计算机组成与设计答案

计算机组成与设计答案——节选

9. 设计算机A有60条指令，指令操作码为6位固定长度编码，从000000到111011。其后继产品B需要增加32条指令，并与A保持兼容，

(1) 试为计算机B设计指令操作码。(2) 计算操作码平均长度。答:：（1）6位操作码中保留了111100到111111四个码字，如果不再保留码字可增加3位扩展码，这样增加的32条指令的操作码为111100,000到111111,111中的一个。（2）如果每条指令的使用概率相等，则平均指令长度为：

(6×60 + 9×32)/(60+32) = 7.04

注意：B计算机与A计算机保持兼容意味着B计算机原封不动地采纳A计算机的指令，可增加新的指令，但A计算机中已有的指令不能做任何改动。

10. 某计算机的指令系统字长定长为16位，采用扩展操作码，操作数地址需要4位。该指令系统已有三地址指令M条，二地址指令N 条，没有零地址指令，问系统最多还有多少条一地址指令？

答：三种指令的操作码长度分别为4位、8位和12位。设系统最多有L条一地址指令，则有

L=((24-M) ?24-N) ?24

13. 在一个单地址指令的计算机系统中有一个累加器，给定以下存储

器数值：

单元20中的内容是40 单元30中的内容是50 单元40中的内容是60 单元50中的内容是70

求以下指令分别将什么数值装入到累加器中？(1) load #20 (2) load 20 (3) load (20) (4) load #30 (5) load 30 (6) load (30)

答：(1) 20 (2) 40 (3) 60 (4) 30 (5) 50 (6) 70

15. 一条双字长的指令存储在地址为W的存储器中。指令的地址字段位于地址为W+1处，用Y表示。在指令执行中使用的操作数存储在地址为Z的位置。在一个变址寄存器中包含X的值。试叙述Z是怎样根据其他地址计算得到的，假定寻址方式为

(1) 直接寻址(2) 间接寻址(3) 相对寻址(4) 变址寻址

答：根据题意画出如下示意图：

WW+1变址寄存器XZ存储器?OP（操作码）Y（地址码）?A (1) 在直接寻址方式下，指令中存放的就是操作数的地址。即操作数的地址Z在地址为W+1处，Z从指令中得到，所以有Z=Y。(2) 在存储器间接寻址方式下，操作数的地址在某一个存储单元中，其地址在指令中。Z根据Y访存后得到，所以有Z = (Y)。

(3) 在相对寻址方式下，操作数的地址为PC的值（取完指令后PC的值为W+2)加上Y得到。所以有Z=W+Y+2。

(4) 在变址寻址方式下，操作数的地址为变址寄存器的值加上Y得到。所以有Z=X+Y