第五章 作业解答5.1什么叫指令?什么叫指令系统?指令通常有哪几种地址格式?答:指令也称机器指令,是控制计算机执行某种操作(如加、减、传送、转移等)的命令。指令能够直接表示对计算机硬件实体的控制信息,是计算机硬件唯一能够直接理解并执行的命令,。一台计算机所能执行的全部指令的集合,称为该计算机的指令系统或指令集。指令通常有四地址指令、三地址指令、二地址指令、一地址指令、零地址指令等格式。5.2 什么叫指令地址?什么叫形式地址?什么叫有效地址?答:指令地址:指令所在内存单元的地址。形式地址:指令中地址字段给出的操作数地址信息.在不同的寻址方式中,指令中地址字段给出的操作数地址信息,不一定就是操作数所在的实际内存地址,因此将指令中给出的地址称为形式地址。有效地址:也称为实际地址,是CPU实际访问的主存单元的地址。形式地址需要经过一定的运算才能得到操作数的有效地址。5.3 什么叫寻址方式?有哪些基本的寻址方式?简述其寻址过程。答:寻址方式就是指形成本条指令的操作数地址和下一条要执行的指令地址的方法。根据所需的地址信息的不同,寻址可分为操作数地址的寻址和指令地址的寻址两部分。基本的寻址方式:1) 立即寻址:指令的地址码部分给出的不是操作数的地址而是操作数本身,即指令所需的操作数由指令的形式地址直接给出。2) 直接寻址:指令的地址码部分给出的形式地址A就是操作数的有效地址EA,即操作数的有效地址在指令字中直接给出。3) 间接寻址:指令的地址码部分给出的是操作数的有效地址EA所在的存储单元的地址或是指示操作数地址的地址指示字。即有效地址EA是由形式地址A间接提供的,因而称为间接寻址。D. 计算机可以实现高速运算(5)存储程序概念是由美国数学家冯·诺依曼在研究__ D ___时首先提出来的。A. ENIAC B. UNIVAC-I C. ILLIAC-IV D. NIAC B. UNIVAC-I C. ILLIAC-IV D. EDVAC E. _ B ___为中心,其基本结构遵循冯·诺依曼思想。 F. 寄存器 G. 存储器 运算器 控制器 _ C ___。 只有数据存储在存储器 只有程序存储在存储器 数据和程序都存储在存储器 数据和程序都不存储在存储器 1.10填空题 PU主要包括 ① 和__ ②____两个部件。 答:① 运算器 ② 控制器 _ ②____、__ ③____、__ ④____和__ ⑤____等5大部分。 答:① 运算器 ② 控制器 ③ 存储器 ④ 输入设备 ⑤ 输出设备 _ ②____。 答:① 字长 ② 变字长运算 _ ②____两大部分。 答:① 实机器 ② 虚机器 _ ②____翻译,计算机才能执行。 答:① 机器语言 ② 语言处理程序 (6)从计算机诞生起,科学计算一直是计算机最主要的 ① 。 答:① 应用领域 I)巨型计算机是我国研制的 ① 。 答:① 第一台巨型计算机 1.11是非题 PU。 × A是寄存器的编号。 5) 寄存器间接寻址:指令中地址码部分所指定的寄存器中的内容是操作数的有效地址。 6) 变址寻址:指操作数的有效地址是由指令中指定的变址寄存器的内容与指令字中的形式地址相加形成的。 7) 基址寻址:指操作数的有效地址等于指令中的形式地址与基址寄存器中的内容之和,基址寄存器中的内容称为基地址。 PC 的当前内容与指令中给出的形式地址相加形成操作数的有效地址。 9) 基址加变址寻址:将基址寻址与变址寻址结合起来就形成了基址加变址寻址方式。这种寻址方式是将两个寄存器的内容和指令形式地址中给出的偏移量相加后得到的结果作为操作数的有效地址。其中一个寄存器作为基址寄存器,另一个作为变址寄存器。 SP的内容确定操作数的访存地址。 5.4 基址寻址方式和变址寻址方式各有什么不同? 来实现指令或操作数的寻址。另外基址寄存器的内容一般不进行自动增量和减量。 是不变的。变址寄存器的内容可以进行自动增量和减量。 5.5 简述相对寻址和立即寻址的特点。 PC 的当前内容与指令中给出的形式地址相加形成操作数的有效地址。 立即寻址方式是指指令的地址码部分给出的不是操作数的地址而是操作数本身。即指令所需的操作数由指令的形式地址直接给出。 5.6 什么叫堆栈?堆栈操作的特点是什么?堆栈操作是如何寻址的? ILO)或者说后进先出(LIFO)原则进行存取的一个特定的存储区域。 SP的内容按地址自动增量和自动减量方式在栈顶进行。 SP,SP的内容永远指向堆栈的栈顶。堆栈的压入和弹出操作总是根据SP的内容按地址自动增量和自动减量方式在栈顶进行。 5.7 一个较完善的指令系统应包括哪些类型的指令? 答:一个完善的指令系统应包括的基本指令有:数据传送指令、算术逻辑运算指令、移位操作指令、堆栈操作指令、字符串处理指令、程序控制指令、输入/输出指令等。一些复杂指令的功能往往是一些基本指令功能的组合。 5.8 转子指令与转移指令有哪些异同? 答:转子指令与转移指令的执行结果都是实现程序的转移,但两者的区别在于:转移指令的功能是转移到指令给出的转移地址处去执行指令,一般用于同一程序内的转移,转移后不需要返回原处,因此不需要保存返回地址。转子指令的功能是转去执行一段子程序,实现的是不同程序之间的转移。