申論題

1. 該機器之最大記憶體大小

   機器指令中的運算子佔 4 個位元，而運算元佔 12 個位元。假設運算子表示操作的類型或暫存器，那麼我們主要需要關注運算元如何表示記憶體地址。

   運算元有 12 個位元，可以表示的記憶體地址範圍是=4096 個地址。因此，該機器的最大記憶體大小為 4096 個地址。

2. 程式計數器（Program Counter, PC）與指令暫存器（Instruction Register, IR）的大小

   • 程式計數器（PC）: 程式計數器保存當前執行指令的地址。因為記憶體地址範圍是 4096 個地址，需要 12 個位元來表示這些地址。因此，程式計數器的大小為 12 位元。
   • 指令暫存器（IR）: 指令暫存器用來保存當前正在執行的指令。指令由 4 個位元的運算子和 12 個位元的運算元組成，因此指令暫存器的大小為 4+12=16 位元。

3. 常用三種機器指令的運算型態

   常見的機器指令類型通常包括以下三種：

   • 資料傳輸指令（例如：LOAD 和 STORE）

     • LOAD R1, [100]: 從記憶體地址 100 讀取資料到暫存器 R1。
     • STORE R1, [100]: 將暫存器 R1 中的資料存到記憶體地址 100。

   • 算術運算指令（例如：ADD 和 SUB）

     • ADD R1, R2, R3: 將 R2 和 R3 的值相加，結果存入 R1。
     • SUB R1, R2, R3: 將 R2 和 R3 的值相減，結果存入 R1。

   • 控制指令（例如：JMP 和 BEQ）

     • JMP [200]: 跳轉到記憶體地址 200 開始執行。
     • BEQ R1, R2, [150]: 若 R1 和 R2 相等，則跳轉到記憶體地址 150。

在這種假設的機器中，我們可以用 4 位元的運算子來表示不同的操作類型，而運算元部分則可以指定記憶體地址或暫存器編號，具體取決於指令的設計。