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前言 指令的定义计算机执行某种操作的命令。从计算机组成的层次结构来看计算机的指令有微指令机器指令宏指令之分。 微指令微程序级的命令它属于硬件。 宏指令由若干条机器指令组成的软件指令它属于软件。 机器指令介于微指令和宏指令之间每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算。 指令系统的定义一台计算机中的所有机器指令的集合。 指令系统的功能表示一台计算机性能的重要因素是设计一台计算机的硬件与低层软件的接口。指令系统的格式与功能不仅影响机器的硬件结构还影响着系统软件。 指令集就是计算机硬件和软件的交界面软件通过指令系统告诉计算机的硬件要做什么操作计算机的硬件通过指令系统把运算结果和硬件的状态返回给软件。 指令字长固定字长、可变字长一条指令的长度是多少位。
指令系统的发展情况:
复杂指令系统计算机简称CISC 庞大的指令系统使计算机的研制周期变长难以保证正确性不易调试维护。采用了大量使用频率很低的复杂指令而造成硬件资源浪费。精简指令系统计算机简称RISC 提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统计算机。
一、指令格式
指令格式指令字用二进制代码表示的结构形式通常由操作码字段和地址码字段组成。操作码字段表征指令的操作属性与功能如加法、减法、取数、存数等地址码字段指定参与操作的操作数的地址。 操作码字段 反映了机器做什么样的操作对什么数进行操作 不同的指令用操作码字段的不同编码来表示每一种编码代表一种指令。例如如果操作码是3位用001代表计算机执行加法操作010代表计算机执行减法操作等等。CPU中的专门电路用来解释每一个操作码因此计算机能够执行操作码表示的操作。 1长度固定用于指令字长较长的情况。 2长度可变操作码分散在指令字的不同字段。 3拓展操作码字段保留码点操作码的位数随着地址数的减少而增加。减少地址码的个数来扩展操作码的长度增加指令的条数。为了区分操作码的位数一定要保证短操作码一定不能是长操作码的前缀。一般来说高频使用的指令用短操作码表示低频使用的指令用长操作码表示。 地址码字段 1四地址 注意用括号括起来如A操作码字段A指明的是操作数的地址而不是操作数本身。 现代计算机或模型机中PC代表下一条将要执行的指令用PC代替A4字段。 2三地址 A1为被操作数地址A2为操作数地址A3为存放操作结果的地址。 3二地址 在二地址指令格式中从操作数的物理地址来说可以分为三种类型 SS存储器—存储器型指令 访问内存的指令格式。参与操作的数都在内存中从内存某单元取操作数操作结果放至内存的另一单元因此机器执行这种指令需要多次访存。RR寄存器—寄存器型指令 访问存储器的指令格式。通常需要多个通用寄存器或个别专用寄存器从寄存器中取操作数把操作数的结果放到另一个寄存器。这种指令的执行速度很快因为这种指令不需要访问内存。RS寄存器—存储器型指令既要访问内存单元又要访问寄存器。既要访问内存单元又要访问寄存器。 4一地址 一地址指令只有一个地址码它指定一个操作数另一个操作数地址是隐含的。ACCOPA1→ACC表示运算器中累加器ACC中的数是隐含的被操作数指令字的地址码所指明的数为操作数操作结果又放回到累加器ACC中而累加器中原来的数被冲掉。 5零地址 零地址指令的指令字中只有操作码而没有地址码。例如停机指令就不需要地址码因为停机操作不需要操作数。 二、指令和数据的寻址方式
存储器既可以存放数据又可以存放指令。因此当某个操作数或某条指令存放在某个存储单元时其存储单元的编号就是该操作数或指令在存储器中的地址。 寻址方式1下一条 欲执行 指令 的 指令地址2确定 本条指令 的 操作数地址
①指令寻址
顺序寻址PC1→PC跳跃寻址由转移指令指出JMP无条件跳转指令 ②数据寻址 1. 立即寻址 2. 直接寻址 3. 隐含寻址 4. 间接寻址 5. 寄存器寻址 6. 寄存器间接寻址 7. 基址寻址 8. 变址寻址 9. 相对寻址 10. 堆栈寻址
