组成原理
2021-43
假定计算机 M 字长为 16 位，按字节编址，连接 CPU 和主存的系统总线中地址线为 20 位、数据线为 8 位，采用 16 位定长指令字，指令格式及其说明如下：
其中，op1～op3 为操作码，rs、rt 和 rd 为通用寄存器编号，R[r] 表示寄存器 r 的内容，imm 为立即数，target 为转移目标的形式地址。请回答下列问题。
1）ALU 的宽度是多少位？可寻址主存空间大小为多少字节？指令寄存器、主存地址寄存器（MAR）和主存数据寄存器（MDR）分别应有多少位？
2）R 型格式最多可定义多少种操作？I 型和 J 型格式总共最多可定义多少种操作？通用寄存器最多有多少个？
3）假定 op1 为 0010 和 0011 时，分别表示带符号整数减法和带符号整数乘法指令，则指令 01B2H 的功能是什么（参考上述指令功能说明的格式进行描述）？若 1、2、3 号通用寄存器当前内容分别为 B052H、0008H、0020H，则分别执行指令 01B2H 和 01B3H 后，3 号通用寄存器内容各是什么？各自结果是否溢出？
4）若采用 I 型格式的访存指令中 imm（偏移量）为带符号整数，则地址计算时应对 imm 进行零扩展还是符号扩展？
5）无条件转移指令可以采用上述哪种指令格式？
答案
（1）ALU 宽度为 16 位；可寻址主存空间为 220 B，即 1 MB；IR 为 16 位，MAR 为 20 位，MDR 为 8 位。
（2）R 型格式最多定义 16 种操作；I 型和 J 型格式总共最多定义 63 种操作；通用寄存器最多 4 个。
（3）
01B2H：R[3] ← R[1] - R[2]，执行后R[3]=B04AH，不溢出；01B3H：R[3] ← R[1] × R[2]，执行后R[3]=8290H，溢出。
（4）对 imm 进行符号扩展。
（5）采用 J 型格式。