计算机组成原理---第四章 指令系统习题详解版
（一）课内例题
4.1
4.2
具体分析，4.2 中， 因为只有一行：单字长 二地址：源寄存器、目标寄存器
操作码看OP（15-9+1）
然后按操作数的物理位置来区别RR型，RS型（）
常见寄存器：
- EAX：(针对操作数和结果数据的)累加器 ，返回函数结果
- EBX：(DS段中的数据指针)基址寄存器
- ECX：(字符串和循环操作数)计数器
- EDX：(I/O指针)数据寄存器
- EBP：(SS段中栈内数据指针)扩展基址指针寄存器
- ESI：(字符串操作源指针)源变址寄存器
- EDI：(字符串操作目标指针)目的变址寄存器
- ESP：(SS段中栈指针)栈指针寄存器
4.4
4.5
提示：
拓展：
4.6
（二）课后习题
1.ASCII码是7位,如果设计主存单元字长为 32位,指令字长为12位,是否合理?为什么?
答：
版本1：
指令字长设计为12位不是很合理，主存单元字长为32位，一个存储单元可存放4个ASCII码，余下4位可作为ASCII码的校验位（某个ASCII码带一位校验位），这样设计比较合理。但是，设计指令字长为12位就不合理了，12位的指令码存放在字长为32位的主存单元中，造成19位不能用而浪费存储空间。
版本2：
答:不合理。指令最好半字长或单字长,设 16位比较合适。一个字符的 ASCII是7位,如果设计主存单元字长为32位,则一个单元可以放四个字符,这是可以的,只是在存取单个字符时,要多花些时间而已,不过,一条指令至少占一 个单元,但只占一个单元的12位,而另20位就浪费了,这样看来就不合理,因为通常单字长指令很多,浪费也就很大了。
2.假设某计算机指令长度为32位,具有双操作数、单操作数、无操作数三类指令形式,指令系统共70条指令,请设计满足要求的指令格式。
答：
3. 指令格式如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：
4. 指令格式如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：
5.指令格式如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
答：有两种答案，更倾向于第一版：
具体分析， 因为只有一行：单字长 二地址：源地址、目标地址
操作码看OP（15-12+1） ；寄存器（8-6+1） =3；或者（2-0+1）=3，寻址方式不定，所以操作数的物理位置也未可知。
然后按操作数的物理位置来区别RR型，RS型 ，SS型
第二版可参考：
6.一种单地址指令格式如下所示,其中I为间接特征,X为寻址模式,D为形式地址。I,X,D组成该指令的操作数有效地址E。设R为变址寄存器,R1 为基值寄存器,PC为程序计数器,请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。
答：①直接寻址 ②相对寻址 ③变址寻址 ④基址寻址 ⑤间接寻址 ⑥先基址后间接寻址
7.某计算机字长为32位,主存容量为64KB,采用单字长单地址指令,共有40 条指令。试采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。
答： 分析：主存容量为64KB，说明地址需要占16位（6+10），计算机字长为32位，IR的位数也应为32位。采用单字长单地址指令：一行+单地址；共有40 条指令：说明OP至少大于6；采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式说明寻址方式至少需要2位表示；
8.某机字长为32位,主存容量为1MB,单字长指令,有50种操作码,采用寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即、直接等寻址方式。CPU中有PC、IR、AR、DR和16个通用寄存器。问:
(1)指令格式如何安排?
(2)能否增加其他寻址方式?
答：
12.根据操作数所在的位置,指出其寻址方式的名称。
1)操作数在寄存器中
2)操作数的地址在寄存器中。
3)操作数在指令中
4)操作数的地址在指令中
5)操作数地址为某一寄存器容与位移量之和(寄存器分别为基址寄存器、变址寄存器和程序计数器)
6)操作数地址的地址在指令中
7)操作数为栈顶元素
答： 1）寄存器寻址 2）寄存器间接寻址 3）立即寻址 4）间接寻址 5） 分别为基址寻址、变址寻址和相对寻址 6）存储器间接寻址 7)堆栈寻址
拓展：
基址寻址：将 CPU 中的基址寄存器（BA）的内容加上指令格式中的形式地址 A，而形成操作数的有效地址，即为 EA=(BR)+A。
变址寻址：有效地址 EA 等于指令字中的形式地址 A 与变址寄存器 IX 的内容相加之和，即 EA=(IX)+A，其中 IX 可谓编制寄存器（专用），也可用通用寄存器作为变址寄存器。与基址寻址的方式的区别在于 IX 可以被用户修改。
相对寻址把程序计数器 PC 的内容加上指令格式中的形式地址 A 而形成操作数的有效地址，即 EA=(PC)+A，其中 A 为相对于 PC 所指地址的位移量，可证可负，补码表示。
堆栈寻址：
基于堆栈寻址，下图所示为一个加法运算的过程：
step1: 堆栈指针 SP 指向 R0，对应数据 0001 出栈进入 ACC，SP 指向 R1；
step2:SP 对应数据 1001 出栈进入寄存器 X，SP 指向 R2;
step3:ALU 计算 ACC 与 X 的和（为 1010），送至寄存器 Y;
step4: 计算结果入栈，SP 指向 R1，将 Y（1010）送至堆栈寄存器 R1。