計(jì)算機(jī)組成原理第七章課后部分答案

1、計(jì)算機(jī)組成原理第七章課后局部答案總 7 頁- 本頁僅作為文檔封面，使用時(shí)請直接刪除即可- 內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整適宜字體及大小 -與硬什么叫機(jī)器指令什么叫指令系統(tǒng)為什么說指令系統(tǒng)與機(jī)器指令的主要功能以及件結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系機(jī)器指令：是CPU能直接識別并執(zhí)行的指令，它的表現(xiàn)形式是二 進(jìn)制編碼。機(jī)器指令通常由操作碼和操作數(shù)兩局部 組成。指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合，它描述了計(jì)算機(jī) 內(nèi)全 部的控制信息和“邏輯判斷能力。指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件和軟件的接口局部，是全部機(jī)器指令的集 合。什么叫尋址方式為什么要學(xué)習(xí)尋址方式尋址方式：指確定本條指令的數(shù)據(jù)地址以及下一條將要執(zhí)行的指 令地 址的方法

2、，它與硬件結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，而且直接 影響指令 格式和指令功能。學(xué)習(xí)尋址方式，是為了找到指令中參與操作的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)指 令， 得出結(jié)果。什么是指令字長、機(jī)器字長和存儲字長指令字長：是指機(jī)器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。指令字長取決 于從操作碼的長度、 操作數(shù)地址的長度和操作數(shù)地址 的個(gè)數(shù)。 不同的指令的字長是不同的。機(jī)器字長：是指計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次整數(shù)運(yùn)算所能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù) 的位 數(shù)整數(shù)運(yùn)算即定點(diǎn)整數(shù)運(yùn)算。機(jī)器字長 也就是運(yùn)算 器進(jìn)行定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的字長，通常也是CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)通路的寬度。即字長越長，數(shù)的表 示 范圍也越大，精度也越高。機(jī)器的字長也會影 響機(jī) 器的運(yùn)算速度。存儲字長：一個(gè)存儲單元存儲一串二

3、進(jìn)制代碼存儲字，這串 二進(jìn) 制代碼的位數(shù)稱為存儲字長，存儲字長可以是 8 位、 26 位、 32 位等。某指令系統(tǒng)字長為 16位，地址碼取 4位，提出一種方案使該指令系統(tǒng)有 8 條三地址指令、 16 條二地址指令、 100條一地址指令。解：三地址指令格式如下：4 4 4 4OP Al A2 A3指令操作碼分配方案如下：4位 OP0000,：A1,A2.A3:8條三地址指令0111,1000, 0000,.A2, A316條二地址指令 1000,1111,1001, 0000, 0000.， . ，A3:100 條一地址指令1001, 0110, 0011.1001, 0110, 0100,冗余

4、編碼1001, 1111, 1111,可用來擴(kuò)充一、零地址指令條數(shù)1010,.,冗余編碼1111,可用來擴(kuò)充三、二、一、零地址指令條數(shù)設(shè)指令字長為16位，采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，每個(gè)操作數(shù)的地址為6位。如果定義了 13條二地址指令，還可以安排多少條一地址指令解：二地址指令格式如下：466OPA1A2設(shè)二地址指令格式為該指令系統(tǒng)的根本格式，4位操作碼共有26種編碼，其中23種用來定義二地址指令，還剩 3種可用 來作擴(kuò)展標(biāo)志。如不考慮零地址指令該指令系統(tǒng)最多還能安排:地址指令條數(shù)二 3 * 2八6二192條比較間接尋址和存放器間接尋址。解：計(jì)算機(jī)組成原理:試比較間接尋址和存放器間接尋址。比較基址尋址和

