计算机组成原理(微课版)

答： (1)该指令系统最多可有多少条指令？该计算机最多有多少个通用寄存器? 指令系统的指令总条数由操作码位数决定，操作码位数为 15 - 12 + 1 = 4位，所以指令系统最多可有 2 4 = 16 2^{4}=16 24=16 条指令。 根据表5.20可得寻址方式占3位，所以通用寄存器有 2 3 = 8 2^{3}=8 23=8 个。 (2)存储器地址寄存器 MAR 和存储器数据寄存器 MDR 至少各需要多少位？ 计算机字长为 16 位，转化为 2B，主存地址空间大小为 128KB，那么 128KB / 2B = 64B = 2 16 2^{16} 216B，所以存储器地址寄存器 MAR 和存储器数据寄存器 MDR 至少各需要 16 位。 (3)转移指令的目标地址范围是多少？ 由于主存地址空间大小为128KB，计算机按字编址，那么地址位数为16位( 2 17 / 2 = 2 16 2^{17} / 2 = 2^{16} 217/2=216)，同时计算机字长为 16 位，所以PC和通用寄存器的位数均为16位，相对寻址中其目标地址最小为(PC(0000H))+(R(0000H)) = 0000H，目标地址最大为(PC(FFFFH))+(R(FFFFH)) = 1EFFFH，理论上转移指令的目标地址范围为 0000H ~ 1EFFFH，但由于主存地址空间为128KB，也为16位，1EFFFH中的1会被舍去，所以目标地址最大必须是16位的最大值，即FFFFH，那么其真正的目标地址范围为 0000H~FFFFH。 (4)若操作码 0010B 表示加法操作（助记符为 add），寄存器 R4 和 R5 的编号分别为 100B 和101B，R4 的内容为 1234H，R5 的内容为 5678H，地址 1234H 中的内容为 5678H，地址 5678H 中的内容为1234H，则汇编语言为“add (R4),(R5)+”（逗号前为源操作数，逗号后为目的操作数）对应的机器码是什么（用十六进制表示）？该指令执行后，哪些寄存器和存储单元中的内容会改变？改变后的内容是什么？ 根据图 5.34指令各字段定义、表5.20和该小题题目，可得下表：

0010 0011 0001 0101 转换为十六进制为 2315H，所以汇编语言为“add (R4),(R5)+”对应的机器码是2315H； 根据表5.20 ( R n ) + 1 → ( R n ) (R_{n})+1→(R_{n}) (Rn​)+1→(Rn​)，可得该指令执行后，寄存器R5和存储单元5678H的内容会改变，改变后R5当中的内容5678H变成5679H，存储器5678H中的内容变成该加法指令计算的结果：5678H + 1234H = 68ACH。