【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方式中由指令直接給出操作數(shù)，又稱(chēng)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(hào)（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(hào)，操作數(shù) 的有效地址在指定的寄存器中。 計(jì)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(jì)算有 1024個(gè)元素的兩個(gè)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(dá)式： x+y 后綴表達(dá)式（逆波蘭表達(dá)式） :xy+ 中綴表達(dá)式及其相應(yīng)的逆波蘭表達(dá)式的一些例子 ? (8+2*5)/(1+3*24) ? 825*+132*+4_/ 使用棧對(duì)逆波蘭表達(dá)式求值 轉(zhuǎn)移指令的尋址方式 轉(zhuǎn)移指令和過(guò)程調(diào)用指令也需要尋址方 式來(lái)指定目標(biāo)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(duì)尋址 :指令中帶符號(hào)的偏移量加到 PC 得到目標(biāo)地址（變址尋址） 16(09) 某機(jī)器字長(zhǎng) 16位，主存按字節(jié)編址，轉(zhuǎn)移指令采用相對(duì)尋址，由兩個(gè)字節(jié)組成，第一字節(jié)為操作碼字段，第二字節(jié)為相對(duì)位移量字段。假定取指令時(shí)，每取一個(gè)字節(jié) PC自動(dòng)加 1。若轉(zhuǎn)移指令所在主存地址為2022H，相對(duì)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(biāo)地址是： A 2022H B 2022H C 2022H D 2022H (R)+ (R) 一個(gè)簡(jiǎn)單的三 地址計(jì)算 機(jī)的指令格式設(shè)計(jì) （正交性） 從軟件的觀點(diǎn)來(lái)看，指令和地址應(yīng)該是有規(guī)律的結(jié)構(gòu) 一個(gè)簡(jiǎn)單的二地址計(jì)算機(jī)的指令格式設(shè)計(jì) 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(wèn) a[i] UltraSPARC Ⅲ 的尋址方式 LOAD、 STORE：變址尋址，計(jì)算 2個(gè)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(jì)算機(jī)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(duì)尋址等尋址方式，設(shè)當(dāng)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(wèn) （ 1）當(dāng)執(zhí)行取數(shù)指令時(shí)，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(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，轉(zhuǎn)移地址又是多少？1003H 例： 設(shè)（ R）＝ 1000H，（ 1000H）＝ 2022H，（ 2022H）＝ 3000H，（ Rx）＝ 1000H，指令中地址字段的內(nèi)容為 1000H，問(wèn)在以下尋址方式下訪問(wèn)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(chǔ)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(jié)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(jì)算機(jī)字節(jié)長(zhǎng)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(duì)尋址方式，相對(duì)偏移用補(bǔ)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(duì) D(Rn) 轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址 = (PC)+(Rn) 注： (X)表示存儲(chǔ)地址 X或寄存器 X的內(nèi)容 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)、該指令系統(tǒng)最多可有多少條指令？該計(jì)算機(jī)最多有多少個(gè)通用寄存器？存儲(chǔ)器地址寄存器(MAR)和存儲(chǔ)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(biāo)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(hào)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(yǔ)言為add(R4)， (R5)+ (逗號(hào)前為源操作數(shù)，逗號(hào)后為目的操作數(shù) )對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼是什么 (用十六進(jìn)制表示 )？該指令執(zhí)行后，哪些寄存器和存儲(chǔ)單元的內(nèi)容會(huì)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(hào) 3位，最多有 8個(gè)通用寄存器 按字編址，容量 64K字， MAR至少需要16位， 字長(zhǎng) 16位， MDR也至少 16位 （ 2）轉(zhuǎn)移指令的目標(biāo)地址范圍 64K （ 3） add (R4),(R5)+對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼為： 0010 001 100 010 101B=2315H (R5)=5679H (5678)=5678+1234=68ACH 44（ 09）某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng) 16位，采用 16位定長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，部分?jǐn)?shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)如圖所示 圖中所有控制信號(hào)為 1時(shí)表示有效，為 0時(shí)表示無(wú)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(shè) 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(chǔ)單元的數(shù)據(jù)相加，并將結(jié)果送入 R1的內(nèi)容所指的存儲(chǔ)單元保存。 下表給出了上述指令取指和譯碼階段每個(gè)節(jié)拍（時(shí)鐘周期）的功能和有效控制信號(hào)，請(qǐng)按表中描述的方式用表格列出指令執(zhí)行階段 每個(gè)節(jié)拍 的功能和有效控制信號(hào)。 時(shí)鐘 功能 有效控制信號(hào) 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(wú) 時(shí)鐘 功能 有效控制信號(hào) 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(gè)時(shí)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(chǔ)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(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)整數(shù)用補(bǔ) 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(chǔ)單元地址，（ x）表 示寄存器 x或存儲(chǔ)單元 x的內(nèi)容。 名稱(chēng) 指令的匯編格式 指令含義 加法指令 ADD Rs， Rd （ Rs） +（ Rd） Rd 算術(shù) /邏輯左移 SHL Rd 2*（ Rd） Rd 算術(shù)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(jì)算機(jī)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(jì)算有效地址（ EX）、訪問(wèn)存儲(chǔ)器（ M）和結(jié)果寫(xiě)回寄存器（ WB），流水線采用“按序發(fā)射、按序完成”方式，沒(méi)有采用轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)處理數(shù)據(jù)相關(guān)，并且同一寄存器的讀和寫(xiě)操作不能在同一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行。請(qǐng)回答下列問(wèn)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(jìn)制表示） （ 2）若某個(gè)時(shí)間段內(nèi)中，有連續(xù)的 4條指令進(jìn)入流水線，在其執(zhí)行過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生任何阻塞，則執(zhí)行這 4條指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)為多少？ （ 3）若高級(jí)語(yǔ)言程序中某賦值語(yǔ)句為 x=a+b，x、 a和 b均為 int型變量，它們的存儲(chǔ)單元地址分別表示為 [x]、 [a]和 [b]。該語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的的指令序列及其在指令流水線中的執(zhí)行過(guò)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(guò)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(jí)語(yǔ)言程序中賦值語(yǔ)句為 x=2*x+a， x和 a 均為 unsigned int類(lèi)型變量，它們的存儲(chǔ)單元地址分別表示為 [x]、 [a]，則執(zhí)行這條語(yǔ)句至少需要多少個(gè)時(shí)鐘周期？要求模仿題 44圖畫(huà)出這條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)的指令序列及其在流水線中的執(zhí)行過(guò)程示意圖。 解： 1） 513= 0000 0010 0000 0001 補(bǔ)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(shí)鐘周期數(shù)： 5+（ 41） =8 3） I3的 ID段被阻塞的原因：寫(xiě)后讀相關(guān) I4的 IF段被阻塞的原因： I4與 I3存在結(jié)構(gòu)相關(guān) 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