5、變址尋址。解：1都可以有效的擴(kuò)大指令尋址范圍2基址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由基址存放器給出，地址的改變反映在位移量A的取值上，變址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由 A給 岀，地址的改變反映在變址值的自動(dòng)修改上， 變址值由 變址存放器給出。3基址存放器內(nèi)容通常由系統(tǒng)程序設(shè)定，變址存放器內(nèi)容通常由用戶設(shè)定。4基址尋址適用于程序的動(dòng)態(tài)重定位，變址尋址適用于數(shù)組或字符串處理，適用場合不同。設(shè)相對尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是相對位移量，用補(bǔ)碼表示。假設(shè)當(dāng)前轉(zhuǎn)移指令第一字節(jié)所在的地址為2000H,且CPU每取岀一個(gè)字節(jié)便自動(dòng)完成 PC+1-PC的操作。問當(dāng)執(zhí)行“MP *+8和“JMP屯9 指令時(shí)，

6、轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)的內(nèi)容各為多少解：據(jù)題意，相對尋址的轉(zhuǎn)移指令格式如下：2000H0P2001H2002H當(dāng)執(zhí)行MP指令時(shí)，指令第二字節(jié)的內(nèi)容不變，PC的內(nèi)容變?yōu)?002H。此時(shí)轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)內(nèi)容各為：A2 二十 8 二 0000 1000 二 08HA2 二-9 二 1111 0111 二 F7H其有效地址各為：EA1 二(PC)十 8 二 2002H 十 0008H 二 200AHEA2 二(PC) -9 二 2002H + FFF7H 二 1FF9H什么是 RISC 簡述它的主要特點(diǎn)。解： RISC (reduced instruction set computer, 精簡指令集計(jì)算 機(jī)

7、) 是一 種執(zhí)行較少類型計(jì)算機(jī)指令的微處理器， 起源于 80 年代的 MIPS 主機(jī)(即RISC機(jī)),RISC機(jī)中采用的微 處理器統(tǒng)稱RISC處理 器。主要特點(diǎn)：(2) 選取使用頻度較高的一些簡單指令以及一些很有用但又不 復(fù) 雜的指令， 讓復(fù)雜指令的功能由頻度高的簡單指令的 組 合來實(shí)現(xiàn)。(2) 指令長度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。(3) 只有取數(shù) /存數(shù)指令訪問存儲器，其余指令的操作都在 寄 存器內(nèi)完成。(4) CPU中有多個(gè)通用存放器。(5) 采用流水線技術(shù)大局部指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完 成。采用超標(biāo)量和超流水線技術(shù)，可使每條指令的平 均 執(zhí)行時(shí)間小于一個(gè)時(shí)鐘周期。(6) 控制器采

8、用組合邏輯控制，不用微程序控制。(7) 采用優(yōu)化的編譯程序。比較 RISC 和 CISCo解：(2)指令系統(tǒng)：RISC設(shè)計(jì)者把主要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上，盡量使它們具有簡單高效的特色。對不常 用 的功能，常通過組合指令來完成。因此，在 RISC 機(jī)器上 實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)，效率可能較低。但可以利用 流水技術(shù) 和超標(biāo)量技術(shù)加以改進(jìn)和彌補(bǔ)。而 CISC計(jì)算機(jī)的指令系 統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的 功能。因此，處 理特殊任務(wù)效率較高。(2) 存儲器操作：RISC對存儲器操作有限制，使控制簡單化；而CISC機(jī)器的存儲器操作指令多，操作直接。(3) 程序：RISC匯編語言程序一般需要較大的內(nèi)存空間，實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)程序復(fù)雜，不易設(shè)計(jì)；而 CISC匯編語言 程序編程相對簡單，科學(xué)計(jì)算及復(fù)雜操作的程序 設(shè)計(jì)相 對容易，效率較高。(4) 中斷：RISC機(jī)器在一條指令執(zhí)行的適當(dāng)?shù)胤娇梢皂憫?yīng)中斷；而CISC機(jī)器是在一條指令執(zhí)行結(jié)束后響應(yīng)中斷。(5) CPU : RISC CPU包含有較少的單元電路，因而面積 小、功耗低；而CISC CPU包含有豐富的電路單元 因而功能強(qiáng)、面 積大、功耗大。(6) 設(shè)計(jì)周期：RISC微處理器結(jié)構(gòu)簡單，布局緊湊，設(shè)計(jì)周期短，且易于采用最新技術(shù)；CISC微處理器結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，設(shè) 計(jì)周期長