2. 考研
  3. 一台模型机共有7条指令，主频25MHz，各指令的使用频率与CPI如下表所示，该机有8位和16位两种指令字长，采用2—4扩展操作码。8位字长指令为寄存器一寄存器(R—R)二地址类型，1 6位字长指令为寄存器～存储器(R—M)二地址变址类型(地址码范围在一12

一台模型机共有7条指令，主频25MHz，各指令的使用频率与CPI如下表所示，该机有8位和16位两种指令字长，采用2—4扩展操作码。8位字长指令为寄存器一寄存器(R—R)二地址类型，1 6位字长指令为寄存器～存储器(R—M)二地址变址类型(地址码范围在一12

admin2012-06-26  62
问题 一台模型机共有7条指令，主频25MHz，各指令的使用频率与CPI如下表所示，该机有8位和16位两种指令字长，采用2—4扩展操作码。8位字长指令为寄存器一寄存器(R—R)二地址类型，1 6位字长指令为寄存器～存储器(R—M)二地址变址类型(地址码范围在一128～127之间)。
    (1)计算该机的MIPS速率。
    (2)计算操作码的平均码长。
    (3)设计该机的两种指令格式，标出各字段位数并给出操作码编码。
    (4)该机允许使用多少个可编址的通用寄存器，多少个变址寄存器?
    (5)如何计算存储器有效地址?
   
选项
答案(1)根据各条指令的CPI，求出平均CPI。 平均CPI=0．35×1+0．25×2+0．20×2+0．10×2+0．05×1+0．03×2+0．01×2—1．6 速率=主频／平均CPI=25MHz／1．6=15．6MIPS (2)操作码的平均长度=2×(0．35+0．25+0．2)+4×(0．10+0．05+0．03+0．02) 一2．4位 (3)该机的指令格式如下图所示。 [*] 7条指令的操作码分别为 11：00 12：01 13：10 14：1100 15：1101 16：1110 17：1111 (4)根据指令格式，8位R—R型指令，操作码占2位，两个通用寄存器编号字段各占3位，允许8个通用寄存器。1 6位R—M型指令，操作码占4位，地址码字段占8位，一个通用寄存器编号字段占3位，变址寄存器编号仅1位，允许2个变址寄存器。 (5)存储器有效地址EA=(X)+A，有效地址的位数取决于变址寄存器的长度。
解析 该模型机采用2—4扩展操作码，即操作码分为2位和4位两种，其中8位字长的R—R型指令采用短码，1 6位字长的R—M型指令采用长码。
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