第二章计算机指令集结构设计
1 .通常可以用哪五个因素对计算机指令集结构进行分类？
(1)在CPU中存储操作数的方法。
(2)在命令中明确显示的操作数的个数。
)3)操作数的寻址方式。
(4)指令集提供的操作类型。
)5)操作数的类型和大小。
2 .分类计算机指令集结构的五个要素中，哪些要素在各种指令集结构之间差异最大？
各种指令集结构之间的最大差异在于CPU中存储操作数的方式，即CPU中用于存储操作数的存储单元的类型。
3 .根据CPU内部存储单元的类型，可以将指令集结构分为什么类型？
堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构、通用寄存器型指令集结构。
4 .堆栈型指令集结构、累加器型指令集结构和通用寄存器型指令集结构各有哪些优缺点？
指令集结构类型
好处
缺点
堆栈型
表示计算的简单模型；指令很短
无法随机访问堆栈，难以生成有效代码。 另外，由于堆栈是瓶颈，所以很难有效地实现
蓄能器型
减少机器内部状态的命令很短
因为累加器是唯一的堆栈，所以这样的机器存储器通信的开销最大
寄存器型
容易生成高效的目标代码
命令会很长，因为所有操作数都必须命名并显式显示
5 .现代许多机器采用通用寄存器型指令集结构，为什么？
主要有两个理由。 一个是寄存器和CPU内部的其他存储器单元一样，比存储器快。 其次，对于编译器来说，可以更容易且有效地分配和使用寄存器。
6 .通用寄存器型指令集结构可以细分为哪三种？
寄存器-寄存器类型。
寄存器-存储器类型。
内存-内存类型。
7 .三种通用寄存器型指令集结构分别有哪些优缺点？
指令集结构类型
好处
缺点
寄存器-寄存器类型(0，3 ) ) ) )。
简单、指令字长固定、简单的代码生成模型，各指令的执行时钟周期数相近
与在ALU指令中包含存储器操作数指令集结构相比，由于指令数量多，因此其目标代码量大
寄存器存储器(1，2 )。
可以直接访问存储器操作数，指令编码容易，目标代码量少
指令内的操作数类型不同。 将单个寄存器操作数和存储器操作数同时编码到单个指令中会限制指令可以表示的寄存器的数量。 由于指令的操作数可以存储在不同种类的存储单元中，所以每个指令的执行时钟周期数也不同
内存-内存类型(3，3 )。
这是最紧密的编码方式，不需要在寄存器中“浪费”保存变量
命令语的长度多种多样。 每个命令的执行时钟周期数也有很大不同，对存储器的频繁访问成为存储器访问的瓶颈
8 .从目前计算机技术的角度来看，CISC结构有什么缺点？
)在CISC结构的命令系统中，各种命令的使用频率相差悬殊。
)2) CISC结构指令系统的复杂性带来了计算机系统结构的复杂性，这不仅增加了开发时间和成本，而且容易导致设计错误。
)3) CISC结构指令系统的复杂性给VLSI设计带来了很大的负担，不利于单片集成。
)在CISC结构的命令系统中，许多复杂的命令需要复杂的操作，因此执行速度慢。
)在CISC架构的指令系统中，由于各指令功能的不平衡，不利于采用先进的计算机系统架构技术提高系统性能。
强化CISC设备的命令功能主要从哪些方面着手？
(1)面向目标程序强化命令功能。
)2)为高级语言和编译器改进指令系统。
)3)为了操作系统的优化，改善指令系统。
ft">10. RISC的设计原则是什么？（1）选取使用频率最高的指令，并补充一些最有用的指令。
（2）每条指令的功能应尽可能简单，并在一个机器周期内完成。
（3）所有指令长度均相同。
（4）只有load和store操作指令才访问存储器，其它指令操作均在寄存器之间进行。
（5）以简单、有效的方式支持高级语言。
11. RISC和CISC处理机的指令系统结构在指令格式、寻址方式和每条指令的周期数（CPI）三方面有哪些区别？
比较内容
CISC
RISC
指令格式
变长编码
定长编码
寻址方式
各种都有
只有load/store指令可以访存
CPI
远远大于1
为1
12. 计算机指令集结构设计所涉及的内容有哪些？
(1) 指令集功能设计：主要有RISC和CISC两种技术发展方向。
(2) 寻址方式的设计。
(3) 操作数表示和操作数类型。
(4) 寻址方式的表示：可以将寻址方式编码于操作码中，也可以将寻址方式作为一个单独的域来表示。
(5) 指令集格式的设计：有变长编码格式、固定长度编码格式和混合型编码格式三种。
13. 指令中有哪两种表示操作数类型的方法？
（1）操作数的类型由操作码的编码指定，这是最常见的一种方法。
（2）数据可以附上由硬件解释的标记，由这些标记指定操作数的类型，从而选择适当的运算。
14．指令中表示寻址方式的主要方法有哪些？
表示寻址方式有两种常用的方法：
（1）将寻址方式编于操作码中，操作码在描述指令功能的同时也描述了相应的寻址方式。这种方式译码快，但操作码和寻址方式的结合不仅增加了指令的条数，导致了指令的多样性，而且增加了CPU对指令译码的难度。
（2）为每个操作数设置一个地址描述符，由该地址描述符表示相应操作数的寻址方式。这种方式译码较慢，但操作码和寻址独立，易于指令扩展。
15. 指令集格式设计中选择表示寻址方式的依据是什么？
主要由指令集结构所采用的寻址方式种类及其适用范围，以及操作码与寻址方式之间的独立程度来决定。
如果某些指令集结构的指令有1～5个操作数，每个操作数有10种寻址方式，对于这种大规模的操作数和寻址方式组合，通常采用增设地址描述符的方法来描述寻址方式。
对诸如load/store类型指令集结构的指令，由于只有1～3个操作数，而且只有有限几种寻址方式。通常将寻址方式编码于操作码中。
16. 指令集结构中采用多种寻址方式有何优缺点？
在指令集结构中采用多种寻址方式可以显著地减少程序的指令条数；但同时也可能增加实现的复杂度和使用这些寻址方式的指令的执行时钟周期数（CPI）。
17. 在控制指令中使用PC相对寻址方式有什么优点？
(1) 有效地缩短指令中表示目标地址的字段的长度。
(2) 使得代码在执行时与它被载入的位置无关。
18. 在指令集格式的设计时，通常可选择哪几种指令格式？
(1) 变长编码格式。这种编码方式可以有效减少程序的目标代码大小。
(2) 定长编码格式。这种编码方式可以降低译码的复杂度，提高译码的性能。
(3) 混合型编码格式。兼顾降低目标代码长度和降低译码复杂度。
19. MIPS中有哪些寄存器？
（1）32个通用寄存器。
（2）32个浮点寄存器。
（3）一些特别的寄存器。
20. MIPS有哪几种数据类型？
（1）整数：字节（8位），半字（16位），字（32位）和双字（64位）。
（2）浮点数：单精度浮点数（32位），双精度浮点数（64位）。
21. MIPS采用哪几种寻址方式？
MIPS的数据寻址方式只有立即数寻址和偏移量寻址两种，立即数字段和偏移量字段都是16位的。寄存器间接寻址是通过把0作为偏移量来实现的，16位绝对寻址是通过把R0（其值永远为0）作为基址寄存器来完成的。