【正文】 ， 指令字長(zhǎng)度16位或 32位 ， 共 78條指令 ， 設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)指令格式 ， 要求有直接 ， 立即數(shù) ，相對(duì) ， 基值四種尋址方式 。 另一方面 ， 為了在有限的字段內(nèi)確定操作數(shù)地址 ， 可能要采用較復(fù)雜的尋址方式 ， 從而使指令執(zhí)行的速度降低 ， 當(dāng)采用 24位字長(zhǎng)的指令結(jié)構(gòu)時(shí) ， 其優(yōu)缺點(diǎn)正好相反 。 （ 2） 如果選用 24位的指令字長(zhǎng) ， 基地址寄存器沒(méi)有必要保留 。 16個(gè)通用寄存器為一組占用 4位字長(zhǎng) ， 可用 R0—R15命名 ， 哪幾個(gè)參與這種方式尋址 ， 可由設(shè)計(jì)者選定 。⑦ 每個(gè)通用寄存器 (Ri)的寬度都是１６位 。 (4)采用 “ 擴(kuò)充操作碼 ” 方式 。 反之 ，出棧時(shí) ， 先修改堆棧指示器 ， 然后取出數(shù)據(jù) 。 (3)假設(shè)主存容量擴(kuò)充到 32768字 ,且假定硬件結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定不變 ,問(wèn)采用什么實(shí)際方法可解決這個(gè)問(wèn)題 ? 分 析 題 ? 有一存儲(chǔ)器堆棧 ， 棧底地址為 300(8進(jìn)制 ） ， 且有 a,b,c三個(gè)數(shù)據(jù)依次存放在堆棧中 ， a在棧底 。 （ ２ ） 先假設(shè)將 DM擴(kuò)充到１２８ K字 ， 指令字字長(zhǎng)保持不變 ， 也不允許進(jìn)行間接尋址 ， 那么對(duì)現(xiàn)有的這一套 DM寄存器進(jìn)行哪一種簡(jiǎn)單改動(dòng) ，就能滿(mǎn)足要求 ？ （ ３ ） 在 OP碼域保持不變的條件下 ， 如何增加另外的指令 ？ 分 析 題 （ ４ ） 假定使用 “ 擴(kuò)充操作碼 ” 碼域 ， 請(qǐng)畫(huà)出下述操作的指令格式 。 AC0,AC1均不必在指令中指出 。 由于這些通用寄存器字長(zhǎng)是 16位 ， 我們可以組成 20位地址的低 16位 ， 再用 4位形式地址做為高 4位 ， 與低 16位的某些通用寄存器簡(jiǎn)單相拼 ， 從而形成頁(yè)面尋址方式 。 24位字長(zhǎng)指令格式方案如下： 其中 OP占 6位 ， 64位條指令 。 尋址方式由尋址模式 X定義如下： X=00 直接尋址 E=D（ 64K） X=01 立即數(shù) D=操作數(shù) X=10 相對(duì)尋址 E=（ PC） +D PC=16位 X=11 基值尋址 E=（ Rb） +D Rb=16位 1 5 9 8 6 5 3 2 0 15 9 8 7 2 0O P X R2 DO P R1 R2分 析 題 ? 現(xiàn)在要設(shè)計(jì)一個(gè)新處理機(jī) ， 指令系統(tǒng)有 64條指令 ， 但機(jī)器字長(zhǎng)尚懸而未決 ， 有兩種方案等待選擇：一種是指令字長(zhǎng) 16位 ， 另一種指令字長(zhǎng) 24位 。 OP為操作碼字段 ， 試分析指令格式特點(diǎn) 。 分 析 題 ? 某機(jī)的 16位單字長(zhǎng)訪內(nèi)指令格式如下： 　 ４　 ２ 1 　 1 ８ＯＰ Ｍ Ｉ Ｘ Ｄ其中Ｄ為形式地址 ， 補(bǔ)碼表示 （ 其中一位符號(hào)位 ） ；Ｉ為直接／間接尋址方式：Ｉ＝１為間接尋址方式 ， Ｉ＝０為直接尋址方式；Ｍ為尋址模式：０為絕對(duì)地址 ， １為基地址尋址 ， ２為相對(duì)尋址 ， ３為立即尋址；Ｘ為變址尋址 。 其中最高 2位 A23A22用作模塊選擇 ， 它們的譯碼輸出分別驅(qū)動(dòng) 4個(gè)模塊的片選信號(hào) Sel。 CPU地址總線為 A15—A0,數(shù)據(jù)總線為 D7—D0,控制信號(hào)為 RD(讀 )， WR(寫(xiě) )，MREQ(存儲(chǔ)器請(qǐng)求 )， 當(dāng)且僅當(dāng) MREQ和 RD（ 或 WR） 同時(shí)有效時(shí) ，CPU才能對(duì)有存儲(chǔ)器進(jìn)行讀 (或?qū)?)， 試畫(huà)出此 CPU與上述 ROM芯片和RAM芯片的連接圖 。 現(xiàn)使用16K 1位的 DRAM芯片 ， 共需 32片 。 應(yīng) 用 題 ? 