1、7.1什么叫機(jī)器指令？什么叫指令系統(tǒng)？為什么說指令系統(tǒng)與機(jī)器指令的主要功能以及與硬件結(jié)構(gòu)之間存在著密切的關(guān)系？機(jī)器指令：是 CPU 能直接識(shí)別并執(zhí)行的指令，它的表現(xiàn)形式是二進(jìn)制編碼。機(jī)器指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合，它描述了計(jì)算機(jī)內(nèi)全部的控制信息和“邏輯判斷”能力。指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件和軟件的接口部分，是全部機(jī)器指令的集合。7.2什么叫尋址方式？為什么要學(xué)習(xí)尋址方式？尋址方式：指確定本條指令的數(shù)據(jù)地址以及下一條將要執(zhí)行的指令地址的方法，它與硬件結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，而且直接影響指令格式和指令功能。學(xué)習(xí)尋址方式，是為了找到指令中參與操作的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)指令

2、，得出結(jié)果。7.3什么是指令字長(zhǎng)、機(jī)器字長(zhǎng)和存儲(chǔ)字長(zhǎng)？指令字長(zhǎng)：是指機(jī)器指令中二進(jìn)制代碼的總位數(shù)。指令字長(zhǎng)取決于從操作碼的長(zhǎng)度、操作數(shù)地址的長(zhǎng)度和操作數(shù)地址的個(gè)數(shù)。不同的指令的字長(zhǎng)是不同的。機(jī)器字長(zhǎng)：是指計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次整數(shù)運(yùn)算所能處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)（整數(shù)運(yùn)算即定點(diǎn)整數(shù)運(yùn)算） 。機(jī)器字長(zhǎng)也就 是運(yùn)算器進(jìn)行定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的字長(zhǎng)，通常也是 CPU 內(nèi)部數(shù)據(jù)通路的寬度。即字長(zhǎng)越長(zhǎng)，數(shù)的表示范圍也越大，精度也越高。機(jī)器的字長(zhǎng)也會(huì)影響機(jī)器的運(yùn)算速度。存儲(chǔ)字長(zhǎng)：一個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一串二進(jìn)制代碼（存儲(chǔ)字），這串二進(jìn)制代碼的位數(shù)稱為存儲(chǔ)字長(zhǎng)，存儲(chǔ)字長(zhǎng)可以是8 位、位、 32 位等。7.6某指令系統(tǒng)字長(zhǎng)為16 位，

3、地址碼取4 位，提出一種方案，使該指令系統(tǒng)有8 條三地址指令、16 條二地址指令、100 條一地址指令。解：三地址指令格式如下：4444OP A1 A2 A3指令操作碼分配方案如下：4位 OP0000 ，, ， A1,A2,A3:8 條三地址指令0111 ，1000 ， 0000 ， , ， A2 ， A3:16 條二地址指令1000 ， 1111 ，1001 ， 0000 ， 0000 ，A3:100 條一地址指令1001 ,0110 ,0011 ,1001 ,0110 ,0100 , , ,冗余編碼1001 ,1111 ,1111 ,可用來擴(kuò)充一、零地址指令條數(shù)1010 ,冗余編碼1111

4、 ,可用來擴(kuò)充三、二、一、零地址指令條數(shù)7.7 設(shè)指令字長(zhǎng)為 16 位，采用擴(kuò)展操作碼技術(shù)，每個(gè)操作數(shù)的地址為6 位。如果定義了13 條二地址指令，還可以安排多少條一地址指令？解：二地址指令格式如下：466OPA1A2設(shè)二地址指令格式為該指令系統(tǒng)的基本格式，4 位操作碼共有 16種編碼，其中 13 種用來定義二地址指令，還剩3 種可 用來作擴(kuò)展標(biāo)志。如不考慮零地址指令，該指令系統(tǒng)最多還能安排：一地址指令條數(shù)二3*2A6=192 條7.9 比較間接尋址和寄存器間接尋址。解：計(jì)算機(jī)組成原理 ：試比較間接尋址和寄存器間接尋址7.10 比較基址尋址和變址尋址解： 1）都可以有效的擴(kuò)大指令尋址范圍。2）

