計算機組成原理(白中英) 第四章 課後題答案

考點：指令格式

解：設操作碼位數爲 x，因爲指令系統共有 70 條指令，則 x 需滿足 $2^x≥70$，解得 $x≥7$。
op 爲操作碼
雙操作數：$A_1$ 和 $A_2$ 存放兩操作數地址，$A_1$ 存放結果地址

$op(7bit)$	空$(1bit)$	$A_1 (12bit)$	$A_2 (12bit)$

單操作數：$A_1$ 存放操作數地址和結果地址

$op(7bit)$	$A_1 (25bit)$

無操作數：不存放操作數相關信息

$op(7bit)$	$- (25bit)$

考點：尋址方式

解：指令中有源地址和目的地址，爲雙地址指令，源地址和目標地址同時給出操作數的位置，並將運算結果存放在目標地址中。
共 $2^3=8$種尋址方式，共 $2^4=16$ 種操作。

解：①直接尋址；②相對尋址；③變址尋址；④基址尋址；⑤間接尋址；⑥基址間接尋址

考點：尋址方式；指令格式

解：設操作碼位數爲 x，因爲指令系統共有 40 條指令，則x需滿足 $2^x≥40$，解得 $x≥6$。採用單字長單地址指令，則指令長度爲 32 位。地址長度爲 1 字節。
指令格式：

$op(6bit)$	尋址方式$X(2bit)$	$D (24bit)$

直接尋址：X=00，有效地址E=D
立即尋址：X=01，D字段爲立即數
變址尋址：X=10，有效地址E=(Rx)+D（Rx爲變址寄存器，32位）
相對尋址：X=11，有效地址E=(PC)+D（PC爲程序計數器，32位，D可正可負）

考點：尋址方式；指令格式

解：（1）指令爲單字長 32 位。設操作碼位數爲 x，因爲指令系統共有 50 條指令，則 x 需滿足 $2^x≥50$，解得 $x≥6$。尋址方式共 4 種，佔用 2bit。主存容量爲 1MB，則操作數地址至少爲 20bit。
指令格式：

$op(6bit)$	尋址方式$X(2bit)$	$D(24bit)$

X=00：寄存器尋址。D字段實際使用4bit選擇16個通用寄存器，E=Ri
X=01：寄存器間接尋址。D字段實際使用4bit選擇16個通用寄存器，E=(Ri)
X=10：立即尋址。D字段給出24bit立即數。
X=11：直接尋址。D字段給出24bit內存地址，E=D

（2）可增加尋址方式字段X，支持更多的尋址方式。
可增加的方式有：相對尋址E=PC+D；間接尋址E=(D)

考點：尋址範圍

解：設操作碼位數爲 x，因爲指令系統共有 64 種指令，則x需滿足 $2^x≥64$，解得 $x≥6$。有 16 個寄存器，則存放寄存器編號位爲 4bit。
指令格式：

$op(6bit)$	寄存器編號 $R(4bit)$	存儲器地址 $R(22bit)$

若採用基址尋址方式，E=®+D。則 RS 型指令最大存儲空間$=2^{32}+2^{22}=4GB+4MB$