16．从下列有关存储器的描述中，选择出正确的答案：

A．在虚拟存储器中，外存和主存以相同的方式工作，因此允许程序员用比主存空间大得多的外存空间编程。

B．在虚拟存储拟器中，逻辑地址转换成物理地址由硬件实现的，仅在页面失效时才由操作系统将被访问页面从外存调到内存，必要时还要先把被淘汰的页面内容写入外存。

C．存储保护的目的是：在多用户环境中，既要防止一个用户程序出错而破坏系统软件或其他用户程序，又要防止一个用户访问不是分配给他的主存区，以达到数据安全和保密的要求。 答：C

第四章 第四章 指令系统

1．ASCII码是7位，如果设计主存单元字长为32位，指令字长为12位，是否合理？为什么？

答：不合理。指令最好半字长或单字长，设16位比较合适。一个字符的ASCII是7位，如果设计主存单元字长为32位，则一个单元可以放四个字符，这也是可以的，只是在存取单个字符时，要多花些时间而已，不过，一条指令至少占一个单元，但只占一个单元的12位，而另22位就浪费了，这样看来就不合理，因为通常单字长指令很多，浪费也就很大了。 2．假设某计算机指令长度为20位，具有双操作数、c操作数、无操作数三类指令形式，每个操作数地址规定用6位表示，问：

若操作码字段固定为8位，现已设计出m条双操作数指令，n条无操作数指令，在此情况下，这台计算机最多可以设计出多少条单操作数指令？

8

答：字长20位，每个操作数6位，操作码固定为8位，则总指令条数为2=256条，其中设计出双操作数指令m条、无操作数指令n条，则单操作数指令应为256-m-n条。 3．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 8 7 4 3 0 OP - 目标寄存器 源寄存器 答：该指令格式及寻址方式特点有： (1) (1) 单字长二地址指令。 (2) (2) 操作码字段OP可以指定26=64条指令。 (3) (3) 源和目标都是通用寄存器（可分指向16个寄存器）所以是RR型指令，

即两个操作数均在寄存器中。

(4) (4) 这种指令结构常用于RR之间的数据传送及算术逻辑运算类指令。 4．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 15 10 9 8 7 4 3 0 OP 源寄存器 变址寄存器 偏移量（16位） 答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1) (1) 双字长二地址指令，用于访问存储器。 (2) (2) 操作码字段OP可以指定26=64种操作。

(3) (3) RS型指令，一个操作数在通用寄存器（共16个），另一个操作数在主存中。 (4) (4) 有效地址可通过变址寻址求得，即有效地址等于变址寄存器（共16个）内

容加上位移量。

5．指令格式结构如下所示，试分析指令格式及寻址方式特点。 15 12 11 9 8 6 5 3 2 0 OP 寻址方式 寄存器 寻址方式 寄存器

源地址 目标地址

答：该指令格式及寻址方式特点如下： (1) (1) 该指令为单字长双操作数指令，源操作数和目的操作数均有寻址方式和

寄存器构成，寄存器均有8个，寻址方式均有8种。

(2) (2) 根据寻址方式的不同，指令可以是RR型、RS型、也可以是SS型；

(3) (3) 因为OP为4位，所以可以有最多功能16条指令。

6．一种单纯地址指令格式如下所示，其中为I间接特征，X为寻址模式，D为形式地址，I、X、D组成该指令的操作数有效地址E，设R为变址寄存器，R1为基值寄存器，PC为程序计数器，请在下表中第一列位置填入适当的寻址方式名称。 寻址方式名称 I X 有效地址E ① ② ③ ④ 0 0 0 0 00 01 10 11 E=D E=（PC）+D E=（R）+D E=（R1）+D ⑤ 1 00 E=(D) ⑥ 1 10 E=((R1)+D)，D=0 答： ① 直接寻址 ② 相对寻址 ③ 变址寻址 ④ 基址寻址 ⑤ 间接寻址 ⑥ 先基址后间接寻址

7．某计算机字长为16位，主存容量为64K字，采用单字长单地址指令，共有40条指令。试采用直接、立即、变址、相对四种寻址方式设计指令格式。

答：根据题意，40种指令至少需6位OP；四种寻址方式至少需用2位表示；主存为640K，则地址需要20位，而机器字长为16位，所以只能用分段方式来实现，设段寄存器为16位，作为段内地址的位移量可以在指令指定的寄存器中，可设计如下格式： 15 10 9 8 7 0 OP X(2) D(8) X = 00 直接寻址方式 E = D X = 01 立即寻址方式

X = 10 变址寻址方式 E = （R）+D X = 11 相对寻址方式 E = （PC）+D

8．某机字长为32位，主存容量为1M，单字长指令，有50种操作码，采用页面寻址、立即、直接等寻址方式。CPU中有PC，IR，AR，DR和16个通用寄存器，页面寻址可用PC高位部分与形式地址部分拼接成有效地址。问： (1)指令格式如何安排?

