第5章 指令系统

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1、第5章指令系统5.1基本内容摘要1、指令与指令系统◆指令格式机器指令及其格式指令的地址码指令的操作码◆寻址格式立即寻址；寄存器寻址；直接寻址；寄存器间接寻址；存储器间接寻址；基址寻址；变址寻址；相对寻址；隐含寻址2、两类指令系统◆80X86系列指令系统的指令编码格式◆MIPS处理器指令系统的指令格式3、指令流程◆指令执行过程取指令、指令分析、指令操作执行等三个阶段：◆三种周期指令周期；机器周期；时钟周期◆典型CPU结构类型单总线结构CPU专用通路结构CPU◆单总线结构CPU的指令流程运算指令的执行过程访问存储器指令的执行过程控制指令的执行过程◆专用通路结构C

2、PU的指令流程运算指令的执行过程访问存储器指令的执行过程控制指令的执行过程5.2知识点一、指令系统1、指令格式指令：指示计算机执行某种基本操作的命令机器指令：用二进制代码表示的计算机能识别并直接执行的指令指令系统：计算机所具有的各种指令的集合指令格式：计算机指令编码的格式，由操作码和操作数两部分（字段）组成：操作码OP操作数操作数字段也称为“地址码”操作码——指示指令的操作性质，用二进制代码表示，OP通过指令译码器进行解释。操作数（地址码）——通常用于指示操作数的地址或指令地址。2、操作码OP的结构（1）操作码的位数n取决于操作的种类N2n≥N,即n≥log

3、2N（2）操作码的结构可分为二种：◆固定长度（规整型）的OP结构指操作码的位数和位置固定不变。其特点是有利于简化硬件的译码逻辑，但指令码各位的利用率较低。◆可变长度（非规整型）的OP结构指操作码的位数不固定。其特点是指令码各位的利用率高，但硬件的实现较难。（3）非规整型编码指令设计扩展操作码法。让地址码长度长的指令（如三地址指令）的操作码字段短些，操作数地址码长度短的指令（如一或零地址指令）的操作码字段长些。3、地址码结构根据一条指令中所包含的地址个数不同，分为三地址、二地址、一地址和零地址四种指令：（1）零地址指令：该条指令运行时不需要操作数指令操作码隐含

4、指定一个操作数（2）一地址指令：单操作数指令，源与目的操作数为同一操作数一个操作数由指令的地址码A给出，另一个操作数是隐含的（3）二地址指令：指令给出两个操作数的地址，其中一个为目的操作数。（4）三地址指令A2、A3为两个源操作数的地址码，A1为目的操作数地址码4、指令的寻址方式又称操作数的寻址方式，指形成操作数有效地址的方法。（1）三种操作数的来源：立即数：指令中的地址码部分给出；寄存器操作数：指令所给出的某个寄存器的内容；内存单元操作数：指令所给出的某个内存单元的内容（2）主要的寻址方式有：◆立即寻址操作数直接由指令中的地址码给出。该方式适用于指定固定的

5、常数。◆寄存器寻址指令中的地址字段给出寄存器的编号，该寄存器的内容就是操作数。◆直接寻址指令中的地址字段直接给出内存的地址X，该地址对应的内存单元的内容就是操作数。该寻址方式的寻址范围受指令的地址码位数所限制，通常只能访问低地址的内存空间。某些计算机指令中在数字前后加上一个符号[]。◆寄存器间接寻址指令中的地址字段给出寄存器的编号，该寄存器的内容是操作数的地址，该地址对应的内存单元的内容就是操作数。某些计算机指令中在寄存器名前后加上一个符号（）[]◆存储器间接寻址指令中的地址码字段A是存放操作数地址的存储单元的地址，即操作数地址的地址。◆变址寻址指令中的地址

6、码字段给出变址寄存器的编号和一个地址偏移量，该寄存器的内容与地址偏移量之和是操作数的地址，该地址对应的内存单元的内容就是操作数。◆基址寻址指令中的地址码字段给出基址寄存器的编号和一个地址偏移量，该寄存器的内容与地址偏移量之和是操作数的地址，该地址对应的内存单元的内容就是操作数。◆相对寻址指令中的地址码字段给出一个地址偏移量，程序计数器PC内容与地址偏移量之和是操作数的地址，该地址对应的内存单元的内容就是操作数。◆隐含寻址指令中不给出操作数，操作码隐含操作数，根据指令中操作码即可确定操作数的存储位置，二、指令的编码格式1、CISC和RISC（1）CISC：复杂

7、指令系统计算机。◆指令系统复杂，就是指令数目多、寻址方式多、指令格式多；◆大多数指令需要多个时钟周期执行完成；◆各种指令都可访问存储器；◆采用微程序控制◆难以生成高效的目标代码程序（2）RISC：精简指令系统计算机。◆指令系统简化，指令数目少、指令长度固定，指令格式及寻址方式种类少；◆只有少数指令可访问存储器，其余指令的操作均在寄存器之间进行；◆流水线工作，多数指令在一个时钟周期执行完成；◆采用组合电路控制器，不用或少用微程序；◆采用优化编译技术2、80X86的指令系统（1）特点：CISC型的指令系统；变字长指令；不同指令的操作码和寻址方式不同，指令长度也不

8、一致；每条指令由1～6个字节组成。（2）两操作数指令