第4章指令系统-堆栈寻址和习题
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式种类相对CISC少
第4章 指令系统
【通考真题3】 某计算机字长16位，主存地址空间大小为
128KB，按字编址，采用定长指令格式，指令各 字段定义如下：
转移指令采用相对寻址方式，相对偏移是用补码 表示，寻址方式定义如下：
第4章 指令系统
(1)该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多 有多少个通用寄存器？存储器地址寄存器(MAR)和 存储器数据寄存器(MDR)至少各需多少位？(16，8， 16，16)
A.先使(SP)+1，再读出数据 B.先读出数据，再使(SP)+1 C.先使(SP)-1 ，再读出数据 D.先读出数据，再使(SP)-1
第4章 指令系统
【通考真题1】 某机器字长16位，主存按字节编址，
转移指令采用相对寻址，由两个字节组 成，第一个字节为操作码字段，第二字 节为相对位移量字段。假定取指令时， 每取一个字节PC自动加1。若某转移指令 所在主存地址为2000H，相对位移量字段 的内容为06H，则该转移指令成功转移后 的目标地址是( )
第4章 指令系统
【例4.6】在一个36位长的指令系统中， 设计一个扩展操作码，使之能表示 下列指令：
(1)7条具有两个15位地址和一个3位 地址的指令；
(2)500条具有一个15位地址和一个3 位地址的指令；
(3)50条无地址指令。
(1) (2) (3)
OP (3) 000 … 010
A.2006H B.2007H C.2008H D.2009H
第4章 指令系统
【通考真题2】 下列关于RISC的叙述中，错误的是( )
A.RISC普遍采用微程序控制器 B.RISC大多数指令在一个时钟周期内
完成 C.RISC 的 内 部 通 用 寄 存 器 数 量 相 对
CISC多 D.RISC的指令数、寻址方式和指令格
第4章 指令系统
【例4.4】设机器字长32位，一个容量 为16MB的存储器，CPU按半字寻址， 其寻址单元数是( )
A.224 B.223 C.222 D.221
【例4.5】设机器字长32位，一个容量 为16MB的存储器，若按双字编址， 其寻址单元数是( )
A.8MB B.2M C.4M D.16M
第4章 指令系统例题
【例4.1】某计算机存储器按字(16位)编址，每取 出一条指令后PC值自动加1，说明其指令长度 是( )。
A.1个字节 B.2个字节 C.3个字节 D.4个字节
第4章 指令系统
【例4.2】在关于一地址运算类指令的叙述中， 正确的是( )
A.仅有一个操作数，其地址由指令的地址码提 供
第4章 指令系统
【例4.9】在变址寄存器寻址方式中， 若 变 址 寄 存 器 的 内 容 是 4E3CH ， 指 令中的形式地址是63H，则它对应的 有效地址是( )
A.63H B.4D9FH C.4E3CH D.4E9FH
第4章 指令系统
【例4.10】一条双字长的LOAD指令存储在地址为200和201的存
储位置，该指令将指定的内容装入累加器AC中。指令的第一个字
指定操作码和寻址方式，第二字是地址部分。寄存器与主存内容
示意图如图所示，指令的寻址方式字段可指定任何一种寻址方式。
问在下列寻址方式中，装入AC的值。
(1)直接寻址 (2)立即寻址 (3)间接寻址 (4)相对寻址 (5)变址寻址 (6)寄存器R1寻址
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（3）寄存器寻址的二地址指令8条。
OP（8）
11110000 11110001 …… 11110111
(2)转移指令的目标地址范围是多少？(0~216-1)
(3)若操作码0010B表示加法操作(助记符add)，寄存 器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容 为 1234H ， R5 的 内 容 为 5678H ， 地 址 1234H 的 内 容为5678H，地址5678H中的内容为1234H，则汇 编语句为”add(R4),(R5)+”(逗号前为源操作数，逗 号后为目的操作数)对应的机器码是什么(用十六进 制表示)？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元 的内容会改变？改变后的内容是什么？(2315H， (R5)=5679H，存储单元5678H的内容变为68ACH)
Ri（4）
Rj（4）
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（4）直接寻址的一地址指令12条。
OP（9）
111110000 111110001 …… 111111011
… 000000000000000000
第4章 指令系统
【例4.7】某机字长16位，存储器直接寻址空间 128字，变址时的位移量为-64~63,16个通用寄存 器可作为变址寄存器。设计一套指令系统格式， 满足下列寻址类型的要求。 （1）直接寻址的二地址指令3条。 （2）变址寻址的一地址指令6条。 （3）寄存器寻址的二地址指令8条。 （4）直接寻址的一地址指令12条。 （5）零地址指令32条。 试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址
POP A 后
主存
栈顶
15
200H
X
栈底
(3) SP 的修改与主存编址方法有关
① 按 字 编址
进栈 （SP）– 1 SP
出栈 （SP）+ 1 SP
② 按 字节 编址
存储字长 16 位 进栈 （SP）– 2 SP
出栈 （SP）+ 2 SP 存储字长 32 位 进栈 （SP）– 4 SP
出栈 （SP）+ 4 SP
第4章 指令系统
【例4.8】假设寄存器R中的数值为200，主存地 址为200和300的地址单元中存放的内容分别是 300和400，若访问到的操作数是200，则寻址 方式是( )
A.直接寻址200 B.寄存器间接寻址(R) C.存储器间接寻址(200) D.寄存器寻址R
分析：直接寻址200和寄存器间接寻址(R)获得的 操作数是300，存储器间接寻址(200)获得操作 数是400，寄存器寻址R获得操作数200.
