计算机组成原理a辅导4

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1、计算机组成原理A辅导4第4章　指令系统和汇编语言程序设计　　一、教学要求　　1．理解指令的功能、构成格式、操作码和操作数地址两个字段的内容和组织方式；　　2．了解指令分类的方案和分类结果；　　3．了解指令周期对计算机性能和硬件结构的影响；　　4．理解并记忆指令中的形式地址和物理地址的概念；　　5．理解并叙述几种常用的寻址方式的用法及其编码表示；　　6．了解几种常用指令系统的组成概貌；　　7．理解3个级别的计算机语言之间的关键区别和各自的应用场合；　　8．了解程序中常用到的几种流程结构及其相应的指令或语句；　　9．初步学会设计简单的汇编语言程序及其调试方法。　　二、重点问题解答　　1

2、．如何学好本章内容？　　答：指令是计算机中最小的功能单位，是设计计算机硬件组成的基本依据，每条指令的功能都要由硬件来实现。指令是计算机的一种语言。指令系统是计算机硬、软件系统联系的纽带。　　首先应要求了解影响指令字长的有关因素。　　本章的核心内容是指令格式的介绍和寻址方式的选用。操作码字段和操作数地址字段的位数分配、内容设置和使用方案对计算机硬件的复杂程度、运行性能和程序设计的方便程度、资源占用都有较大影响。　　浏览典型指令系统的概貌是必要的，需要了解RISC和CISC两类指令各自追求的目标和实现思路。还要能够进行简单的汇编语言程序设计。　　2．按指令所完成的功能进行分类，一般可以

3、分为哪几类？　　答：　　（1）算术与逻辑运算指令这是每台计算机都必须具有的指令，它通常用于在计算机的运算器部件中完成对一或两个数据的算术运算或逻辑运算功能。　　（2）移位操作类指令包括算术移位、逻辑移位、循环移位三种，用于把指定的一个操作数左移或右移一（多）位。　　（3）数据传送类指令用于实现通用寄存器之间、通用寄存器与内存储器存储单元之间、内存储器不同存储单元之间、寄通用存器与外围设备（接口）之间（有些场合也可以单独划分为输入/输出指令）的数据传送功能。　　（4）转移类指令、子程序调用与返回指令用于解决变动程序中指令执行次序的需求。　　（5）特权指令指仅用于操作系统或其它系统软件

4、的指令，为确保系统与数据安全起见，这一类指令不提供给用户使用。　　（6）其它指令如动态停机指令、空操作指令、置条件码指令、开中断指令、关中断指令、堆栈操作指令等，用于完成某些特定的处理功能。　　3．计算机指令中要用到的操作数一般可以来自哪些部件？　　答：一般来自三个方面：　　第一个来源（或去处），可以是CPU内部的通用寄存器，此时应在指令字中给出用到的寄存器编号（寄存器名）。通用寄存器的数量一般为几个、十几个，故在指令字中须为其分配2、3、4、5或更多一点的位数来表示一个寄存器。　　第二的来源（或去处），可以是外围设备（接口）中的一个寄存器，通常用设备编号、或设备入出端口地址、或设

5、备映像地址（与内存储器地址统一编址的一个设备地址编号）来表示。　　第三个来源（或去处），可以是内存储器的一个存储单元，此时应在指令字中给出该存储单元的地址。　　4．什么是指令字长和指令格式？　　答：指令字长：通常与计算机字长一致，但可以更短或更长。　　指令格式：指令字中包括操作码字段和操作数地址字段两部分。　　操作码用于指明指令的运算和操作功能，不同指令的操作码要有唯一性，其位数取决于指令条数和设计要求，有定长和变长2种实现方案。　　操作数地址字段用于给出被操作信息（指令或数据）的地址信息，包括参加运算的一个或多个操作数所在的地址，运算结果的保存地址，程序的转移地址,被调用的子程序

6、的入口地址等。设计这一部分需要了解指令中用到的操作数的个数，可能的来源与去向，存放数据的介质的读写原理与过程等，要合理考虑，要适当折中与平衡。　　5．计算机的微程序控制器和组合逻辑控制器（硬连线）在组成和运行原理上有何相同和不同之处？它们各有哪些优缺点？　　答：微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器。　　共同点：①基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号；②组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR；③都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。　　不同点：主要表现在处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。微程序的控制器是通过微指令地

7、址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。　　微程序的控制器的优点是设计与实现简单些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺点是运行速度要慢一些。　　组合逻辑控制器的优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着EDA工具的成熟，该缺点已得到很大缓解。　　6．指令系统分哪两大类？它们各有什么特