指令-习题课件

指令系统设某机为定长指令字结构，指令长度12位，每个地址码占3位，试提出一种分配方案，使该指令系统包含：4条三地址指令，8条二地址指令，180条单地址指令。000001010011OPA1A2333A33二地址指令8条单地址指令64条单地址指令64条单地址指令52条三地址指令4条(100)→OP=6位

100000111(101)→OP=9位101000000111111(110)→OP=9位110000000111111(111)→OP=9位111000000110011单地址指令180条1指令系统指令格式同上题，能否构成：三地址指令4条，单地址指令255条，零地址指令64条？为什么？解：OPA1A2333A33000001010011单地址指令64条单地址指令64条单地址指令64条单地址指令63条三地址指令4条(100)→OP=9位

100000000111111(101)→OP=9位101000000111111(110)→OP=9位110000000111111(111)→OP=9位111000000111110单地址指令255条(111111111)→OP=12位111111111000111111111零地址指令8条不能，因为按此分配方案，零地址指令只能有8条，不够64条。2某机为定长指令字结构，指令长度16位；每个操作数的地址码长6位，指令分为无操作数、单操作数和双操作数三类。若双操作数指令已有K种，无操作数指令已有L种，1)单操作数指令最多可能有多少种？解：指令系统OPA1A24660000…K-1K000000……111111K+n000000…111111xxxxxx000000…1111111111111111000000111111K条L条?(24-K)*26[L/26]3指令系统OPA1A24660000→1条双操作数指令(0001)→单操作数指令扩展口00100111111111111…11110111111111111无操作数指令最多为14*2120000xxxxxxxxxxxx(0001)→单操作数指令扩展口0001000000

xxxxxx

单操作数指令1条0001000001

00000

11111111111100100111111111111…11110111111111111OPA1A2466无操作数指令最多为15*212-265无操作数指令最多为14*212

是什么导致这样的结果？2)上述三类指令各自允许的最大指令条数多少？OPA1A24660000…1110双操作数指令最多为15条OPA1A24660000→1条双操作数指令0001000000…1111111111000000111110(1111111111)→无操作数指令扩展口单操作数指令最多为15*26-1OPA1A24660000→1条双操作数指令(0001)→单操作数指令扩展口00100111111111111…11110111111111111无操作数指令最多为14*212(1111111111)→无操作数指令扩展口

(0001)→单操作数指令扩展口6软硬件功能等价1、如果以(0001)→单操作数指令扩展口；则硬件在对指令的前4为译码后，直接判定为单操作数指令，马上进入单指令执行。有利于提高单操作数指令的译码速度。2、如果以0001000000

xxxxxx作为1条单操作数指令；则硬件在对指令的前4为译码后，还要继续对其后6位进行判定是000000后，才能最终确定为单操作数指令。以区别0001

000001以后的无操作数指令。

7指令系统某机字长为16位，内存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有50条指令。若有直接寻址、间接寻址、(基址)变址寻址、相对寻址四种寻址方式，试设计其指令格式。解：50条指令占用操作码字段（OP）=6位，下余长度10位。为覆盖64K的地址空间，设寻址模式位（X）2位，形式地址（D）8位，指令格式：OPXD15109870寻址模式定义如下：X=00直接寻址EA=D（256个单元）X=01间接寻址EA=（D）X=10变址寻址EA=（R）+D（64K）X=11相对寻址EA=（PC）+D（256单元）其中：R为变址寄存器（16位），PC为程序计数器（16位）。8指令系统(3)采用页面寻址方式，若只增加一位Z/C(零页/现行页)标志，指令寻址范围为多少？指令直接寻址范围为多少？(4)采用(2)、(3)两种方式结合，指令的寻址范围为多少？指令直接寻址范围为多少？OPD1510980Z/CEA=页面号//D64K个单元直接：EA=D256个单元间接：EA=（D）64K个单元页面：EA=页面号//D64K个单元OPD15109870Z/C@10指令系统已知某小型机字长为16位，其双操作数指令的格式如下：其中，OP为操作码，R为通用寄存器地址，试说明下列各种情况下能访问的最大内存区有多少机器字？(1)A为立即数。立即数：访问1个内存单元。指令本身。(2)A为直接内存单元地址。28=256个机器字。(3)A为间接地址（非多重间址）。EA=（A）216=64K(4)A为变址寻址的形式地址，假定变址寄存器为Ri(字长16位）。

