% 停机 ） 3%CLA（ 清加 ）20% STP（并限制只能有两种操都按双操作数指令格式编排。Cache 着 VLSI 就减轻了编译程序的负 题 J

38、OM（按负转移）6减SUB（）24%STO（存CIL（ 循环左移 ）采用扩展操作码， 要求有两种指令字长， 位宽，16 长指令为寄 存型。主存地 不考虑其它要求，按字节编址，采用按整数边界存作码码长。设该机有若干个通用寄存器。主存为 存器主任何指令都在一个主存周期中取得。短指令为寄存器寄存器型，贮， 址应能变址寻址。 Huffman 操作码， 并计算其平均码长； （1）仅根据使用频度， 设计出全仅根据 只需对此 9 求得。 设计优化实用的操作码和指 ? l 码的编码。 其平均码长可根据其它各小题 只要先将两种指令字的格式及其各字段的位数定下来， 地得到其解答。16 根据指令有两种字长、主存为

39、很容易得出， 短指令字只能是 8 位。 指（2）考虑题目全部要求，设计优化实用的操作码形式，并计算其操作码的平均码长； 该机允许使用多少个可编址的通用寄存器？ （3） 画出该机两种指令字格式，标出各字段之位数； （4） 指出访存操作数地址寻址的最大相对位移量为多少十字节。 （5） 操作码， Huffman9 条指令给出的使用频度，不考虑其它要求，设计全分析 操作树， 就可以得到 Huffman 条指令的频度， 用 Huffman 算法， 构造 Huffman 考虑题目的全部要求， 就可以很容易令字格式， 位宽、按字节编址、采用按整数边界存贮、任何指令 16 位，长指令字只能是都在一个主存周期中取得等条件， 令按双操作数格式编排，短指令为寄存器寄存器型，可得到短指令格式为寄存器号 操作码寄存器号长指令寄存器主存型，主存地址应能变址寻址，就可得出长指令格式为相对位移 操作码寄存器号变址寄存器号word编辑版变址寄存器号字变址寄存器就用的是通用寄存器中的某一个。所以， 在一般的计算机中， 段 的位数与寄存器号字段的位数是相同的。 Huffman 按照题意，指令用扩展操作码编码，并限制 只能有两种操作码的码长。依据 这让使用频度高的指令用短操作码表示。使用频度低的指令用长操作码表示。压缩的概念， 、减 ） 24%30%、SUB（