问答题
现在要设计一个单片机，但机器字长尚悬而未决。有两种方案等待决择：一种是指令字长16位，另一种是指令字长20位。该处理机的硬件特色是：有两个基值寄存器(20位)；有两个通用寄存器组，每组各包括16个寄存器。请问：(1)16位字长的指令和20位字长的指令各有什么优缺点?哪种方案较好?(2)如果选用20位的指令字长，基址寄存器还有保留的必要吗?
【正确答案】正确答案：(1)采用16位字长的指令，原则上讲，优点是节省硬件(包括CPU中的通用寄存器组，ALU与主存储器，MDR)，缺点是指令字长较短，操作码字段不会很长，所以指令条数受到限制。另一方面，为了在有限的字段内确定操作数地址，可能要采用较复杂的寻址方式，从而使指令执行的速度降低。当采用20位字长的指令结构时，其优缺点正好相反。 具体讲，按所给条件，16位字长的指令格式方案如下：
其中OP字段可指定64条指令，X
1
为寻址模式，与R
1
通用寄存器组一起，形成一个操作数。具体如下： X
1
=00 寄存器直接寻址 X
1
=01 寄存器间接寻址 E=(R
s
) X
1
=10 基寻址方式0 E=(R
b0
)+(R
s
) X
1
=11 基寻址方式1 E=(R
b1
)+(R
s
) 其中R
b0
，R
b1
分别为两个20位的基值寄存器。 20位字长指令格式方案如下：
其中OP字段可指定64条指令，X
1
为寻址模式，与R
1
通用寄存器组一起，形成一个操作数。具体如下： X
1
=00 寄存器直接寻址 X
1
=01 寄存器间接寻址 E=(R
s
) X
1
=10 基寻址方式0 E=(R
b0
)+(R
s
) X
1
=11 基寻址方式1 E=(R
b1
)+(R
s
) 其中R
b0
，R
b1
分别为两个20位的基值寄存器。 20位字长指令格式方案如下：
【答案解析】