第七章 指令系统

第七章 指令系统

第7章 指令系统

（一）选择题

1.二地址指令中，操作数的物理位置可安排在 （可多选） A.两个主存单元 B 两个寄存器 C一个主存单元和一个寄存器 D 栈顶和次栈顶

2.寄存器间接寻址方式中，操作数在

A.通用寄存器 B.堆钱 C 主存单元

3.基址寻址方式中，操作数的有效地址是 A.基址寄存器内容加上形式地址(位移量) B.程序计数器内容加上形式地址 c.变址寄存器内容加上形式地址

4.采用基址寻址可扩大寻址范围，且 A.基址寄存器内容由用户确定，在程序执行过程中不可变

B.基址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程中不可变 c.基址寄存器内容由操作系统确定，在程序执行过程中可变

5.变址寻址和基址寻址的有效地址形成方式类似，但是 A.变址寄存器的内容在程序执行过程中是不可变的

B.在程序执行过程中，变址寄存器、基址寄存器和内容都是可变的

C.在程序执行过程中，基址寄存器的内容不可变，变址寄存器中的内容可变

6.堆找寻址方式中，设A为累加器，SP为堆楼指示器， Msp为SP指示的钱顶单元，如果进栈操作的动作顺序是(A)→Msp，(SP)-1→SP，那么出栈操作的动作顺序应为 A. (Msp)→A， (SP) +1→SP B. (SP) +1→SP， (Msp)→A C. (SP)-1→SP，( Msp)→A

7.设变址寄存器为X，形式地址为D，某机具有先变址再间址的寻址方式，则这种寻址方式 的有效地址为

A. EA=(X)+D B. EA=(X)+(D) C. EA=((X)+D)

8. IBM PC中采用了段寻址方式，在寻访一个主存具体单元时，由一个基地址加上某寄存器提供的16位偏移量来形成20位物理地址。这个基地址由 来提供。 A.指令中的直接地址(16位)自动左移4位

B. CPU中的四个16位段寄存器之一自动左移4位 C. CPU中的累加器(16位)自动左移4位

9.指令的寻址方式有顺序和跳跃两种，采用跳跃寻址方式可以实现 A.程序浮动

B.程序的无条件转移和浮动

C.程序的条件转移和无条件转移

10.扩展操作码是 A.操作码字段以外的辅助操作字段的代码 B.指令格式中不同字段设置的操作码

C.一种指令优化技术，即让操作码的长度随地址数的减少而增加，不同地址数的指令可以具有不同的操作码长度

11.设相对寻址的转移指令占两个字节，第一字节是操作码，第二字节是相对位移量(用补码表示)，若

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CPU每当从存储器取出一个字节时，即自动完成(PC)+1→PC，设当前PC的内容为2000H，要求转移到2008H地址，则该转移指令第二字节的内容应为

A. 08H B. 06 H C.0AH

12.设相对寻址的转移指令占两个字节，第一字节是操作码，第二字节是相对位移量(用补码表示)，若CPU每当从存储器取出一个字节时，即自动完成(PC)+ 1→PC 设当前PC的内容为2009H，要求转移到2000H地址，则该转移指令第二字节的内容应为

A. F5H B. F7H C. 09H

13.设相对寻址的转移指令占两个字节，第一字节是操作码，第二字节是相对位移量(可正可负)，则转移的地址范围是

A. 255 B. 256 C. 254

14.直接、间接、立即三种寻址方式指令的执行速度，由快至慢的排序是

A.直接、立即、间接

B.直接、间接、立即 C.立即、直接、间接

15.为了缩短指令中地址码的位数，应采用 寻址。

A.立即数 B.寄存器 C.直接

16.在指令格式设计中，采用扩展操作码的目的是 A.增加指令长度 B.增加寻址空间 C.增加指令数量

17.设机器字长为16位，存储器按字编址，对于单字长指令而言，读取该指令后，PC值自动加

A. 1 B. 2 C. 4

18.设机器字长为16位，存储器按字节编址，设PC当前值为1000H，当读取一条双字长指令后，PC值为

A. 1001 H B. 1002H C. 1004H

19.转移指令的主要操作是

A.改变程序计数器PC的值

B.改变地址寄存器的值

C.改变程序计数器的值和堆栈指针SP的值

20.子程序调用指令完整的功能是 A.改变程序计数器PC的值 B.改变地址寄存器的值

C.改变程序计数器的值和堆栈指针SP的值

21.子程序返回指令完整的功能是 A.改变程序计数器的值 B.改变堆栈指针SP的值

C.从堆栈中恢复程序计数器的值

22.下列 是错误的。

A.为了充分利用存储器空间，指令的长度通常可取字节的整数倍 B.一地址指令是固定长度的指令 C.单字长指令可加快取指令的速度

23.在二地址指令中 是正确的。 A.指令的地址码字段存放的一定是操作数 B.指令的地址码字段存放的→定是操作数地址

C运算结果通常存放在其中一个地址码所提供的地址中

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24. 对于实现程序浮动提供了较好的支持。 A.间接寻址 B.变址寻址 C.相对寻址 25. 便于处理数组问题。