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字，变 址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可作为 变址寄存器。设计一套指令系统格式，满足下列 寻址类型的要求。
试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址的 一地址指令，还能容纳多少条？（480，30）
OP（12）
Ri（4）
1111111000011111 1111111111111111
A.(MSP)A, (SP)+1SP B. (SP)+1SP , (MSP)A C. (SP)-1SP , (MSP)A D.以上都不对
第4章 指令系统
【例4.12】在向上生成(地址码减小方 向)堆栈中，若约定为实顶栈(即堆栈 指针随时指向实有数据的堆栈)，则 正确的弹出数据操作为( )
出栈
栈顶 栈顶
… …
栈底
栈底
(2) 堆栈寻址举例
主存
ACC 15
栈顶
SP
200H
200H
X
PUSH A 前
栈底
ACC 15 SP 1FFH
主存
栈顶 1FFH 15 200H X
PUSH A 后
栈底
ACC Y SP 1FFH
栈顶 1FFH
200H
主存
15 X
POP A 前
栈底
ACC 15 SP 200H
OP1 (3)
A1 (15) OP2(15)
000000000000000
111
…
000000111110011
OP1 (3)
OP2(15)
000000111110100
111
…
000001000100101
第4章 指令系统
A2 (15)
A3 (3)
A1 (15)
A2 (3)
OP3(18) 000000000000000000
(800) (500) (300) (325) (900) (400)
(7)寄存器R1间接寻址
(700)
第4章 指令系统
【例4.11】堆栈寻址中，设A为累加器， SP为堆栈指示器，MSP为SP指示的 栈顶单元，如果进栈操作的动作顺 序是(A)MSP，(SP)-1SP，那么 出栈操作动作顺序应为( )
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（2）变址寻址的一地址指令6条。
OP（5）
11000 11001 …… 11101
Rx（4）
A（7）
B.可能有一个操作数，也可能有两个操作数 C.一定有两个操作数，另一个是隐含的 D.指令的地址码字段存放的一定是操作码
第4章 指令系统
【例4.3】一个计算机系统采用32位单字长指令， 地址码为12位，如果定义了250条二地址指令， 那么单地址指令的条数有( )
A.4K B.8K C.16K D.24K
A（7）
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（5）零地址指令32条。
OP（16）
1111111000000000 1111111000000001 …… 1111111000011111
的一地址指令，还能容纳多少条？
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（1）直接寻址的二地址指令3条。
OP（2）
00 01 10
A1（7）
A2（7）
10. 堆栈寻址
(1) 堆栈的特点
硬堆栈 堆栈
软堆栈
多个寄存器 指定的存储空间
先进后出（一个入出口） 栈顶地址 由 SP 指出
进栈 （SP）– 1 SP 出栈 （SP）+ 1 SP
SP
1FFFH 2000 H
12F0F00F H
–1
进栈
栈顶ห้องสมุดไป่ตู้栈顶
SP
1FFFH 2000 H
12F0F00F HH
+1
第4章 指令系统
【通考真题3】 某计算机字长16位，主存地址空间大小为
128KB，按字编址，采用定长指令格式，指令各 字段定义如下：
转移指令采用相对寻址方式，相对偏移是用补码 表示，寻址方式定义如下：
第4章 指令系统
(1)该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多 有多少个通用寄存器？存储器地址寄存器(MAR)和 存储器数据寄存器(MDR)至少各需多少位？(16，8， 16，16)
A.先使(SP)+1，再读出数据 B.先读出数据，再使(SP)+1 C.先使(SP)-1 ，再读出数据 D.先读出数据，再使(SP)-1
第4章 指令系统
【通考真题1】 某机器字长16位，主存按字节编址，
转移指令采用相对寻址，由两个字节组 成，第一个字节为操作码字段，第二字 节为相对位移量字段。假定取指令时， 每取一个字节PC自动加1。若某转移指令 所在主存地址为2000H，相对位移量字段 的内容为06H，则该转移指令成功转移后 的目标地址是( )
第4章 指令系统