5、基址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由基址寄存器給出，地址的改變反映在位移量 A 的取值上，變址尋址時(shí)，基準(zhǔn)地址由A 給出，地址的改變反映在變址值的自動(dòng)修改上，變址值由變址寄存器給出。3）基址寄存器內(nèi)容通常由系統(tǒng)程序設(shè)定，變址寄存器內(nèi)容通常由用戶設(shè)定。4）基址尋址適用于程序的動(dòng)態(tài)重定位，變址尋址適用于數(shù)組或字符串處理，適用場(chǎng)合不同。7.14 設(shè)相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令占兩個(gè)字節(jié)，第一個(gè)字節(jié)是操作碼，第二個(gè)字節(jié)是相對(duì)位移量，用補(bǔ)碼表示。假設(shè)當(dāng)前轉(zhuǎn)移指令第一字節(jié)所在的地址為2000H 且 CPU每取出一個(gè)字節(jié)便自動(dòng)完成（PC +1 PC的操作。問當(dāng)執(zhí)行“JMP * +8 ”和“ JMP * -9”指令時(shí)，轉(zhuǎn)移指令第二字

6、節(jié)的內(nèi)容各為多少？解：據(jù)題意，相對(duì)尋址的轉(zhuǎn)移指令格式如下：2000HOP2001H2002H當(dāng)執(zhí)行 JMP 指令時(shí)，指令第二字節(jié)的內(nèi)容不變，PC 的內(nèi)容變?yōu)?2002H 此時(shí)轉(zhuǎn)移指令第二字節(jié)內(nèi)容各為：A1 = +8 = 0000 1000 = 08HA2 = -9 = 1111 0111 = F7H其有效地址各為 :EA1 = (PC) + 8 = 2002H + 0008H = 200AHEA2 = (PC) - 9 = 2002H + FFF7H = 1FF9H7.20 什么是 RISC?簡(jiǎn)述它的主要特點(diǎn)。解： RISC ( reduced instruction set computer

7、，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) ) 是一種執(zhí)行較少類型計(jì)算機(jī)指令的微處理器，起源于 80年代的 MIPS 主機(jī) ( 即 RISC 機(jī)) ，RISC 機(jī)中采用的微處理器統(tǒng)稱 RISC 處理器。主要特點(diǎn)：(1)選取使用頻度較高的一些簡(jiǎn)單指令以及一些很有用但又不復(fù)雜的指令，讓復(fù)雜指令的功能由頻度高的簡(jiǎn)單指令的組合來實(shí)現(xiàn)。(2) 指令長(zhǎng)度固定，指令格式種類少，尋址方式種類少。(3) 只有取數(shù)/ 存數(shù)指令訪問存儲(chǔ)器，其余指令的操作都在寄存器內(nèi)完成。CPU 中有多個(gè)通用寄存器。采用流水線技術(shù)，大部分指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成。采用超標(biāo)量和超流水線技術(shù)， 可使每條指令的平均執(zhí)行 時(shí)間小于一個(gè)時(shí)鐘周期。控制器采用組合邏輯控

8、制，不用微程序控制。采用優(yōu)化的編譯程序。7.21 比較 RISC和 CISC,解： ( 1) 指令系統(tǒng)： RISC 設(shè)計(jì)者把主要精力放在那些經(jīng)常使用的指令上，盡量使它們具有簡(jiǎn)單高效的特色。對(duì)不常用的功能，常通過組合指令來完成。 因此，在RISC 機(jī) 器上實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)，效率可能較低。但可以利用流 水技術(shù)和超標(biāo)量技術(shù)加以改進(jìn)和彌補(bǔ)。而CISC 計(jì)算 機(jī)的指令系統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。因此，處理特殊任務(wù)效率較高。2）存儲(chǔ)器操作： RISC 對(duì)存儲(chǔ)器操作有限制，使控制簡(jiǎn)單 化；而 CISC 機(jī)器的存儲(chǔ)器操作指令多，操作直接。3）程序： RISC 匯編語言程序一般需要較大的內(nèi)存空間，實(shí)現(xiàn)特殊功能時(shí)程序復(fù)雜，不易設(shè)計(jì)；而CISC 匯編 語言程序編程相對(duì)簡(jiǎn)單，科學(xué)計(jì)算及復(fù)雜操作的程序設(shè)計(jì)相對(duì)容易，效率較高。（4） 中斷： RISC 機(jī)器在一條指令執(zhí)行的適當(dāng)?shù)胤娇梢皂憫?yīng)中斷；而CISC 機(jī)器是在一條指令執(zhí)行結(jié)束后響應(yīng)中斷。（5） CPU RISC CPU包含有較少的單元電路，因而面積小、功耗低；而 CISC CPU 包含有豐富的電路單元，因而功能強(qiáng)、面積大、功耗大。6） 設(shè)計(jì)周期：RISC 微處理器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局緊湊，設(shè)計(jì)周期短，且易于采用最新技術(shù)；CISC 微處理器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)