因为子程序执行完后必须返回主程序,所以转子指令必须以某种方式保存返回地址,以便返回时能正确返回到主程序原来的位置。 K条,零地址指令为L条,问最多可有多少条单地址指令? K条。 K)×24条指令; L条指令,单地址指令要让出[ dfrac (L)({2)^6}] 条指令,所以 K)×24- 条 5.10 设某机指令长为16位,每个地址码长为4位,试用扩展操作码方法设计指令格式。其中三地址指令有10条,二地址指令为90条,单地址指令32条,还有若干零地址指令,问零地址指令最多有多少条? [(2-10)×16-90]×16-32}×16=1024条 PU有32个32位通用寄存器,有8种寻址方式包括直接寻址,间接寻址、立即寻址、变址寻址等,采用R—S型单字长指令格式。共有120条指令,试问: (1) 该机直接寻址的最大存储空间为多少? (2) 若采用间接寻址,则可寻址的最大存储空间为多少?如果采用变址寻址呢? (3) 若立即数为带符号的补码整数,试写出立即数范围。 R寻址中32个通用寄存器占5位,S寻址中8种寻址方式占3位,32个通用寄存器占5位。如果采用直接寻址,可以不用寄存器,则直接寻址可用的字段长度为32-7-5-3=17位,故该机可直接寻址的最大存储空间为2=128K (2)间接寻址可寻址的最大存储空间为:2。变址寻址可寻址的最大存储空间为:2。 (3)采用立即寻址时,立即数所占字段长度与直接寻址可用的字段长度相同为17位,考虑到补码符号占用1位,故立即数范围为-2~2-1。 RISC的主要特点。 5.13 选择题 。 机器指令 B. 汇编语言指令 C. 高级语言指令 D. 特权指令 。 增加内存的容量 缩短指令长度,扩大寻址范围 提高访问内存的速度 简化指令译码电路 X,则操作数的地址为 B 。 X B. (PC)+X C. X+段基址 D. 变址寄存器+X 。 隐含地址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址 。 变址寻址 相对寻址 C. 间接寻址 D. 寄存器间接寻址 。 只能有一个操作数,它由地址码提供 一定有两个操作数,另一个是隐含的 可能有一个操作数,也可能有两个操作数 如果有两个操作数,另一个操作数一定在堆栈中。 。 栈顶 堆栈指针 栈底 栈中的数据 3CH,给出的偏移量是63H则它对应的有效地址是 D 。 63H 4D9FH 4E3CH 3CH D. 4E9FH (R)=1000H,内存单元1000H的内容为2000H,内存单元2000H的内容为3000H,PC的值为4000H。若采用相对寻址方式,-2000H (PC) 访问的操作数是 C 。 1000H 2000H 3000H D. 4000H 。 进行算术运算和逻辑运算 进行主存与CPU之间的数据传送 进行CPU和I/O设备之间的数据传送 改变程序执行的顺序 。 符号位填0,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位 符号位不变,并顺次右移l位,最低位移至进位标志位 进位标志位移至符号位,顺次右移1位,最低位移至进位标志位 符号位填1,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位 RISC指令系统的特点是 B 。 指令长度固定,指令种类少 寻址方式种类尽量多,指令功能尽可能强 增加寄存器的数目,以尽量减少访存次数 选取使用频率最高的一些简单指令以及很有用但不复杂的指令 5.14 填空题 (1) 一台计算机所具有的所有机器指令的集合称为该计算机的 ① 。它是计算机与 ② 之间的接口。 答:① 指令系统 ② 用户 (2) 在指令编码中,操作码用于表示 ① ,n位操作码最多可以表示 ② 条指令。地址码用于表示 ③ 。 答:① 指令应执行的操作和应具有的功能 ② 2n ③ 与操作数据相关的地址信息 (3) 在寄存器寻址方式中,指令的地址码部分给出的是 ① ,操作数存放在 ② 。 答:① 某一寄存器的编号 ② 寄存器中 PU需要访问内存 ② 次才能获得操作数。 A ② 2 (5) 操作数直接出现在指令的地址码字段中的的寻址方式称为 ① 寻址;操作数所在的内存单元地址直接出现在指令的地址码字段中的的寻址方式称为 ② 寻址。 答:① 立即寻址 ② 直接寻址 (6) 相对寻址方式中,操作数的地址是由 ① 与 ② 之和产生的。 PC当前的内容 ② 形式地址部分给出的位移量 5.14 判断下列各题的正误。如果有误,请说明原因。 (1) 利用堆栈进行算术/逻辑运算的指令可以不设置地址码。 √ (2) 指令中地址码部分所指定的寄存器中的内容是操作数的有效地址的寻址方式称为寄存器寻址。× 原因:寄存器间接寻址 (3) 一条单地址格式的双操作数加法指令,其中一个操作数来自指令中地址字段指定的的存储单元,另一个操作数则采用间接寻址方式获得。 × 原因:另一个操作数来自累加器 (4) 在计算机的指令系统中,真正必需的指令种类并不多,很多指令都是为了提高机器速度和便于编程而引入的。 √ RISC系统的特征是使用了丰富的寻址方式。 × RISC系统的特征之一:指令数目较少,指令长度固定,指令格式少,寻址方式种类少

