指令系统和控制器部1

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1、第4章指令系统和控制器部件4.1指令系统4.2控制器部件指令：是指示计算机执行基本操作的命令。指令也是用户使用计算机的最小功能单位。从计算机组成的层次结构来说，计算机的指令有微指令、机器指令和宏指令之分。微指令：是微程序级的命令，它属于硬件；宏指令：是由苦干条机器指令组成的软件指令，它属于软件；机器指令：则介于微指令与宏指令之间，通常简称为指令。每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。本章所讨论的指令是机器指令。指令系统：一台计算机支持(或称使用)的全部指令的集合构成该计算机的指令系统。由于指令与计算机的性能以及硬件结构密切相关，所以不同系列、不同型号的计算机其指令系

2、统是不一样的。4.1指令系统指令的基本格式指令格式的优化寻址方式指令系统举例Th-union汇编语言程序设计一、指令的格式任何一条机器指令由一组有意义的二进制代码构成，称为一个指令字。1、机器指令00000000000100100000000100010010用机器指令编写的程序是计算机惟一能够直接识别并执行的程序，称为机器语言程序。机器语言程序被称为目标程序(目标代码）。机器直接执行，速度快。缺点：与机器硬件直接相关，通用性差；编程不直观、难以记忆、使用很不方便。机器语言的特点为了克服机器语言的缺点，人们采用助记符表示机器指令的操作码，用符号代替操作数的存放地址等，这样就形成

3、了汇编指令。例：机器指令：0000011100100001汇编指令：MVRRR2，R1用汇编指令编写的程序称为汇编源程序。一条机器指令对应一条汇编指令。用汇编指令编写程序就直观方便得多。用汇编语言编写程序及执行的过程程序员MVRRR0，R1ADDR0，R3……汇编程序1000100111011000………执行汇编语言指令机器指令代码（翻译）高级语言汇编语言虽然较机器语言直观，但仍然烦琐难懂。于是人们研制出了高级程序设计语言。高级程序设计语言接近于人类自然语言的语法习惯，与计算机硬件无关，易被用户掌握和使用。(1)用Ｃ语言实现：Main(){inta,b,sum;a=123;b=

4、456;sum=a+b}例如：编程实现123加456→求和(2)用8086汇编语言实现：adw123bdw456sumdw?CodesegmentassumeCS:Code,DS:DataMain:movax,datamovds,axmovax,aaddax,bmovsum,axmovax,4c00hint21hMainendpCodeendsendmain(3)用机器语言实现：键入代码：-ecs:100A10F0103061101A31301B8004CCD21为数据分配空间：-eds:10F7B00C8010000三种语言编写程序占用字节数程序设计语言可执行程序占用字节数高

5、级语言(C)CSUM.EXE4330汇编语言ASMSUM.COM21机器语言MACHINE.COM21操作码操作数地址码任何一条机器指令由一组有意义的二进制代码构成，称为一个指令字。其基本格式可划分成二个部分：2.指令的基本格式表明操作数存放的位置，以便找到操作数完成指令的功能。规定指令完成何种功能。Th-union的机器指令汇编指令例如：0000000000010010ADDR1，R20000000100010010SUBR1，R20000100100110000INCR31000100000010000MVRDR1，00550000000001010101指令的操作码字段指

6、令的操作数字段00551）操作码定长操作码变长操作码在指令系统中，每一条指令都有唯一确定的操作码。分二种形式：a.定长操作码形式在指令字中，操作码字段的位数和位置是固定的。早期的计算机一般采用定长操作码的设计，控制简单，且对操作码的译码实现容易。IBM360/370操作码是八位的：00000000～11111111该指令系统最多可有多少条指令？Th-union操作码是八位的：00000000～11111111该指令系统最多可有256条指令。例如：256RR型OPCR1R2844RS型OPCRnRmBD844412RX型OPCR1X2B2D2844412SI型OPCI2B1D28

7、4412SS型OPCLB1D1B2D288412412IBM360/370计算机的指令格式Ri：通用寄存器Xi：变址寄存器Bi：基址寄存器Di：位移量I：立即数L：数据的长度定长操作码的特点优点：有利于简化硬件设计，提高指令译码的速度和指令执行的速度。缺点：限制了指令系统的扩充、不利于缩短指令的长度，存在有很大程度的信息冗余。b.变长操作码形式指令系统中，各指令的操作码字段位数不等长。例：PDP-11小型机的指令系统其指令长度为16位，操作码字段的长度有４、７、10、13、16等不同的情况。