A.间接寻址 B.变址寻址 C.相对寻址 26. 有利于编制循环程序。

A.基址寻址 B.相对寻址 C.寄存器间址

27.下列叙述中 能反映RISC的特征。(本题是多项选择) A.丰富的寻址方式

B.指令执行采用流水方式 C.控制器采用微程序设计

D.指令长度固定

E只有LOAD/STORE指令访问存储器

F.难以用优化编译生成高效的目标代码 G.配置多个通用寄存器

28.下列叙述中 能反映CISC的特征。(本题是多项选择) A.丰富的寻址方式

B.控制器采用组合逻辑设计 C.指令字长固定

D.大多数指令需要多个时钟周期才能执行完成 E各种指令都可以访存

F.只有LOAD/STORE指令可以访存 G.采用优化编译技术

（二） 填空题

1.指令字中的地址码字段(形式地址)有不同的含义，它是通过 寻址方式 体现的，因为通过某 种方式的变换，可以得出 有效 地址。常用的指令地址格式有 零地址 、 一地址 、 二地址 和 三地址 四种。

2.在非立即寻址的一地址格式指令中，其中一个操作数通过指令的地址字段安排在 寄存器或 存储器 中。

3.在二地址格式指令中，操作数的物理位置有三种形式，它们是 寄存器-寄存器 型、 寄存器-存储器 型和 存储器-存储器 型。

4.变址寻址和基址寻址的区别是:基址寻址中的基址寄存器提供 基准量 ，指令的地址码字 提供 位移量 而变址寻址中的变址寄存器提供 修改量 ，指令的地址码字段提供 基准量

5.把两种寻址方式相结合就形成了复合寻址方式，常见的复合寻址方式可把 变址 和 间址 相结合，它可分为 先变址后间址 和 先间址后变址 两种。 6.指令寻址的基本方式有两种，一种是 顺序 寻址方式，其指令地址由 程序计数器PC 给出，另一是 跳跃 寻址方式，其指令地址由 指令本身 给出。

7.条件转移、无条件转移、子程序调用指令、中断返回指令都属 程序控制 类指令，这类指令的地址码字段指出的地址不是 操作数 的地址，而是 下一条 的地址。

8.设机器指令系统可完成98种操作，指令字长为16位，操作码长度固定。若该指令系 具有直接、间接、变址、基址、相对、立即六种寻址方式，则在保证最大范围内直接寻址的前提下，其指令代码中操作码占 7 位，寻址特征占 3 位，形式地址码占 6 位，一次间址的范是 216

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9.某机采用三地址格式指令，共能完成50种操作，若机器可在1K地址范围内直接寻，则指令宇长应取 36 位，其中操作码占 6 位，地址码占 30 位。

10.某机共有156条指令，采用一地址格式，则指令字需取 24 位才能直接寻址64K个储单元。完成一条这种格式的加法指令，需访问 两 次存储器。 11.设D为指令字中的形式地址，D=FCH，(D)= 40712，如果采用直接寻址方式，有效地是 FCH ，参与操作的操作数是 40712 。如果采用一次间接寻址方式，其间接地址是 FCH ，有效地址是 40712 ，参与操作的操作数是 (40712) (注：地址40712所对应的存储单元内容) 12. RISC指令系统选取使用频度较高的一些 简单 指令，复杂指令的功能由 简单 指令的组合来实现。其指令长度 固定 ，指令格式种类 少 ，寻址方式种类 少 ，只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行，且采用流水线技术，大部分指令在 一个时钟周期 时间内完成。

13只有操作码没有地址码的指令称为 零地址格式指令

14.在一地址的运算指令中，通常第一操作数在 累加器（ACC） 中，第二操作数由指令地址码给出，运算结果在 累加器（ACC） 中。

15操作数的地址隐含在指令的操作码中，这种寻址方式是 隐含寻址 16.在寄存器寻址中，指令的地址码给出 寄存器号 ，而操作数在 寄存器 中。 17.在寄存器间接寻址中，指令中给出的是 操作数 所在的寄存器编号。

18.程序控制类指令包括各类转移指令，用户常用的有 无条件 指令、 条件 指令和 子程序调用 指令。

19. 变址 寻址和 基址 寻址的有效地址形成方式极为相似，但它们的应用场合不同，前者主要用于处理数组程序，后者 支持多道程序的应用

（三） 问答题

1.指令字中有哪些字段?各有何作用?如何确定这些字段的位数?