第五章 作业解答

5.1什么叫指令?什么叫指令系统?指令通常有哪几种地址格式?

答:指令也称机器指令,是控制计算机执行某种操作(如加、减、传送、转移等)的命令。指令能够直接表示对计算机硬件实体的控制信息,是计算机硬件唯一能够直接理解并执行的命令,。

一台计算机所能执行的全部指令的集合,称为该计算机的指令系统或指令集。

指令通常有四地址指令、三地址指令、二地址指令、一地址指令、零地址指令等格式。

5.2 什么叫指令地址?什么叫形式地址?什么叫有效地址?

答:

指令地址:指令所在内存单元的地址。

形式地址:指令中地址字段给出的操作数地址信息.

在不同的寻址方式中,指令中地址字段给出的操作数地址信息,不一定就是操作数所在的实际内存地址,因此将指令中给出的地址称为形式地址。

有效地址:也称为实际地址,是CPU实际访问的主存单元的地址。形式地址需要经过一定的运算才能得到操作数的有效地址。

5.3 什么叫寻址方式?有哪些基本的寻址方式?简述其寻址过程。

答:寻址方式就是指形成本条指令的操作数地址和下一条要执行的指令地址的方法。根据所需的地址信息的不同,寻址可分为操作数地址的寻址和指令地址的寻址两部分。

基本的寻址方式:

1) 立即寻址:指令的地址码部分给出的不是操作数的地址而是操作数本身,即指令所需的操作数由指令的形式地址直接给出。

2) 直接寻址:指令的地址码部分给出的形式地址A就是操作数的有效地址EA,即操作数的有效地址在指令字中直接给出。

3) 间接寻址:指令的地址码部分给出的是操作数的有效地址EA所在的存储单元的地址或是指示操作数地址的地址指示字。即有效地址EA是由形式地址A间接提供的,因而称为间接寻址。

