【文章內(nèi)容簡介】 方式中由指令直接給出操作數(shù)，又稱為立即數(shù)。 把 4存入 R1的立即尋址指令 直接尋址 A 指令的地址字段含有操作數(shù)的有效地址， 根據(jù)該地址可以直接讀取操作數(shù)。 寄存器尋址 R 指令的地址字段給出寄存器號（寄存器 地址），操作數(shù)在指定的寄存器中。 寄存器間接尋址 (R) 指令的地址字段給出寄存器號，操作數(shù) 的有效地址在指定的寄存器中。 計算數(shù)組元素之和的一段普通匯編程序 變址尋址 A(R) 操作數(shù)的有效地址等于變址寄存器（顯式 或隱式）的內(nèi)容與指令中的形式地址（偏移量 ）之和。 計算有 1024個元素的兩個數(shù)組 (A AND B)的 OR的一段匯編程序 基址變址尋址 操作數(shù)的有效地址等于變址寄存器的 內(nèi)容、基址寄存器內(nèi)容與指令中的形式地 址（可選）之和。 ? LOOP: MOV R4,(R2+R5) AND R4,(R2+R6) MOV R4,A(R2)的一種可能的表示法 中綴表達式： x+y 后綴表達式（逆波蘭表達式） :xy+ 中綴表達式及其相應的逆波蘭表達式的一些例子 ? (8+2*5)/(1+3*24) ? 825*+132*+4_/ 使用棧對逆波蘭表達式求值 轉(zhuǎn)移指令的尋址方式 轉(zhuǎn)移指令和過程調(diào)用指令也需要尋址方 式來指定目標地址 前面討論的直接尋址、寄存器間接尋址 、變址尋址都可用于轉(zhuǎn)移指令，但常用的是 PC相對尋址 :指令中帶符號的偏移量加到 PC 得到目標地址（變址尋址） 16(09) 某機器字長 16位，主存按字節(jié)編址，轉(zhuǎn)移指令采用相對尋址，由兩個字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)為相對位移量字段。假定取指令時，每取一個字節(jié) PC自動加 1。若轉(zhuǎn)移指令所在主存地址為2022H，相對位移量字段的內(nèi)容為 06H，則該轉(zhuǎn)移指令成功轉(zhuǎn)移后的目標地址是： A 2022H B 2022H C 2022H D 2022H (R)+ (R) 一個簡單的三 地址計算 機的指令格式設計 （正交性） 從軟件的觀點來看，指令和地址應該是有規(guī)律的結構 一個簡單的二地址計算機的指令格式設計 Pentium 4 的尋址方式 Pentium 4 的 32位尋址方式 . M[x] 表示 x 處的內(nèi)存字 for (i=0。in。i++) a[i]=0 訪問 a[i] UltraSPARC Ⅲ 的尋址方式 LOAD、 STORE：變址尋址，計算 2個寄存器的和作為間接地址 8051的尋址方式 5種基本尋址方式： 隱式使用累加器模式 寄存器尋址 直接尋址 寄存器間接尋址 立即尋址 特殊的尋址方式 尋址方式比較 例： 某計算機的指令系統(tǒng)有寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、和相對尋址等尋址方式，設當前指令的地址碼部分為 0002H，正在執(zhí)行的指令所在地址為 1000H，如下所示 1000H 寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址所使用的寄存器的內(nèi)容為 0003H，問 （ 1）當執(zhí)行取數(shù)指令時，如為寄存器間接尋址方式，操作數(shù)地址是多少？ 如為變址尋址方式，操作數(shù)地址是多少？ OP 0002H （ 2）當執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時，轉(zhuǎn)移地址又是多少？1003H 例： 設（ R）＝ 1000H，（ 1000H）＝ 2022H，（ 2022H）＝ 3000H，（ Rx）＝ 1000H，指令中地址字段的內(nèi)容為 1000H，問在以下尋址方式下訪問到的操作數(shù)的值是什么？ 