EA=（R1）+A64KOPRA056781512指令系统14.假定某机的指令格式如下：1110987650@OPI1I2Z/CA解：(1)EA=0046Q(2)EA=1144Q其中:Bit8=1：变址寄存器I1寻址；Bit7=1：变址寄存器I2寻址；Bit6(零页/现行页寻址)：Z/C=0，表示0页面；Z/C=1，表示现行页面，即指令所在页面。若内存容量为212个存储单元，分为26个页面，每个页面有26个字。设有关寄存器的内容为：(PC)=0340Q(I1)=1111Q(I2)=0256Q，试计算下列指令的有效地址。(1）1046Q（2）2433Q（3）3215Q（4）1111Q14指令系统（3）3215Q=（4）1111Q=011010001101I2变址偏移量EA=（I2）+15Q=0256Q+15Q=0273Q001001001001现行页页内地址EA=(PC)H//11Q=03//11Q=0311Q15指令系统15.假定指令格式如下：151211109870OPI1I2Z/CD/IA其中:D/I为直接/间接寻址标志，D/I=0表示直接寻址，D/I=1表示间接寻址。其余标志位同前题说明。若内存容量为216个存储单元，分为28个页面，每个页面有28个字。设有关寄存器的内容为：(I1)=002543Q(I2)=063215Q(PC)=004350Q，试计算下列指令的有效地址。(1）152301Q（2）074013Q（3）161123Q（4）140011Q16指令系统（1）3215Q=（2）1111Q=11010100EA=(I2)+A=063215Q+301Q=063516QEA=(I1)

+A=002543Q+013Q=002556Q（3）3215Q=（4）1111Q=EA=（PC)H//A=004Q//123Q=004123QEA=000//A=000Q//011Q=000011Q011110001110001011000000I2变I1变现行页0页17指令系统16.举例说明哪几种寻址方式除去取指令以外不访问存储器？哪几种寻址方式除去取指令外只需访问一次存储器？完成什么样的指令，包括取指令在内共访问4次存储器？解：1)立即寻址movax,0020H寄存器寻址movax,bx除取指外不访问内存。2)寄存器间接寻址movax,[bx]直接寻址movax,[si+20H]页面寻址、基址寻址movax,[bx+20H]变址寻址movax,[si+20H]相对寻址这六类除取指外，只访问一次存储器。3)二级间接寻址包括取指令在内，共访问4次内存。1一间OP0EA操作数取指1二间18指令系统19.在某些计算机中，调用子程序的方法是这样实现的：转子指令将返回地址存入子程序的第一个字单元，然后从第二个字单元开始执行子程序，请回答下列问题：（1）为这种方法设计一条从子程序转到主程序的返回指令。解：返回地址是保存在子程序的第一个单元中，故此时返回指令应当是一地址指令。如OP@子程序首地址间接寻址可找到返回地址，然后无条件转移到返回的位置。20指令系统主程序子程序AJMP＠ACALLAKK+1K+1返回地址21指令系统20.某计算机有10条指令，它们的使用频度分别是：0.3,0.24,0.16,0.12,0.07,0.04,0.03,0.02,0.01,0.01用Huffman编码法对它们的操作码进行编码，并计算其操作码的平均码长。0.010.010.020.030.040.070.120.160.240.300.020.280.040.070.110.180.421.000.58100000001111111100111111111111101111101111011101100110101000L=2.64等长编码=423指令系统21.某计算机有8条指令，它们的使用频度分别是：0.3,0.3,0.2,0.1,0.05,0.02,0.02,0.01，试分别用Huffman编码法和Huffman扩展编码法对其操作码进行编