解 : 根據(jù)給定條件 ,選用 EPROM: 8K 16位 芯片 1片 SRAM: 8K 16位芯片 4片 4K 16位芯片 1片 3:8譯碼器 1片 ,與非門(mén)和反向器 應(yīng) 用 題 應(yīng) 用 題 ? 某機(jī)字長(zhǎng) 16位 ， 常規(guī)設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)空間 Ц ≤ 32K, 若將存儲(chǔ)空間擴(kuò)至 256K,請(qǐng)?zhí)岢鲆环N可能方案 。 問(wèn)： (1)共需要多少 RAM芯片 ？ (2)存儲(chǔ)體的組成框圖 (3)采用異步刷新方式 ， 如單元刷新間隔不超過(guò)２ ms， 則刷新信號(hào)周期是多少 (4)如采用集中刷新方式 ， 存儲(chǔ)器刷新一遍最少用多少讀／寫(xiě)周期 ？ 死時(shí)間率是多少 ？ 應(yīng) 用 題 解： （ 1） 存儲(chǔ)器的總?cè)萘繛?16K 16位 =256K位 ， 所以用 RAM芯片為 4K位 ， 故芯片總數(shù)為 256K位 /4K位 = 64片 （ 2） 由于存儲(chǔ)單元數(shù)為 16K， 故地址長(zhǎng)度為 14位 （ 設(shè) A13~A0） 。 解：假設(shè) （ 1） 存儲(chǔ)器模塊字長(zhǎng)等于數(shù)據(jù)總線寬度 （ 2） 模塊存取一個(gè)字的存儲(chǔ)周期等于 T （ 3） 總線傳送周期為 г （ 4） 交叉存儲(chǔ)器的交叉模塊數(shù)為 m. 交叉存儲(chǔ)器為了實(shí)現(xiàn)流水線方式存儲(chǔ) ， 即每經(jīng)過(guò) τ 時(shí)間延遲后啟動(dòng)下一?？?， 應(yīng)滿(mǎn)足 T = mτ (1) 交叉存儲(chǔ)器要求其?？鞌?shù) ≥ m,以保證啟動(dòng)某?？旌蠼?jīng)過(guò) mτ 時(shí)間后再次啟動(dòng)該?？鞎r(shí) ， 它的上次存取操作已經(jīng)完成 。 解： 移碼采用雙符號(hào)位，尾數(shù)原碼采用單符號(hào)位，則有 Mx=, My=, [Ex]移 =00 011, [Ey]移 =11 011, [Ey]補(bǔ) =00 011 [x]浮 =00 011, , [y]浮 =11 011, (1) 求階碼和 [Ex+Ey]移 =[Ex]移 +[Ey]補(bǔ) =00 011 + 00 011 = 00 110, 值為移碼形式 2 計(jì) 算 題 (2)尾數(shù)乘法運(yùn)算 0110110 1110010 0000000 0110110 0000000 0000000 0110110 0110110 0110110 1100000001100 符號(hào)位為 x0⊕ y0 = 0⊕ 1 =1 ∴ [x y]浮 = 00 110, 計(jì) 算 題 ? 設(shè)有兩個(gè)十進(jìn)制數(shù)： x = 21,y = 22, (1)將 x,y的尾數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式 (2)設(shè)階碼 2位，階符 1位，數(shù)符 1位，尾數(shù) 3位，通過(guò)補(bǔ)碼運(yùn)算規(guī)則求出 z = x – y的二進(jìn)制浮點(diǎn)規(guī)格化結(jié)果。 解：設(shè)最高位為符號(hào)位 ， 輸入數(shù)據(jù)為 [x]原 = 01111 [y]原 = 11101 因符號(hào)位單獨(dú)考慮 ， 尾數(shù)算前求補(bǔ)器輸出值為： |x| = 1111, |y| = 1101 乘積符號(hào)位運(yùn)算： x0 ⊕ y0 = 0⊕ 1 =1 尾數(shù)部分運(yùn)算： 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 經(jīng)算后求補(bǔ)器輸出 ， 加上乘積符號(hào)位 ， 得原碼乘積值 [x y] 原 = 111000011 換算成二進(jìn)制真值 x y = (11000011)2 = (195)10 十進(jìn)制數(shù)乘法驗(yàn)證： x y = 15 (13) = 195 計(jì) 算 題 ? 已知 x＝ , y＝ ， 用不恢復(fù)余數(shù)陣列除法器求 x／ y＝ ？ 解： [y]補(bǔ) = 被除數(shù) 減 y 余數(shù)為負(fù) 0 = Q0 = 0 左移 加 y 余數(shù)為正 0 = Q1 = 1 左移 減 y