对于题 43 中的计算机 M，C 语言程序 P 包含的语句 sum+=a[i];，在 M 中对应的指令序列 S 如下：

slli r4, r2, 2  // R[r4] <- R[r2]<<2
add r4, r3, r4  // R[r4] <- R[r3]+R[r4]
lw r5, 0(r4)    // R[r5] <- M[R[r4]+0]
add r1, r1, r5  // R[r1] <- R[r1]+R[r5]

已知变量 i，sum 和数组 a 都为 int 型，通用寄存器 r1 - r5 的编号为 01H-05H。请回答下列问题。

（1）根据指令序列 s 中每条指令的功能，写出存放数组 a 的首地址、变参 i 和 sum 的通用寄存器编号（3 分）

（2）已知 M 为小端方式，计算机采用页式存储管理方式。页大小为 4KB。若执行到指令序列 s 中第 1 条指令时，i=5 且 r1 和 r3 的内容分别为 0000 1332H 和 0013 DFF0H。从地址 0013 DFF0H 开始存储单元内容如题 44 图所示。则执行 sum+=a[i]; 语句后。a[i] 的地址、a[i] 和 sum 的机器数分别是什么（用十六进制表示）？a[i] 所在页的页号是多少？在此次执行中，数据组 a 至少存放在几页中？（5 分）

（3）指令 slli r4, r2, 2 的机器码是什么（用十六进制表示）？若数组 a 改为 short 类型，则指令序列存到 S 中 slli 指令的汇编形式应是什么？

汇编代码 虚拟页式管理 大小端

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【答案】

1）a 的首地址存放在 r3；i 存放在 r2；sum 存放在 r1。

2）a[i] 的地址为 0013 E004H；a[i] 的机器数为 FFFF ECDCH；sum 的机器数为 0000 000EH；a[i] 所在页的页号是 0013EH；数组 a 至少存放在 2 页中。

3）指令机器码为 0021 2213H。汇编形式是 slli r4, r2, 1。【解析】

1）add r4,r3,r4：这条指令将寄存器 r3 和 r4 的值相加，结果存储在寄存器 r4 中。这对应于计算数组元素的内存地址（即&a[i]）。因此，我们可以推断出寄存器 r3 存储的是数组 a 的首地址，即 a 的寄存器编号为 03H。slli r4,r2,2：这条指令将寄存器 r2 的值左移 2 位，2 结果存储在寄存器 r4 中。在 C 语言中，这对应于数组索引的计算（即 i*4，因为每个 int 类型占 4 字节）。因此，我们可以推断出寄存器 r2 存储的是变量 i 的值，即的寄存器编号位 02H。add r1,rl,r5：这条指令将寄存器 r1 和 r5 的值相加，结果存储在寄存器 r1 中。这对应于累加操作（即 sum+=a[i])。因此，我们可以推断出寄存器 r1 存储的是变量 sum 的值，即 sum 的寄存器编号为 01H。所以，数组 a 的首地址、变量 i 和 sum 的通用寄存器编号分别为 03H、02H 和 01H。

2）执行 sum+=a[i] 语句后，i 保持不变即 i = 5，每个数组元素占用四个字节

• i=0 时，a[0] 占据存储单元 FF FF FF 7C
• i=1 时，a[1] 占据存储单元 70 FE FF FF
• i=2 时，a[2] 占据存储单元 00 00 00 00
• i=3 时，a[3] 占据存储单元 3C 02 01 FF
• i=4 时，a[4] 占据存储单元 FF FF FF 7C
• i=5 时，a[5] 占据存储单元 F0 F1 00 00
• i=6 时，a[6] 占据存储单元 DC EC FF FF所以 a[i] 的地址 = 首地址 + 偏移量 = 0013 E000 + 4 * (5-1) = 0013 E004H。a[i]的机器数按照小端编址，所以 DC 作为最低位放在最右边，以此类推可得：a[i] 的机器数 = FFFF ECDCH。sum 的机器数 = 0000 1332H + FFFF ECDCH = (1) 0000 000EH。由于只有 32 位，所以最高位舍掉后答案为 0000 000EH。页大小为 4KB =212 B，所以页内地址占 12 位，去掉后 12 位剩余的则是 20 位页号，a[i] 所在页页号 = 0013EH。我们有 20 位页号，根据题目可知数组跨页号了 0013E 和 0013D，所以数组 a 至少存放在 2 页中。

3）slli r4,r2,2 // R[r4]←R[r2]<<2通用寄存器 r1→r5 的编号位 01H→05H。

• 6~0：由表可得：0010011
• 11~7：rd = r2 = 00010
• 14~12：由表可知为 010
• 19~15：rd = r4 = 00100
• 24~20：shamt = 2，可以为 2420：
• 31~25：由表可知为 000 0000机器码 = 0000 0000 0010 0001 0010 0010 0001 0011B = 0021 2213H。若 a 改为 short 类型，slli 指令的汇编形式应该是 slli r4, r2, 1。