江南大学计算机组成原理考试范围

内容发布更新时间 : 2024/12/23 20:52:48星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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

41

……

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。

23

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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