计算机组成原理二版第四章答案
【篇一：计算机组成原理第四章答案】波斯王子男主角
>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：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，这也是可以的，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，指令系统共有70条指令，请设计满足要求的指令格式。
答：字长32位，指令系统共有70条指令，所以其操作码至少需要7位。 双操作数指令
单操作数指令
无操作数指令
3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1) 单字长二地址指令。
上海海洋大学学报 (2) 操作码字段op可以指定26=64种操作。
(3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是rr型指令，即两个操作数均在寄存器中。
(4) 这种指令结构常用于rr之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。
4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。15 10 9 8 74 3 0
答：该指令格式及寻址方式特点如下：
(1) 双字长二地址指令，用于访问存储器。 (2) 操作码字段op可以指定26=64种操作。
(3) rs型指令，一个操作数在通用寄存器（选择16个之一），另一个操作数在主存中。有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（选择16个之一）内容加上位移量。
5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。
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答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1) 该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均由寻址方式和寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。根据寻址方式的不同，指令可以是rr型、rs型、也可以是ss型； (2) 因为op为4位，所以最多可以有16种操作。
6．一种单地址指令格式如下所示，其中为i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
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64k字，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：根据题意，40种指令至少需6位op；四种寻址方式至少需用2位表示；主存为64k，则地址需要16位，而机器字长为32位，可设计如下格式：
设：
寻址方式x=00为直接寻址方式，由16位的d直接给出有效地址，ea=d 寻址方式x=01为立即寻址方式，由16位的d直接给出操作数，操作数=d 寻址方式x=10为变址寻址方式，设变址寄存器为ir，则ea=(ir)+d
寻址方式x=11为相对寻址方式，设程序计数器为pc，则ea=(pc)+d(d可正可负)
注：ir和pc的位数与机器的字长相等，均为32位
8．某机字长为32位，主存容量为1m，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：
(1) 根据题意，50种操作码至少需6位op；寻址方式可用2位分别表示最多4种寻址方式；用4位编码选择16个通用寄存器之一作为源操作数或目的操作数，因机器字长为32位，固还剩20位可表示形式地址d
d寻址方式字段=00，表示d为寄存器寻址，实际使用d中的4位进行寄存器选择； 寻址方式字段=01，表示寄存器间接寻址，实际使用d中的4位进行寄存器选择； 寻址方式字段=10，表示立即寻址，可使用d的全部确定一个立即数； 寻址方式字段=11，表示直接寻址，20位的d可确定一个存储单元。
(2) 若将形式地址的位数减少，则可以增加其他的寻址方式
9．设某机字长为32位，cpu中有16个32位通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。如果采用通用寄存器作基址寄存器，则rs型指令的最大存储空间是多少?
答：根据题意，64种操作至少需6位op；用2位表示四种寻址方式；寄存器16个源操作数和目的操作数各用4位，因机器字长为32位，固还剩16位可表示形式地址d
空间最大可达232单元。
10．将表4.9的指令系统设计成二地址格式的指令系统。
答：表4.9中的指令共有29条，故操作码字段需要5位；设这些指令支持9种寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、堆栈寻址，则源和目的操作数各需要4位来确定
其寻址方式；因字长为32位，故还剩余19位用于表示源和目的操作数的形式地址，可取形式地址为9位，多余的1位可以加在操作码字段。即，格式如下：
11．从以下有关risc的描述中，选择正确答案。
混凝土 a．采用risc技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况。b．为了实现兼容，新设计的risc，是从原来cisc系统的指令系统中挑选一部分实现的。
c. risc的主要目标是减少指令数。
d．risc设有乘、除法指令和浮点运算指令。
答：c
12．根据操作数所在位置，指出其寻址方式(填空)：(1) 操作数在寄存器中，为(a)寻址方式。(2) 操作数地址在寄存器，为(b)寻址方式。(3) 操作数在指令中，为(c)寻址方式。
(4) 操作数地址(主存)在指令中，为(d)寻址方式。
(5) 操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和，可以是(e，f，g)寻址方式。
答：a. 寄存器 b. 寄存器间接 c. 立即 d. 直接
e,f,g. 基址、变址、相对
13．将c语句翻译成mips r4000汇编语言代码。c赋值语句是： ?=（g+h）-（i+j）
捷飞络 假设变量?、g、h、i、j分别分配给寄存器$s0、$s1、$s2、$s3、$s4。
答：该语句翻译成mips r4000汇编语句如下：
add $s5,$s1,$s2 ;将g+h的和存入寄存器$s5中($s5=$s1+$s2) add $s6,$s3,$s4 ;将i+j的和存入寄存器$s6中($s6=$s3+$s4) sub $s0,$s5,$s6 ;将结果存入寄存器$s0中($s0=$s5-$s6)
14．将如下mips r4000汇编语言翻译成机器语言指令。lw $t0,1200($t1)add $t0,$s2,$t0sw $t0,1200($t1)
答：已知mips指令的字段值如下表所示，而且寄存器$s0?$s7对应的寄存器号
15．将下面一条arm汇编语言指令翻译成用十进制和二进制表示的机器语言指令：add r5,r1,r2
16．将下面c语言翻译成arm汇编语言代码，c赋值语句是：
?=（g+h）-（i+j）
假设变量?、g、h、i、j分别放在寄存器r0、r1、r2、r3、r4中
答：该语句翻译成arm汇编语句如下：
add r5,r1,r2 ;将g+h的和存入寄存器r5中(r5=r1+r2)
【篇二：计算机组成原理答案(第二版)】
>1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？
解：p3
计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。
计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？
解：冯?诺依曼计算机的特点是：p8
? 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；
? 指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；核糖体rna
? 指令和数据均用二进制表示；
? 指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表
示操作数在存储器中的位置；
? 指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；
? 机器以运算器为中心（原始冯?诺依曼机）。
7. 解释下列概念：
主机、cpu、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
解：p9-10
主机：是计算机硬件的主体部分，由cpu和主存储器mm合成为主机。
cpu：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的cpu内除含有运算器和控制器外还集成了cache）。
主存：计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
存储单元：可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。
存储元件：存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。
存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。
存储字长：一个存储单元所存二进制代码的位数。
存储容量：存储器中可存二进制代码的总量；（通常主、辅存容量分开描述）。
机器字长：指cpu一次能处理的二进制数据的位数，通常与cpu的寄存器位数有关。 指令字长：一条指令的二进制代码位数。
8. 解释下列英文缩写的中文含义：
cpu、pc、ir、cu、alu、acc、mq、x、mar、mdr、i/o、mips、cpi、flops
解：全面的回答应分英文全称、中文名、功能三部分。
cpu：central processing unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和控制器组成。
pc：program counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。
ir：instruction register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执行的指令。
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