计算机系统结构教程第二章答案,计算机系统结构 第二章(习题解答).doc

计算机系统结构 第二章(习题解答).doc

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内容要点：

操作码 地址码零地址指令格式为：16操作码双地址指令 15 条，需要 4 位操作码来区分；单地址指令可以使用 10-4=6位操作码来区分；零地址指令可以使用 16-10=6 位操作码来区分。这样，各类型指令的条数为：双地址指令 15 条，操作码为：0000~1110；单地址指令 26-1=63 条，操作码为：1111 000000~1111 111110零地址指令 26=64 条，操作码为：1111 111111 000000~1111 111111 111111⑵　假设双地址指令 x 条，则单地址、零地址分别为 9x 条：x92])2[(664???解之即得：x =14∴ 双地址指令 14 条，操作码为：0000~1101；留出两个编码用于扩展。单地址指令(2 6-1)×2 = 126 条，操作码为：1110 000000~1110 111110，1111 000000~1111 111110零地址指令 126 条，操作码为：1110 111111 000000~1110 111111 111110，1111 111111 000000~1111 111111 1111106 3% 111107 2% 11111这样，Huffman 编码法得到的操作码的平均长度为：l = 2×(0.35+0.25+0.20) + 3×0.10 + 4 ×0.05 + 5×(0.03 + 0.02)= 1.6+0.3+0.2+0.25 = 2.35⑵　设计 8 位字长的寄存器-寄存器型指令如下：因为只有 8 个通用寄存器，所以寄存器地址需 3 位，操作码只有两位，设计格式如下：2 3 3操作码 OP 源寄存器 R1 目的寄存器 R2三条指令的操作码分别为 00、01、10。设计 16 位字长的寄存器-存储器型变址寻址方式指令如下：4 3 1 8操作码 OP 通用寄存器 变址寄存器 偏移地址四条指令的操作码分别为 1100、1101、1110、1111。6. 某处理机的指令字长为 16 位，有双地址指令、单地址指令和零地址指令三类，并假设每个地址字段的长度均为 6 位。(1) 如果双地址指令有 15 条，单地址指令和零地址指令的条数基本相同，问单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这三类指令分配操作码。(2) 如果要求三类指令的比例大致为 1：9：9，问双地址指令、单地址指令和零地址指令各有多少条？并且为这三类指令分配操作码。答：⑴　双地址指令格式为：4 6 6操作码 地址码 1 地址码 2单地址指令格式为：10 65. 一台模型机共有 7 条指令，各指令的使用频度分别是35％、25％、20％、10％、5％、3％、2％，有 8 个通用数据寄存器，2 个变址寄存器。(1) 要求操作码的平均长度最短，请设计操作码的编码，并计算所设计操作码的平均长度。(2) 设计 8 位字长的寄存器－寄存器型指令 3 条，16 位字长的寄存器－存储器型变址寻址方式指令 4 条，变址范围不小于正、负 127。请设计指令格式，并给出各字段的长度和操作码的编码。答：⑴　要使得到的操作码长度最短，应采用 Huffman 编码，Huffman 树构造如下：由此可以得到 7 条指令的编码分别如下：指令号 出现的频率 编码1 35% 002 25% 013 20% 104 10% 1105 5% 11100.35 0.25 0.2 0.1 0.05 0.03 0.020.050.10.20.40.61.00 10000011111码和计算的结果填入上面的表中。(4) 采用 3/7 扩展编码法编写这 10 条指令的操作码，并计算操作码的平均长度，计算与最优 Huffman 编码法相比的操作码信息冗余量。把得到的操作码编码和计算的结果填入上面的表中。答：采用最优 Huffma

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