(计算机软件及应用)计算机组成原理

《(计算机软件及应用)计算机组成原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章处理器3.1处理器的指令集3.2处理器的组成与工作过程3.3CISC和RISC3.480x86系列微处理器3.1处理器的指令集*3.1.1概述人们与计算机交流所用的“词汇”叫做“指令(Instruction)”，所有可以采用的“词汇”组成的集合叫做“指令集(InstructionSet)”，这些“词汇”按照一定的顺序组合就形成了程序(Program)。在国内，“指令集”常称为“指令系统”。3.1.1概述*机器指令:计算机能直接识别的是由0和1排列而成的指令。使用不方便。汇编语言是基于英文的机器指令助记符汇编语言源程序按汇编语言书写的程序汇编语言

2、源程序由汇编程序(Assembler)转换成机器指令，供计算机接受并执行3.1.1概述*汇编语言的提出是计算机技术的一大进步，体现了计算思维的一个重要概念——抽象。计算机程序设计语言的发展过程就是不断抽象的过程。通过抽象，程序设计语言具有了更好的可编程性、可移植性、可重用性。指令系统：指令：就是要计算机执行某种操作的命令。一台计算机中所有机器指令的集合。指令集：数据表示寻址方式指令集返回首页3.1.2指令的操作码与操作数操作码（OperationCode）地址码（Operand）*冯·诺依曼型计算机机器指令的逻辑格式规定了指令所具有的功能指明指令所要

3、处理的数据。3.1.2指令的操作码与操作数*一条指令中，操作数可能有一个、两个或三个，甚至更多。操作数的个数也可以是零，即指令没有操作数。在这些操作数中，作为处理单元输入的叫源操作数(SourceOperand)，用于存放处理结果的叫目的操作数(DestinationOperand)。指令字长决定于操作码的长度指令字长=存储字长2.指令字长可变操作数地址的长度操作数地址的个数1.指令字长固定按字节的倍数变化指令字长：一个指令字中包含二进制代码的位数。机器字长：计算机能直接处理的二进制数据的位数。返回3.1.2指令的操作码与操作数*数据表示:指令中所能

4、表示的操作数数据类型，即能够被计算机硬件直接辨识的操作数数据类型定点数（含有符号数和无符号数）、浮点数（含单精度和双精度浮点数）、字符、逻辑数（又称布尔型数据）。3.1.2指令的操作码与操作数*“堆栈(Stack)”是一个重要的数据结构，广泛应用于子程序调用和中断服务等领域。原则：后进先出(LastInFirstOut,LIFO)“压入(PUSH)”“弹出(POP)”返回3.1.2指令的操作码与操作数*硬件堆栈:用专门的硬件设备来实现的堆栈，也称为级联堆栈。软件堆栈：为了降低硬件成本，大多数计算机（特别是微型计算机）常用软件来实现堆栈，即在内存中开辟

5、一个堆栈区，并在处理器中设置指示堆栈栈顶单元地址的“堆栈指针寄存器(StackPointer,SP)”来管理这个堆栈。3.1.2指令的操作码与操作数*相对于硬件堆栈，软件堆栈有三个优点：可以有较大的深度。可以设置多个堆栈。除了专门的堆栈指令PUSH和POP外，还可以使用任何访问主存的指令来访问堆栈中的数据。3.1.2指令的操作码与操作数*只有标量数据表示和标量指令的处理器叫标量处理器，这是最常见、最通用的处理器。带有向量数据表示和向量指令的处理器叫向量处理器，例如我国于20世纪80年代研制的银河-1超级计算机就装备有向量处理器。返回3.1.3寻址方式

6、*寻址方式(Addressing）指的是指令按照何种方式寻找或访问到所需的操作数或信息。寻址方式分为指令寻址和数据寻址指令寻址是为了找到下一条指令数据寻址是为了找到本条指令所需的操作数3.1.3寻址方式*分为顺序寻址和跳跃寻址两种。顺序寻址：每读取一次PC后，PC自动加1，指向下一条指令。跳跃寻址则是由当前指令改写PC的内容，根据PC指向地址取下一条指令。1.指令寻址*LDA1000ADD1001DEC1200JMP7LDA2000SUB2001INCSTA2500LDA1100...0123456789PC+1指令地址寻址方式指令地址指令顺序寻址1

7、顺序寻址2顺序寻址3跳跃寻址7顺序寻址83.1.3寻址方式----指令寻址*改写PC的指令有“跳转指令(Jump)”和“分支指令(Branch)”。这两种指令既可直接赋予PC一个新的值，也可在PC现有值的基础上增加或减少一定数量。返回3.1.3寻址方式*2.数据寻址立即数寻址直接寻址间接寻址堆栈寻址寄存器寻址寄存器间接寻址基址寻址变址寻址3.1.3寻址方式----数据寻址*（1）立即数寻址(ImmediateAddressing)在指令中直接给出操作数的数值。指令执行阶段不访存A的位数限制了立即数的范围OP#A立即寻址特征立即数可正可负补码形式地址A

8、就是操作数返回3.1.3寻址方式----数据寻址*（2）直接寻址(DirectAddressing)EA=A