计算机组成原理第七章课后部分答案
本章节主要介绍了计算机组成原理的基础知识，包括机器指令、指令系统、寻址方式、指令字长、机器字长、存储字长等概念，并通过实例题目来巩固这些概念的理解。
7.1 什么叫机器指令？什么叫指令系统？
机器指令是 CPU 能直接识别并执行的指令，它的表现形式是二进制编码。机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。
指令系统是计算机所能执行的全部指令的集合，它描述了计算机内全部的控制信息和“逻辑判断”能力。指令系统是计算机硬件和软件的接口部分，是全部机器指令的集合。
7.2 什么叫寻址方式？
寻址方式是指确定本条指令的数据地址以及下一条将要执行的指令地址的方法，它与硬件结构紧密相关，而且直接影响指令格式和指令功能。
7.3 什么是指令字长、机器字长和存储字长？
指令字长是指机器指令中二进制代码的总位数。机器字长是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数（整数运算即定点整数运算）。存储字长是一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串二进制代码的位数称为存储字长。
7.6 某指令系统字长为 16 位，地址码取 4 位，提出一种方案，使该指令系统有 8 条三地址指令、16 条二地址指令、100 条一地址指令。
三地址指令格式如下：
```
4 4 4 4
OP A1 A2 A3
```
指令操作码分配方案如下：
```
4位 OP
0000,,, A1,A2,A3:8 条三地址指令
0111,1000,0000,,, A2,A3:16 条二地址指令
1000,1111,1001,0000,0000,,, A3:100 条一地址指令
1001,0110,0011,1001,0110,0100,,,冗余编码
1001,1111,1111,可用来扩充一、零地址指令条数
1010,,,冗余编码1111,可用来扩充三、二、一、零地址指令条数
```
7.7 设指令字长为 16 位，采用扩展操作码技术，每个操作数的地址为 6 位。如果定义了 13 条二地址指令，还可以安排多少条一地址指令？
二地址指令格式如下：
```
4 6 6
OP A1 A2
```
设二地址指令格式为该指令系统的基本格式，4 位操作码共有 16 种编码，其中 13 种用来定义二地址指令，还剩 3 种可用来作扩展标志。如不考虑零地址指令，该指令系统最多还能安排：一地址指令条数 = 3 * 2^6 = 192 条
7.9 比较间接寻址和寄存器间接寻址。
间接寻址和寄存器间接寻址都是寻址方式，但是它们的实现机制不同。间接寻址是通过内存中的指针来间接地访问数据，而寄存器间接寻址是通过寄存器中的指针来间接地访问数据。
7.10 比较基址寻址和变址寻址。
基址寻址和变址寻址都是寻址方式，但是它们的实现机制不同。基址寻址是通过基址寄存器中的基准地址来访问数据，而变址寻址是通过变址寄存器中的变址值来访问数据。
7.14 设相对寻址的转移指令占两个字节，第一个字节是操作码，第二个字节是相对位移量，用补码表示。假设当前转移指令第一字节所在的地址为 2000H，且 CPU 每取出一个字节便自动完成（PC）+1→PC 的操作。问当执行“JMP * +8”和“JMP * -9”指令时，转移指令第二字节的内容各为多少？
据题意，相对寻址的转移指令格式如下：
```
2000H 2001H 2002H
```
当执行 JMP 指令时，指令第二字节的内容不变，PC 的内容变为 2002H。此时转移指令第二字节内容各为：
```
A1 = +8 = 0000 1000 = 08H
A2 = -9 = 1111 0111 = F7H
```
其有效地址各为：
```
EA1 = (PC) + 8 = 2002H + 0008H = 200AH
EA2 = (PC) – 9 = 2002H + FFF7H = 1FF9H
```
7.20 什么是 RISC？简述它的主要特点。
RISC（Reduced Instruction Set Computing，缩减指令集计算）是一种计算机架构设计思想，其主要特点是：
* 指令集简洁、少量
* 指令长固定
* 只有 load/store 指令可以访问内存
* 大多数指令可以在一个时钟周期内完成
* 指令流水线设计
RISC 架构的优点是指令执行速度快、能耗低、设计简单、可扩展性强等。
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