计算机组成原理的问题，请友友们回答

Question

某计算机系统为定长指令字结构，其指令长度为 16 位，为寄存器-寄存器型指令。系统通用寄存器总数为 32 个。请提出一种指令设计方案，其三地址指令为 1 条，双地址指令为 30 条，单地址指令为 64条。

Answer 1

为了设计这种指令结构，需要考虑如何将每条指令的操作码、操作数和寄存器编号编码到 16 位的指令字中。

对于三地址指令，可以使用 4 位的操作码和 4 位的寄存器编号，剩余 8 位用于编码两个操作数。这样就可以编码出 32 个三地址指令。

对于双地址指令，可以使用 4 位的操作码和 4 位的寄存器编号，剩余 8 位用于编码一个操作数。这样就可以编码出 256 个双地址指令。

对于单地址指令，可以使用 4 位的操作码和 4 位的寄存器编号，剩余 8 位留空。这样就可以编码出 256 个单地址指令。

一种可能的指令设计方案如下：

三地址指令：4 位操作码 + 4 位寄存器编号 + 8 位操作数
双地址指令：4 位操作码 + 4 位寄存器编号 + 8 位操作数
单地址指令：4 位操作码 + 4 位寄存器编号 + 8 位空
在这种方案下，可以编码出 32 个三地址指令、256个双地址指令和 256 个单地址指令，总共支持 544 个指令。

此外还可以为每个操作码设置不同的含义，例如：

0001：加法指令
0010：减法指令
0011：乘法指令
0100：除法指令
0101：跳转指令
0110：比较指令
0111：逻辑指令
1000：输入指令
1001：输出指令
1010：读文件指令
1011：写文件指令
1100：系统调用指令
1101：中断指令
1110：异常处理指令
1111：空指令
这样就可以通过不同的操作码来执行不同的操作，并通过寄存器编号来指定操作数的位置。