1）寄存器間接尋址 2）變址尋址 3）間接尋 已知存儲器的值如下： 地址 內(nèi)容 10H 20H 20H 30H 30H 40H 40H 50H 50H 60H 給出下面每條指令的執(zhí)行結果。 MOV R0, 10H MOV R1, 20H MOV R2, 20H ADD R0,(R1) MOV R3, 20H(R1) AND R3, 10H(R1) OR R2, R3 43(10)某計算機字節(jié)長為 16位，主存地址空間大小為 128KB，按字編址。采用單字指令格式，指令各字段定義如下： 轉(zhuǎn)移指令采用相對尋址方式，相對偏移用補碼表示，尋址方式定義如下： Op Ms Rs Md Rd 15 12 11 9 8 6 5 3 2 0 源操作數(shù) 目的操作數(shù) Ms/Md 尋址方式 助記符 含義 000B 寄存器直接 Rn 操作數(shù) =(Rn) 001B 寄存器間接 (Rn) 操作數(shù) =((Rn)) 010B 寄存器間接、自增 (Rn)+ 操作數(shù) =((Rn)) (Rn)+1) (Rn) 011B 相對 D(Rn) 轉(zhuǎn)移目標地址 = (PC)+(Rn) 注： (X)表示存儲地址 X或寄存器 X的內(nèi)容 請回答下列問題： (1)、該指令系統(tǒng)最多可有多少條指令？該計算機最多有多少個通用寄存器？存儲器地址寄存器(MAR)和存儲器數(shù)據(jù)寄存器 (MDR)至少各需多少位？ (2)、轉(zhuǎn)移指令的目標地址范圍是多少？ (3)、若操作碼 0010B表示加法操作 (助記符為 add)，寄存器 R4和 R5的編號分別為 100B和 101B， R4的內(nèi)容為 1234H， R5的內(nèi)容為5678H，地址 1234H中的內(nèi)容為 5678H，地址5678H中的內(nèi)容為 1234H，則匯編語言為add(R4)， (R5)+ (逗號前為源操作數(shù)，逗號后為目的操作數(shù) )對應的機器碼是什么 (用十六進制表示 )？該指令執(zhí)行后，哪些寄存器和存儲單元的內(nèi)容會改變？改變后的內(nèi)容是什么？ （ 1） OP4位，最多可有 16條指令 寄存器編號 3位，最多有 8個通用寄存器 按字編址，容量 64K字， MAR至少需要16位， 字長 16位， MDR也至少 16位 （ 2）轉(zhuǎn)移指令的目標地址范圍 64K （ 3） add (R4),(R5)+對應的機器碼為： 0010 001 100 010 101B=2315H (R5)=5679H (5678)=5678+1234=68ACH 44（ 09）某計算機字長 16位，采用 16位定長指令字結構，部分數(shù)據(jù)通路結構如圖所示 圖中所有控制信號為 1時表示有效，為 0時表示無效，如 MDRinE為 1表示允許數(shù)據(jù)從 DB打入MDR， MDRin為 1表示允許數(shù)據(jù)從內(nèi)總線打入MDR，假設 MAR的輸出一直處于使能狀態(tài)。加法指令“ ADD （ R1), R0 ” 的功能為：（ R0）＋（（ R1）） （ R1）即將 R0的數(shù)據(jù)與R1的內(nèi)容所指的存儲單元的數(shù)據(jù)相加，并將結果送入 R1的內(nèi)容所指的存儲單元保存。 下表給出了上述指令取指和譯碼階段每個節(jié)拍（時鐘周期）的功能和有效控制信號，請按表中描述的方式用表格列出指令執(zhí)行階段 每個節(jié)拍 的功能和有效控制信號。 