【例4.6】在一个36位长的指令系统中， 设计一个扩展操作码，使之能表示 下列指令：
(1)7条具有两个15位地址和一个3位 地址的指令；
(2)500条具有一个15位地址和一个3 位地址的指令；
(3)50条无地址指令。
(1) (2) (3)
OP (3) 000 … 010
A.2006H B.2007H C.2008H D.2009H
第4章 指令系统
【通考真题2】 下列关于RISC的叙述中，错误的是( )
A.RISC普遍采用微程序控制器 B.RISC大多数指令在一个时钟周期内
完成 C.RISC 的 内 部 通 用 寄 存 器 数 量 相 对
CISC多 D.RISC的指令数、寻址方式和指令格
第4章 指令系统
【例4.4】设机器字长32位，一个容量 为16MB的存储器，CPU按半字寻址， 其寻址单元数是( )
A.224 B.223 C.222 D.221
【例4.5】设机器字长32位，一个容量 为16MB的存储器，若按双字编址， 其寻址单元数是( )
A.8MB B.2M C.4M D.16M
第4章 指令系统例题
【例4.1】某计算机存储器按字(16位)编址，每取 出一条指令后PC值自动加1，说明其指令长度 是( )。
A.1个字节 B.2个字节 C.3个字节 D.4个字节
第4章 指令系统
【例4.2】在关于一地址运算类指令的叙述中， 正确的是( )
A.仅有一个操作数，其地址由指令的地址码提 供
第4章 指令系统
【例4.9】在变址寄存器寻址方式中， 若 变 址 寄 存 器 的 内 容 是 4E3CH ， 指 令中的形式地址是63H，则它对应的 有效地址是( )
A.63H B.4D9FH C.4E3CH D.4E9FH
第4章 指令系统
【例4.10】一条双字长的LOAD指令存储在地址为200和201的存
储位置，该指令将指定的内容装入累加器AC中。指令的第一个字
指定操作码和寻址方式，第二字是地址部分。寄存器与主存内容
示意图如图所示，指令的寻址方式字段可指定任何一种寻址方式。
问在下列寻址方式中，装入AC的值。
(1)直接寻址 (2)立即寻址 (3)间接寻址 (4)相对寻址 (5)变址寻址 (6)寄存器R1寻址
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（3）寄存器寻址的二地址指令8条。
OP（8）
11110000 11110001 …… 11110111
(2)转移指令的目标地址范围是多少？(0~216-1)
(3)若操作码0010B表示加法操作(助记符add)，寄存 器R4和R5的编号分别为100B和101B，R4的内容 为 1234H ， R5 的 内 容 为 5678H ， 地 址 1234H 的 内 容为5678H，地址5678H中的内容为1234H，则汇 编语句为”add(R4),(R5)+”(逗号前为源操作数，逗 号后为目的操作数)对应的机器码是什么(用十六进 制表示)？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元 的内容会改变？改变后的内容是什么？(2315H， (R5)=5679H，存储单元5678H的内容变为68ACH)
Ri（4）
Rj（4）
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（4）直接寻址的一地址指令12条。
OP（9）
111110000 111110001 …… 111111011
… 000000000000000000
第4章 指令系统
【例4.7】某机字长16位，存储器直接寻址空间 128字，变址时的位移量为-64~63,16个通用寄存 器可作为变址寄存器。设计一套指令系统格式， 满足下列寻址类型的要求。 （1）直接寻址的二地址指令3条。 （2）变址寻址的一地址指令6条。 （3）寄存器寻址的二地址指令8条。 （4）直接寻址的一地址指令12条。 （5）零地址指令32条。 试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址
POP A 后
主存
栈顶
15
200H
X
栈底
(3) SP 的修改与主存编址方法有关
① 按 字 编址
进栈 （SP）– 1 SP
出栈 （SP）+ 1 SP
② 按 字节 编址
存储字长 16 位 进栈 （SP）– 2 SP
出栈 （SP）+ 2 SP 存储字长 32 位 进栈 （SP）– 4 SP
出栈 （SP）+ 4 SP
第4章 指令系统
【例4.8】假设寄存器R中的数值为200，主存地 址为200和300的地址单元中存放的内容分别是 300和400，若访问到的操作数是200，则寻址 方式是( )
A.直接寻址200 B.寄存器间接寻址(R) C.存储器间接寻址(200) D.寄存器寻址R
分析：直接寻址200和寄存器间接寻址(R)获得的 操作数是300，存储器间接寻址(200)获得操作 数是400，寄存器寻址R获得操作数200.
