（15 分）假定计算机 M 字长为 16 位，按字节编

（15 分）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？

【答案解析】 

（1）ALU 的宽度为 16 位。可寻址主存空间大小为 2^20 字节（或 1MB）。指令寄存器、MAR 和 MDR 各有 16 位、20 位和 8 位。 

（2）R 型最多有 24（或 16）种操作。I 型和 J 型总共最多有 63 种操作。通用寄存器最多有 4 个。 

（3）指令 01B2H=000000 01 10 11 0010B，其功能为 R[3]←R[1]-R[2]。 执行指令 01B2H 后，R[3]=B052H-0008H=B04AH；结果不益出；执行指令 01B3H 后，R[3]=R[1] ×R[2]=B052H×0008H=8290H，结果溢出。 

（4）应对 imm 进行符号扩展。 

（5）无条件转移指令可以采用 J 型格式。