時鐘 功能 有效控制信號 C1 MAR （ PC） PCout , MARin C2 MDR M(MAR) PC （ PC） +1 MemR, MDRinE PC+1 C3 IR (MDR) MDRout, IRin C4 指令譯碼 無 時鐘 功能 有效控制信號 C5 MAR (R1) R1out, MARin C6 MDR M(MAR) A (R0) MemR ,MDRinE R0out , Ain C7 AC (MDR)+(A) MDRout ,Add,ACin C8 MDR (AC) Acout , MDRin C9 M(MAR) (MDR) MDRoutE, MemW A (R0)也可在 C7： AC (MDR)+(A)之前單列的一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行。 參考答案一 A MDR AC (A)+(R0) 參考方案二： 將以 R1為地址的存儲單元的內(nèi)容取出后送 A，再與 RO的內(nèi)容相加送 AC. 44（ 12）、某 16位計算機中，帶符號整數(shù)用補 碼表示，數(shù)據(jù) Cache和指令 Cache分離。題 44表 給出了指令系統(tǒng)中部分指令格式，其中 Rs和 Rd 表示寄存器， Mem表示存儲單元地址，（ x）表 示寄存器 x或存儲單元 x的內(nèi)容。 名稱 指令的匯編格式 指令含義 加法指令 ADD Rs， Rd （ Rs） +（ Rd） Rd 算術 /邏輯左移 SHL Rd 2*（ Rd） Rd 算術右移 SHR Rd （ Rd ） /2 Rd 取數(shù)指令 LOAD Rd, Mem （ Mem ） Rd 存數(shù)指令 STORE Rs， Mem （ Rs） Mem 該計算機采用 5段流水方式執(zhí)行指令，各流水段分別是取指（ IF）、譯碼 /讀寄存器（ ID）、執(zhí)行 /計算有效地址（ EX）、訪問存儲器（ M）和結果寫回寄存器（ WB），流水線采用“按序發(fā)射、按序完成”方式，沒有采用轉(zhuǎn)發(fā)技術處理數(shù)據(jù)相關，并且同一寄存器的讀和寫操作不能在同一個時鐘周期內(nèi)進行。請回答下列問題： （ 1）若 int型變量 x的值為 513，存放在寄存器 R1中，則執(zhí)行指令“ SHR R1”后， R1中的內(nèi)容是多少 /（用十六進制表示） （ 2）若某個時間段內(nèi)中，有連續(xù)的 4條指令進入流水線，在其執(zhí)行過程中沒有發(fā)生任何阻塞，則執(zhí)行這 4條指令所需的時鐘周期數(shù)為多少？ （ 3）若高級語言程序中某賦值語句為 x=a+b，x、 a和 b均為 int型變量，它們的存儲單元地址分別表示為 [x]、 [a]和 [b]。該語句對應的的指令序列及其在指令流水線中的執(zhí)行過程如題 44圖所示。 I1 LOAD R1， [a] I2 LOAD R2， [b] I3 ADD R1， R2 I4 STORE R2， 【 x】 指令 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 I1 IF ID EX M WB I2 IF ID EX M WB I3 IF ID EX M WB I4 IF ID EX M WB 則這 4條指令的執(zhí)行過程中， I3的 ID段和 I4的IF段被阻塞的原因各是什么？ （ 4）若某高級語言程序中賦值語句為 x=2*x+a， x和 a 均為 unsigned int類型變量，它們的存儲單元地址分別表示為 [x]、 [a]，則執(zhí)行這條語句至少需要多少個時鐘周期？要求模仿題 44圖畫出這條語句對應的指令序列及其在流水線中的執(zhí)行過程示意圖。 解： 1） 513= 0000 0010 0000 0001 補碼： 1111 1101 1111 1111=FDFFH 右移一位： 1111 1110 1111 1111=FEFFH 2）執(zhí)行 4條指令所需時鐘周期數(shù)： 5+（ 41） =8 3） I3的 ID段被阻塞的原因：寫后讀相關 I4的 IF段被阻塞的原因： I4與 I3存在結構相關 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 I1 IF ID EX M WB I2 IF ID EX M WB I3 IF ID