发布时间 : 星期二 文章江南大学计算机组成原理考试范围更新完毕开始阅读2dcd0dcf58f5f61fb736662a
例7.2设相对寻址的转移指令占3个字节，第一字节为操作码，第二、三字节为相对位移量（补码表示），而且数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式。每当CPU从存储器取出一个字节时，即自动完成（PC）+1->PC。
（1）若PC当前值为240（十进制），要求转移到290（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？
（2）若PC当前值为240（十进制），要求转移到200（十进制），则转移指令的第二、三字节的机器代码是什么？
解：（1）PC当前值为240，该指令取出后PC值为243，要求转移到290，即相对位移量为290-243=47，转移成补码为2FH。由于数据在存储器中采用低字节地址为字地址的存放方式，所以该转移指令的第二字节为2FH，第三字节为00H。
（2）PC当前值为240，该指令取出后PC值为243，要求转移到200，即相对位移量为200-243=-43，转换成补码为D5H，由于数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式，所以该转移指令的第二字节为D5H，第三字节为FFH。
例7.4某机字长16位，存储器直接寻址空间为128字，变址时的位移量为-64~+63,16个通用寄存器均可作为变址寄存器。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？若安排寄存器寻址的一地址指令，还能容纳多少条？
解：（1）在直接寻址的二地址指令中，由题意可知直接寻址空间为128字，则每个地址码为7位，其格式如图（a）所示。3条这种这种指令的操作码为00、01和10，剩下的11可作为下一种格式指令的操作码扩展用。
00 2 7 7 OP A1 A2 …… 3条
（a） 10
（2）在变址寻址的一地址指令中，根据变址时的位移量-64~+63，形式地址A取7位。根据16个通用寄存器可作为变址寄存器，取4位作为变址寄存器Rx的编号。剩下的5位可作为操作码，其格式如图（b）所示。6条这种指令的操作码为11000~11101，剩下的两个编址11110和11111可作为扩展用。
11000
5 4 7 …… 6条
OP Rx A 11101 （b）
(3)在寄存器寻址的二地址指令中，两个寄存器地址Ri和Rj共8位，剩下的8位可作操作码，比格式（b）的操作码扩展了3位，其格式如图（c）所示。8条这种指令的操作码为11110000~11110111。剩下的11111000~11111111这8个编码可作为扩展用。 8 4 4 11110000
OP Ri Rj …… 8条 （c） 11110111
（4）在直接寻址的一地址指令中，除去7位的地址码外，可有9位操作码，比格式（c）的操作码扩展了1位，与格式（c）剩下的8个编码组合，可构成16个9位编码。以11111作为格式（d）指令的操作码特征位，12条这种指令的操作码为111110000~111111011，如图（d）所示。剩下的111111100~111111111可作为扩展用。 9 7 111110000
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……
111111011
12条
OP （d） A (5)在零地址指令中，指令的16位都作为操作码，比格式（d）的操作码扩展了7位，与上述剩下的4个操作码组合后，共可构成4*27条指令的操作码。32条这种指令的操作码可取1111111000000000~1111111000011111，如图（e）所示。 16 1111111000000000
OP …… 12条
（e） 1111111000011111
还有29-32=480种代码未用，若安排寄存器寻址的一地址指令，出去末4位为寄存器地址外，还可容纳30条这类指令。
例7.5设某机配有基址寄存器和变址寄存器，采用一地址格式的指令系统，允许直接和间接寻址，且指令字长、机器字长和存储字长均为16位。
（1）若采用单字长指令，共能完成105种操作，则指令可直接寻址的范围是多少？一次间接寻址的寻址范围是多少？画出其指令格式并说明各字段的含义。 （2）若存储字长不变，可采用什么方法直接访问容量为16MB的主存？
解：(1)在单字长指令中，根据能完成105种操作，取操作码7位。因允许直接和间接寻址，且有基址寄存器和编址寄存器，故取2位寻址特征位，其指令格式如下： 7 2 7 OP M AD 其中，OP为操作码，可完成105种操作；M为寻址特征，可反映四种寻址方式；AD为形式地址。
这种指令格式可直接寻址2=128，一次间接寻址的寻址范围是2=65536。
（2）容量为16MB的存储器，正好与存储字长为16位的8M存储器容量相等，即16MB=8M*16位。欲使指令直接访问16MB的主存，可采用双字长指令，其操作码和寻址特征位均不变，其格式如下：
7 2 7 OP M AD1 AD2 其中，形式地址为AD1//AD2，共7+16=23位。2=8M，即可直接访问主存的任一位置。
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7
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第八章 CPU的结构和功能（8分）
（考习题集上的一题）
32、设某机配有A、B、C三台设备，其优先顺序是A>B>C，为改变中断处理次序，将它们的屏蔽字分别设置为如下表所示： 设备 屏蔽字 A 1 1 1 B 0 1 0 C 0 1 1 请按下图中的时间轴给出的设备请求中断的时刻，画出CPU执行程序的轨迹。设A、B、C中断服务程序的执行时间均为20us。
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程序 C服务 B服务 A服务 0 | 10
| 20
| 30 | 40 | 50
| 60
| 70
| 80
t/us
A请求 B请求 C请求
解：由表中各设备的屏蔽字可知，设备的优先级由高到低为A->C->B。 则CPU的执行程序的轨迹用红虚线表示在上图。
33、某机有五个中断源L0，L1，L3，L4，按中断响应的优先次序由高向低排序为L0->L1 ->L2->L3->L4，现要求中断处理次序改为L1->L3->L4->L0->L2，写出各中断源的屏蔽字。 解：五个中断源的屏蔽字如下表所示： 中断源 屏蔽字 L0 L1 L2 L3 L4 L0 1 0 1 0 0 L1 1 1 1 1 1 L2 0 0 1 0 0 L3 1 0 1 1 1 L4 1 0 1 0 1
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