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文档简介
1、处理器,5.1 处理器的外特性指令系统 5.2 指令的时序设计 5.3 控制器设计,第5章,1、设某计算机主存容量为16MB,机器字长为16位,若最小寻址单位为字节(按字节编址),其地址码多少位?若最小寻址单位为字(按字编址),其地址码又为多少位?,习题一,解:按字节编址,1B一个地址,224=16M,,因此,地址码应为24位;,按字编址,16MB = (16M/2)W = 223W,因此,地址码应为23位;,2、设某计算机为32位的16M字主存,若按字编址,其地址码多少位?若按字节编址,其地址码又为多少位?,解:按字编址,1字一个地址,224=16M,,因此,地址码应为24位;,按字节编址,
2、16MW = (16M4)B = 226B,因此,地址码应为26位;,3、某计算机字长为16位,主存容量为64K字,采用单字长单地址指令,共有50条指令。若有直接寻址、间接寻址、变址寻址、相对寻址4种寻址方式,试设计其指令格式。,解:单字长指令:指令长度为16位,50条指令,25 50 26,操作码6位,4种寻址方式,22 = 4,寻址方式2位,16-6-2=8,单地址,地址码8位,有的指令设置了专门的寻址方式字段,以说明采用何种寻址方式,有的指令则通过操作码的含义,隐含约定采用何种寻址方式,4、设寄存器R中的数值为1000H,地址为1000H的存储单元中存储的内容为2000H,地址为2000
3、H的存储单元存储的内容为3000H,PC的值为4000H,问在以下寻址方式下访问到的操作数的值是什么? (1)寄存器寻址 R; (2)寄存器间接寻址(R); (3)直接寻址 1000H; (4)存储器间接寻址 1000H (非多重间址) ; (5)立即寻址 2000H; (6)相对寻址 -2000H(PC)。,解:(1) 采用寄存器寻址,操作数在寄存器中,S=(R)=1000H,(2) 采用寄存器间接寻址,操作数的有效地址在寄存器中,EA=R,操作数S=(R)=(1000H)=2000H,(3) 采用直接寻址,操作数的有效地址在指令中给出,EA=1000H,操作数 S=(1000H)=2000
4、H,解:(4) 采用间接寻址,操作数的有效地址在主存单元中,EA=(1000H)=2000H,操作数S=(2000H)=3000H,(5) 采用立即寻址,操作数直接在指令中给出,S=2000H,5、已知某小型机字长为16位,其双操作数指令格式为: 0 5 6 7 8 15 OP R A 其中OP为操作码,R为通用寄存器地址。说明以下各种情况能访问的最大主存区域有多少机器字? (1)A为立即数; (2)A为直接主存单元地址; (3)A为间接地址(非多重间址); (4)A为变址寻址的形式地址,假定变址寄存器为R1(字长16位)。,解:(1) 1个机器字,(2) 256个机器字,(3) 65536个
5、机器字,(4) 65536个机器字,6、举例说明哪几种寻址方式除去取指令外,不访问存储器?哪几种寻址方式除去取指令外只需访问一次存储器?完成什么样的指令,包括取指令共访问4次存储器?,不访问:立即、寄存器寻址,访问一次:直接寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、基址寻址、相对寻址,访问4次:二级间接寻址,4、设寄存器R中的数值为1000H,地址为1000H的存储单元中存储的内容为2000H,地址为2000H的存储单元存储的内容为3000H,PC的值为4000H,问在以下寻址方式下访问到的操作数的值是什么? (1)寄存器寻址 R; (2)寄存器间接寻址(R); (3)直接寻址 1000H; (4)存储
6、器间接寻址 1000H (非多重间址) ; (5)立即寻址 2000H; (6)相对寻址 -2000H(PC)。,解:(6) 采用相对寻址,操作数的有效地址为PC中的内容与指令中的位移量D之和,即EA=(PC)+D=4000H-2000H=2000H,操作数S=(2000H)=3000H,习题二: 某机主存容量为4M16,且存储字长等于指令字长,若该机指令系统可完成108种操作,操作码位数固定,且具有直接、间接、变址、基址、相对、立即等六种寻址方式,试回答: (1)画出一地址指令格式,并指出各字段的作用;,习题: (2)该指令直接寻址的最大范围 (3)一次间址和多次间址的寻址范围 (4)立即数
7、的范围(十进制数表示) (5)上述六种寻址方式的指令哪个执行时间最短,哪个最长,为什么?哪一种便于程序浮动?哪一种适合处理数组问题?,习题: 2. 某计算机的字长为16位,存储器按字编址,访存指令格式如下图示。其中OP是操作码,M定义寻址方式(见表54),A为形式地址。设PC和Rx分别为程序计数器和变址寄存器,字长16位,问: (1)该格式能定义多少种指令? (2)各种寻址方式的寻址范围为多少字 (3)写出各种寻址方式的有效地址EA的计算式,提示: 设机器字长为W,指令地址位长为K,习题: 3. 某计算机的指令系统有变址寻址、间接寻址和相对寻址等寻址方式。设当前指令的地址码部分为001AH,正
8、在执行的指令所在地址为1F05H,变址寄存器的内容为23A0H,请问:当执行取数指令时,如为变址寻址方式,取出的操作数为多少?如为间接寻址,取出的操作数为多少?当执行转移指令时,转移地址是多少?,习题: 已知存储器的部分地址及相应内容如下: 地址 内容 001AH 23A0H 1F05H 2600H 23BAH 2400H 1F1FH 2500H 23A0H 1748H,习题: 4. 不改变指令而能改变操作数地址的寻址方式为: 5.寻址的最终目的: 6.已知基址寄存器的内容为1000H,变址寄存器的内容为03A0H,指令的地址码部分为3FH,当前正在执行的指令所在地址为2B00H,则在考虑基址
9、的前提下,采用变址寻址方式,访存的有效地址: 7. 寻址方式用来支持浮动程序设计,堆栈,从形式地址产生有效地址,EA=03A0H+3FH+1000H=,基址,基址寻址实际上是相对于基址寄存器的偏移寻址.EA=(BR)+A. 采用基址寻址,用户不必考虑自己的程序存于主存的哪一空间区域,完全可由操作系统或管理程序根据主存的使用状况,赋予基址寄存器内一个初始值(即基地址),便可将用户程序的逻辑地址转化为主存的物理地址(实际地址),使用户程序安置于主存的某一空间区域.,习题: 8. 使用如下约定: A形式地址 EA有效地址 (X)单元X中的内容 R寄存器 PC程序计数器 BR基址寄存器 SI变址寄存器,说明下列寻址方式:立即数寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、基址变址寻址、堆栈寻址,(1) INC SI (2) INC SI 假设 (SI)1234H 结果: (1) (SI)=1235H (2) 20H 21H,MOV AX,BP 假设 SS=6000H,BP=3000H,PA,SS10H 60000H +BP
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