D. 计算机可以实现高速运算

(5)存储程序概念是由美国数学家冯·诺依曼在研究__ D ___时首先提出来的。

A. ENIAC
B. UNIVAC-I
C. ILLIAC-IV
D. NIAC B. UNIVAC-I C. ILLIAC-IV D. EDVAC
E. _ B ___为中心,其基本结构遵循冯·诺依曼思想。
F. 寄存器
G. 存储器
运算器
控制器
_ C ___。
只有数据存储在存储器
只有程序存储在存储器
数据和程序都存储在存储器
数据和程序都不存储在存储器
1.10填空题
PU主要包括 ① 和__ ②____两个部件。
答:① 运算器 ② 控制器
_ ②____、__ ③____、__ ④____和__ ⑤____等5大部分。
答:① 运算器 ② 控制器 ③ 存储器 ④ 输入设备 ⑤ 输出设备
_ ②____。
答:① 字长 ② 变字长运算
_ ②____两大部分。
答:① 实机器 ② 虚机器
_ ②____翻译,计算机才能执行。
答:① 机器语言 ② 语言处理程序
(6)从计算机诞生起,科学计算一直是计算机最主要的 ① 。
答:① 应用领域
I)巨型计算机是我国研制的 ① 。
答:① 第一台巨型计算机
1.11是非题
PU。 ×
A是寄存器的编号。
5) 寄存器间接寻址:指令中地址码部分所指定的寄存器中的内容是操作数的有效地址。
6) 变址寻址:指操作数的有效地址是由指令中指定的变址寄存器的内容与指令字中的形式地址相加形成的。
7) 基址寻址:指操作数的有效地址等于指令中的形式地址与基址寄存器中的内容之和,基址寄存器中的内容称为基地址。
PC 的当前内容与指令中给出的形式地址相加形成操作数的有效地址。
9) 基址加变址寻址:将基址寻址与变址寻址结合起来就形成了基址加变址寻址方式。这种寻址方式是将两个寄存器的内容和指令形式地址中给出的偏移量相加后得到的结果作为操作数的有效地址。其中一个寄存器作为基址寄存器,另一个作为变址寄存器。
SP的内容确定操作数的访存地址。
5.4 基址寻址方式和变址寻址方式各有什么不同?
来实现指令或操作数的寻址。另外基址寄存器的内容一般不进行自动增量和减量。
是不变的。变址寄存器的内容可以进行自动增量和减量。
5.5 简述相对寻址和立即寻址的特点。
PC 的当前内容与指令中给出的形式地址相加形成操作数的有效地址。
立即寻址方式是指指令的地址码部分给出的不是操作数的地址而是操作数本身。即指令所需的操作数由指令的形式地址直接给出。
5.6 什么叫堆栈?堆栈操作的特点是什么?堆栈操作是如何寻址的?
ILO)或者说后进先出(LIFO)原则进行存取的一个特定的存储区域。
SP的内容按地址自动增量和自动减量方式在栈顶进行。
SP,SP的内容永远指向堆栈的栈顶。堆栈的压入和弹出操作总是根据SP的内容按地址自动增量和自动减量方式在栈顶进行。
5.7 一个较完善的指令系统应包括哪些类型的指令?
答:一个完善的指令系统应包括的基本指令有:数据传送指令、算术逻辑运算指令、移位操作指令、堆栈操作指令、字符串处理指令、程序控制指令、输入/输出指令等。一些复杂指令的功能往往是一些基本指令功能的组合。
5.8 转子指令与转移指令有哪些异同?
答:转子指令与转移指令的执行结果都是实现程序的转移,但两者的区别在于:转移指令的功能是转移到指令给出的转移地址处去执行指令,一般用于同一程序内的转移,转移后不需要返回原处,因此不需要保存返回地址。转子指令的功能是转去执行一段子程序,实现的是不同程序之间的转移。因为子程序执行完后必须返回主程序,所以转子指令必须以某种方式保存返回地址,以便返回时能正确返回到主程序原来的位置。
K条,零地址指令为L条,问最多可有多少条单地址指令?
K条。
K)×24条指令;
L条指令,单地址指令要让出条指令,所以
K)×24- 条
5.10 设某机指令长为16位,每个地址码长为4位,试用扩展操作码方法设计指令格式。其中三地址指令有10条,二地址指令为90条,单地址指令32条,还有若干零地址指令,问零地址指令最多有多少条?
[(2-10)×16-90]×16-32}×16=1024条
PU有32个32位通用寄存器,有8种寻址方式包括直接寻址,间接寻址、立即寻址、变址寻址等,采用R—S型单字长指令格式。共有120条指令,试问:
(1) 该机直接寻址的最大存储空间为多少?
(2) 若采用间接寻址,则可寻址的最大存储空间为多少?如果采用变址寻址呢?
(3) 若立即数为带符号的补码整数,试写出立即数范围。
R寻址中32个通用寄存器占5位,S寻址中8种寻址方式占3位,32个通用寄存器占5位。如果采用直接寻址,可以不用寄存器,则直接寻址可用的字段长度为32-7-5-3=17位,故该机可直接寻址的最大存储空间为2=128K
(2)间接寻址可寻址的最大存储空间为:2。变址寻址可寻址的最大存储空间为:2。
(3)采用立即寻址时,立即数所占字段长度与直接寻址可用的字段长度相同为17位,考虑到补码符号占用1位,故立即数范围为-2~2-1。
RISC的主要特点。
5.13 选择题
。
机器指令 B. 汇编语言指令 C. 高级语言指令 D. 特权指令
。
增加内存的容量
缩短指令长度,扩大寻址范围
提高访问内存的速度
简化指令译码电路
X,则操作数的地址为 B 。
X B. (PC)+X C. X+段基址 D. 变址寄存器+X
。
隐含地址 B. 立即寻址 C. 寄存器寻址 D. 直接寻址
。
变址寻址
相对寻址 C. 间接寻址 D. 寄存器间接寻址
。
只能有一个操作数,它由地址码提供
一定有两个操作数,另一个是隐含的
可能有一个操作数,也可能有两个操作数
如果有两个操作数,另一个操作数一定在堆栈中。
。
栈顶
堆栈指针
栈底
栈中的数据
3CH,给出的偏移量是63H则它对应的有效地址是 D 。
63H
4D9FH
4E3CH