(2)主存能划分成多少页面?每页多少单元? (3)能否增加其他寻址方式?

答：方法一(1) 根据题意，50种操作码至少需6位OP；寻址方式可用2位分别表示最多4种寻址方式；寄存器16个源操作数和目的操作数各用4位，因机器字长为32位，固还剩16位可表示形式地址D

31 26 25 24 23 20 19 16 15 0 OP 寻址 源寄存器 目的寄存器 D (2)用PC高16位形成主存256个页面，主存能分成64K页面，每页64K (3) 可以增加一种寻址方式，如寄存器寻址或寄存器间接寻址。 方法二(1)50种操作码占6位，3种寻址方式占2位 OP（6） X（2） D（24） X = 00 页面寻址方式 E = PCH-D X = 01 立即寻址方式

X = 10 直接寻址方式 E = D

1M (2)PC高8位形成主存256个页面，每页256个单元

(3)寻址模式X = 11尚未使用，故可增加一种寻址方式。由于CPU中给定的寄存器中尚可使用PC，故可增加相对寻址方式，其有效地址E = PC+D，如不用相对寻址，还可使用间接寻址，此时有效地址E = （D）。当位移量变成23位时，寻址模式变成3位，可有更多的寻址方式。

?4K9．设某机字长为32位，CPU中有16个32位通用寄存器，设计一种能容纳64种操作的指令系统。如果采用通用寄存器作基址寄存器，则RS型指令的最大存储空间是多少?

答：根据题意，64种操作至少需6位OP；四种寻址方式至少需用2位表示；寄存器16个源操作数和目的操作数各用4位，因机器字长为32位，固还剩16位可表示形式地址D 31 26 25 24 23 20 19 16 15 0 OP 寻址 源寄存器 目的寄存器 D 如果采用通用寄存器作基址寄存器，因为寄存器为32，位所以RS型指令可寻址空间最大可32

达2单元。

10．设计一个串联堆栈的逻辑电路。（略） 11．设计一个存储器堆栈的逻辑电路。（略）

12．将表4．7的指令系统改造成二地址格式的指令系统。（略）

13．具有通用寄存器的某机有加法指令、减法指令，指令格式及功能与SPARC相同，且Ro的内容恒为零。现要将R2的内容清除，该如何实现? （略） 14．从以下有关RISC的描述中，选择正确答案。

A．采用RISC技术后，计算机的体系结构又恢复到早期的比较简单的情况。

B．为了实现兼容，新设计的RISC，是从原来CISC系统的指令系统中挑选一部分实现的。 C. RISC的主要目标是减少指令数。

D．RISC没有乘、除法指令和浮点运算指令。 答：C

15．根据操作数所在位置，指出其寻址方式(填空)： (1)操作数在寄存器中，为(A)寻址方式。 (2)操作数地址在寄存器，为(B)寻址方式。 (3)操作数在指令中，为(C)寻址方式。

(4)操作数地址(主存)在指令中，为(D)寻址方式。

(5)操作数的地址，为某一寄存器内容与位移量之和，可以是(E，F，G)寻址方式。 答：(1)(寄存器) (2)(寄存器间接)

(3)(立即) (4)(直接) (5)(基址、变址、相对)

第五章 第五章 中央处理器

1．请在括号内填人适当答案。在CPU中:

(1)保存当前正在执行的指令的寄存器是 ，(2)保存当前正在执行的指令地址的寄存器是 ；(3)算术逻辑运算结果通常放在 和 。 答：(1)IR; (2)AR; (3)AC和PSW

2．参见图5.15的数据通路。画出存数指令“STA Rl，(R2)”的指令周期流程图，其含义是将寄存器Rl的内容传送至(R2)为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解：如下图1。

3．参见图5．15的数据通路，画出取数指令“LDA (R3)，R2”的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址主存单元的内容取至寄存器R2中，标出各微操作控制信号序列。

4．假设主脉冲源频率为10MHz，要求产生5个等间隔的节拍脉冲，试画出时序产生器的逻辑图。 解：

5．如果在一个CPU周期中要产生3个节拍脉冲；Tl＝200ns，T2=400ns，T3=200ns，试画出时序产生器逻辑图。