答：1.指令字中有三种字段:操作码字段、寻址特征字段和地址码字段。操作码字段指出机器完成某种操作，其位数取决于指令系统的操作种类。寻址特征字段指出该指令以何种方式寻找操作数的有效地址，其位数取决于寻址方式的种类。地址码字段和寻址特征字段共同指出操作数或指令的有效地址，其位数与寻址范围有关。

2.比较变址寻址和基址寻址的异同点。 .答：两者的区别如下: 基址寻址

(1)有效地址等于形式地址加上基址寄存器的内容。 (2)可扩大寻址范围。

(3 )基址寄存器的内容由操作系统给定，且在程序的执行过程中不可变。 (4)支持多道程序技术的应用 变址寻址

(1) 有效地址等于形式地址加上变址寄存器的内容。 (2) 可扩大寻址范围。

(3) 变址寄存器的内容由用户给定，且在程序的执行过程中可变。 (4) 用于处理数组程序。

3.设某机器共能完成78种操作，若指令字长为16位，试问单地址格式的指令其地址码可取几位?若想使指令的寻址范围扩大到216，可采用什么办法?举出三种不同的例子加以说明。

答：根据78种操作，可求出操作码的位数为7位，则单地址格式的指令地址码占16-7=9位。欲使指令的寻址范围扩大到216，可采用以下三种寻址方法。

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(1)若指令字长等于存储字长均为16位，则采用间接寻址可使寻址范围扩大到216，因为间址时(设非多次间址)从存储单元中取出的有效地址为16位。

(2)采用变址寻址，并设变址寄存器XR为16位，则有效地址EA= (XR) +A(形式地址)，所以可使寻

。

址范围扩大到216 (3)采用基址寻址，并设基址寄存器BR为16位，则有效地址EA= (BR) +A，即可使寻址围扩大到2l6。

4.若机器采用三地址格式访存指令，试问完成一条加法指令共需访问几次存储器?若该机共能完成54种操作，操作数可在lK地址范围内直接寻找，试画出该机器的指令格式。 答：根据题意，指令字长为36位，其格式为

Op A1 A2 A3

其中，OP占6位操作码，可完成54种操作;A1占10位，第一操作数地址，寻址范围为1K;A2占 10位，第二操作数地址，寻址范围为1 K;A3占10位，存放结果的地址，寻址范围为1 K。

完成一条加法指令共需访问4次存储器:第一次取指令;第二次取第一操作数;第三次取第二 操作数;第四次存放结果。

5.某机机器字长、指令字长和存储字长均为16位，指令系统共能完成50种操作，采用相对、间接、直接寻址。试问:

( 1 )指令格式如何确定?各种寻址方式的有效地址如何形成? (2)能否增加其他寻址方法?说明理由。. 答：.( 1 )根据题意指令格式为 Op X A

其中，OP为操作码，6位，可完成50种操作;X为寻址模式，2位，定义如下: x=00直接寻址，EA=A;

X=01相对寻址， EA = ( PC ) + A ; X= 10间接寻址，EA= (A)。

(2)由于上述指令格式中寻址模式X=l1尚未使用，故可增加一种寻址方式，如立即寻扯 此时A即为操作数。

6.某机主存容量为64 Kx16位，并且指令字长、机器字长和存储字长相等，采用单字长一

地址指令，共有60条。试设计四种寻址方式的指令格式，并说明每一种寻址方式的寻址范围及 有效地址计算方法。

答：根据题意指令格式如下所示:

Op X A

其中，OP为操作码，6位，可完成60种操作;

X为寻址模式，2位，允许有4种寻址方式，设计如下: X=00直接寻址， EA = A， (256 寻址范围) ; X=01间接寻址， EA = ( A) ，(64 K) ;

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X= 10变址寻址，EA=(Rx)+A，(64 K); X=11基址寻址，EA = (RB) +A， (64 K)

Rx为变址寄存器(16位) ，RB为基址寄存器(16位)，A为形式地址。

7.比较间接寻址和变址寻址。 答：.间接寻址和变址寻址都可扩大寻址范围，但它们形成有效地址的方式不同:间址需通过访存(若是多次间址还需多次访存)得到有效地址;而变址需通过地址变换(将变址寄存器内容加上形式地址)得到有效地址，故通常间址指令执行时间比变址指令长。此外，两种指令的应用场合不同，变址寻址特别适用于处理数组问题。

8. RISC指令系统具有哪些主要特点?

答：RISE指令系统通过简化指令，使计算机的结构更加简单合理，并通过减少指令执行周期数的途径，达到提高机器速度的目的。其特点归纳如下:

( 1 )选取使用频度较高的一些简单指令，复杂指令的功能由执行频度高的简单指令组合来实现。 (2)指令长度固定，指令格式和寻址方式种类少。

(3) CPU中通用寄存器数量多，大多数指令操作都在寄存器之间进行，只有取数(LOAD)和 存数(STORE)指令访问存储器。

(4)采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成。 (5)控制器采用组合逻辑控制，不用微程序控制。 (6)采用优化的编译程序。

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