3CH D. 4E9FH
(R)=1000H,内存单元1000H的内容为2000H,内存单元2000H的内容为3000H,PC的值为4000H。若采用相对寻址方式,-2000H (PC) 访问的操作数是 C 。
1000H
2000H
3000H D. 4000H
。
进行算术运算和逻辑运算
进行主存与CPU之间的数据传送
进行CPU和I/O设备之间的数据传送
改变程序执行的顺序
。
符号位填0,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位
符号位不变,并顺次右移l位,最低位移至进位标志位
进位标志位移至符号位,顺次右移1位,最低位移至进位标志位
符号位填1,并顺次右移1位,最低位移至进位标志位
RISC指令系统的特点是 B 。
指令长度固定,指令种类少
寻址方式种类尽量多,指令功能尽可能强
增加寄存器的数目,以尽量减少访存次数
选取使用频率最高的一些简单指令以及很有用但不复杂的指令
5.14 填空题
(1) 一台计算机所具有的所有机器指令的集合称为该计算机的 ① 。它是计算机与 ② 之间的接口。
答:① 指令系统 ② 用户
(2) 在指令编码中,操作码用于表示 ① ,n位操作码最多可以表示 ② 条指令。地址码用于表示 ③ 。
答:① 指令应执行的操作和应具有的功能 ② 2n ③ 与操作数据相关的地址信息
(3) 在寄存器寻址方式中,指令的地址码部分给出的是 ① ,操作数存放在 ② 。
答:① 某一寄存器的编号 ② 寄存器中
PU需要访问内存 ② 次才能获得操作数。
A ② 2
(5) 操作数直接出现在指令的地址码字段中的的寻址方式称为 ① 寻址;操作数所在的内存单元地址直接出现在指令的地址码字段中的的寻址方式称为 ② 寻址。
答:① 立即寻址 ② 直接寻址
(6) 相对寻址方式中,操作数的地址是由 ① 与 ② 之和产生的。
PC当前的内容 ② 形式地址部分给出的位移量
5.14 判断下列各题的正误。如果有误,请说明原因。
(1) 利用堆栈进行算术/逻辑运算的指令可以不设置地址码。 √
(2) 指令中地址码部分所指定的寄存器中的内容是操作数的有效地址的寻址方式称为寄存器寻址。×
原因:寄存器间接寻址
(3) 一条单地址格式的双操作数加法指令,其中一个操作数来自指令中地址字段指定的的存储单元,另一个操作数则采用间接寻址方式获得。 ×
原因:另一个操作数来自累加器
(4) 在计算机的指令系统中,真正必需的指令种类并不多,很多指令都是为了提高机器速度和便于编程而引入的。 √
RISC系统的特征是使用了丰富的寻址方式。 ×
RISC系统的特征之一:指令数目较少,指令长度固定,指令格式少,寻址方式种类少