指令系统测试题

1、设某计算机为定长指令字结构，指令字长为12位，每个地址码3位，试提出一种分配方案，使指令系统包含：4条三地址指令，8条二地址指令，180条单地址指令。

2、某计算机字长为16位，主存储器容量为64K字，指令格式为单字长单地址，共64条指令。试说明：

(1)若只采用直接寻址方式，指令能访问多少主存单元。

(2)为扩大指令寻址范围，可采用直接/间接寻址方式，若仅增加一位直接/间接标志，指令可寻址范围为多少？指令直接寻址的范围为多少？

3、指令格式如下图所示，OP为操作码字段，试分析指令格式特点。

31 26 21 18 17 16 15 0

4、某计算机字长为16位，主存容量为640K字，采用单字长单地址指令，共有80条指令。试用直接、间接、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。

1解：

由题意可知，当指令为三操作数时，操作码的位数为12 –3×3 = 3，共23= 8 种编码。现使“000～011”为四条三地址数指令的编码，“100～111”四个编码把一个地址码（三位）扩展为操作码。

用四个扩展编码中的“100”把一个地址码（三位）扩展为操作码，共有23= 8 种编码“100000～100111”为八条二地址数指令的编码，其余3×23 = 24 种编码把一个地址码（三位）扩展为操作码。

用24 种编码把一个地址码（三位）扩展为操作码，共有24×23 =184种编码，用其中的180个编码为180条一地址数指令的编码。

2解：

64条单地址指令，指令字长16位，其中操作码（64 = 26）6位，地址码10位。

①采用直接寻址，能访问210 = 1024个主存单元。

②当间接寻址时，地址码可达16位，寻址范围为216 = 64K；直接寻址时地址码为9位（其中有一位要用作寻址标志），寻址范围为29 = 512。

3解：

(1)操作码字段为6位，可指定26= 64种操作，即64条指令。

(2)单字长（32位）二地址指令。

(3)一个操作数在源寄存器(共有16个),另一个操作数在存储器中(由变址寄存器内容+偏移量决定),所以是RS型指令。

4解：

80条指令操作码字段（OP）需要7位，4种寻址方式（X）需要2位，形式地址（D）为16-7-2=7位，则指令格式如下：

寻址方式定义为：

X=00 直接寻址有效地址为：EA=D，寻址范围为27=128

X=01 间接寻址有效地址为：EA=（D），寻址范围为216=64K

X=10 变址寻址有效地址为：EA=（R）+ D（27）

X=11 相对寻址有效地址为：EA=（PC）+D（27）

其中R为变址寄存器（16位），PC为程序计数器（16位），在变址和相对寻址时，可采用交错相加的方式来产生有效地址，其最大的寻址空间可达216+7=223〉640K，故满足题目要求。