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字，变 址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可作为 变址寄存器。设计一套指令系统格式，满足下列 寻址类型的要求。
试问还有多少种代码未用？若安排寄存器寻址的 一地址指令，还能容纳多少条？（480，30）
OP（12）
Ri（4）
1111111000011111 1111111111111111
A.(MSP)A, (SP)+1SP B. (SP)+1SP , (MSP)A C. (SP)-1SP , (MSP)A D.以上都不对
第4章 指令系统
【例4.12】在向上生成(地址码减小方 向)堆栈中，若约定为实顶栈(即堆栈 指针随时指向实有数据的堆栈)，则 正确的弹出数据操作为( )
出栈
栈顶 栈顶
… …
栈底
栈底
(2) 堆栈寻址举例
主存
ACC 15
栈顶
SP
200H
200H
X
PUSH A 前
栈底
ACC 15 SP 1FFH
主存
栈顶 1FFH 15 200H X
PUSH A 后
栈底
ACC Y SP 1FFH
栈顶 1FFH
200H
主存
15 X
POP A 前
栈底
ACC 15 SP 200H
OP1 (3)
A1 (15) OP2(15)
000000000000000
111
…
000000111110011
OP1 (3)
OP2(15)
000000111110100
111
…
000001000100101
第4章 指令系统
A2 (15)
A3 (3)
A1 (15)
A2 (3)
OP3(18) 000000000000000000
(800) (500) (300) (325) (900) (400)
(7)寄存器R1间接寻址
(700)
第4章 指令系统
【例4.11】堆栈寻址中，设A为累加器， SP为堆栈指示器，MSP为SP指示的 栈顶单元，如果进栈操作的动作顺 序是(A)MSP，(SP)-1SP，那么 出栈操作动作顺序应为( )
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（2）变址寻址的一地址指令6条。
OP（5）
11000 11001 …… 11101
Rx（4）
A（7）
B.可能有一个操作数，也可能有两个操作数 C.一定有两个操作数，另一个是隐含的 D.指令的地址码字段存放的一定是操作码
第4章 指令系统
【例4.3】一个计算机系统采用32位单字长指令， 地址码为12位，如果定义了250条二地址指令， 那么单地址指令的条数有( )
A.4K B.8K C.16K D.24K
A（7）
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（5）零地址指令32条。
OP（16）
1111111000000000 1111111000000001 …… 1111111000011111
的一地址指令，还能容纳多少条？
第4章 指令系统
某机字长16位，存储器直接寻址空间128字， 变址时的位移量为-64~63，16个通用寄存器可 作为变址寄存器。设计一套指令系统格式，满 足下列寻址类型的要求。
（1）直接寻址的二地址指令3条。
OP（2）
00 01 10
A1（7）
A2（7）
10. 堆栈寻址
(1) 堆栈的特点
硬堆栈 堆栈
软堆栈
多个寄存器 指定的存储空间
先进后出（一个入出口） 栈顶地址 由 SP 指出
进栈 （SP）– 1 SP 出栈 （SP）+ 1 SP
SP
1FFFH 2000 H
12F0F00F H
–1
进栈
栈顶ห้องสมุดไป่ตู้栈顶
SP
1FFFH 2000 H
12F0F00F HH
+1