1.某计算机的字长为16位，存储器按字编址，访存指令格式如图1所示。其中，OP是操作码，MOD定义寻址方式，见表1，A为形式地址。设PC和R分别为程序计数器和变址寄存器，字长为16位。

（1）该格式能定义多少种指令？

解：

        由图1得，操作码OP指令长度为5，

        所以有25 = 32种

（2）各种寻找方式的寻找范围为多少字?

解：

        ①立即寻址：指令字本身；

        ②直接寻址：256个字（主存中最前面的256个字）；

        ③间接寻址：216个字；

        ④变址寻址：216个字；

        ⑤相对寻址：256个字（PC值附近的256个字）；

（3）写出各种寻址方式的有效地址EA的计算式。

解：

        ①立即寻址：EA = PC ；

        ②直接寻址：EA = A ；

        ③间接寻址：EA =（A）；

        ④变址寻址：EA =（Rx）+ A；

        ⑤相对寻址：EA =（PC）+ A；

2.某机字长32位，共有机器指令100条，指令为单字长，等长操作码。CPU内部有通用寄存器32个，可作变址寄存器用。存储器按字节编址，指令拟用直接寻址、间接寻址、变址寻址和相对寻址4种方式。

（1）分别画出采用4种不同寻址方式的单地址指令的指令格式。

解：

        ∵机器指令100条

        ∴27=128，最小指令操作码位数为7

        ∴指令长度为32位，剩余位数为32-7=23位，即为地址码字段

        又∵有4种寻址方式

        ∴22=4，所以MOD长度为2

        又∵变址寻址时，CPU内部通用寄存器有32个，可作变址寄存器用，32=25

        ∴寄存器编码位数为5，实际地址码为18位

        ①直接寻址的单地址指令格式：

 

（2）采用直接寻址和间接寻址方式时，可寻址的存储空间各是多少？

解：

        ∵存储器按字节编址

        ∴直接寻址存储空间为：223（8MB）

        ∴间接寻址存储空间为：232（4GB）

（2）写出4中方式下有效地址EA的表达式。

解：

        ①直接寻址：EA =A；

        ②间接寻址：EA =（A）；

        ③变址寻址：EA =（Rx）+A；

        ④相对寻址：EA =（PC）+A

3.设某计算机有变址寻址、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001AH，正在执行的指令所在地址为1F05H，变址寄存器中的内容为23A0H。

 

        已知存储器的部分地址及相应内容，如表1所示。

        （1）当执行取数指令时，如为变址寻址，取出的数为多少？

        解：

        为变址寻址时，当前指令的地址码表示操作数的地址=001AH，Rx=1F05H，

        ∴操作数S=（EA）=（（Rx）+A）=（1F05H+001AH）=（23BAH）=1748H

        （2）如为间接寻址，取出的数为多少？

        为间接寻址时，当前指令的地址码表示操作数地址的地址=001AH，

        ∴操作数S=（EA）=（（A））=（（001AH））=（23A0H）=2600H

        （3）当执行转移指令时，转移地址为多少？

        解：

        ∵执行转移指令即相当于执行相对寻址指令，当前指令的地址码表示位移量=001AH

        又∵正在执行的指令所在地址为1F05H

        ∴操作数S=EA=（PC）+A=1F05H+001AH=1F1FH

        （因本题未给出指令的长度，故没有考虑PC值的更新问题。）

4.基址寻址与变址寻址有何区别？

答：

        ①采用基址寻址时，基址寄存器提供的地址不变，指令提供的位移量改变；采用变址寻址时，变址寄存器提供的地址改变，指令提供的位移量不变。

        ②变址寻址可以实现程序块的浮动，使有效地址按变址寄存器的内容实现有规律的变化，而不改变指令本身。

5.设某机的指令字长16位，格式、有关寄存器和主存内容如下，X为寻址方式，D为形式地址，请在下表中填入有效地址E及操作的值。

 

6.字长为16位，主存64K，指令单字长单地址，80条指令，寻址方式有直接、间接、相对、变址。请设计指令格式。

解：

        ∵字长为16位，主存为64K

        ∵需80条指令，27=128，所以最小指令操作码位数为7位

        又∵有4中寻址方式，4=22

        ∴寻址特征MOD为2位，

        ∴地址码为16-7-2=7位，

        指令格式如下所示：

 

7.设某指令系统指令字长16位，每个地址码为6位。若要求设计二地址指令15条、一地址指令34条，问最多还可以设计多少条零地址指令？

解：

 

8.控制器的种类及原理。

解：

        控制器分为3种，分别为：硬布线控制器、微程序控制器、门阵列控制器。

        原理：

                （1）硬布线控制器：采用时序逻辑技术实现；

                （2）微程序控制器：采用存储逻辑技术实现；

                （3）门阵列控制器：时序逻辑技术与存储逻辑技术相结合实现。

9.ADD 30指令属于什么指令？由几个CPU周期组成？各CPU周期做什么？

解：

        （1）ADD 30属于直接访问主存指令；

        （2）由3个CPU周期组成；

        （3）第1个CPU周期取指令（PC+1）、指令译码；第2个CPU周期送操作数地址；第3个CPU周期取操作数、执行操作。

10.STA I 31指令属于什么指令？由几个CPU周期组成？各CPU周期做什么？

解：

        （1）STA I 31属于间接访问内存指令；

        （2）由4个CPU周期组成；

        （3）第1个CPU周期取指令（PC+1）、指令译码；第2个CPU周期送地址给地址指示器；第3个CPU周期取出操作数地址；第4个CPU周期送操作数、执行操作。

11.如何区分指令与数据？

解：

        （1）CPU通过时序控制信号从时间和空间上识别出是数据还是指令；

        （2）时间上，一个指令周期分为取指令周期和执行指令周期两个阶段，取指令周期在前，执行指令周期在后，时间上在前的为指令，在后的为数据。

        （3）空间上，若为指令，则送到IR（指令寄存器）中，若为数据则送到ALU（算术逻辑运算部件）中。