北航计算机组成原理讲义_2.指令系统

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1、第三章数据信息表示与指令系统本讲内容数的机器编码及其表示（简单回顾）定点数（定点整数＆定点小数）的表示浮点数的表示十进制数的表示字符的表示指令系统的基本概念（重点）指令格式寻址方式指令类型指令系统举例指令系统的设计（重点）指令系统的设计依据指令格式设计数的机器编码及其表示(简单回顾)字符的表示指令系统指令系统举例指令系统的设计1.1数的机器编码及其表示要解决的问题第一个问题：正数与负数的符号问题？第二个问题：小数点的表示问题？第三个问题：零的表示问题？第三个问题：整数与小数的混合表示问题？解决的原则：二进制解决一切1.1数的机器编码及其表

2、示第一个问题：正数与负数？解决方法：所有数前面设置符号位，‘1’表示负数，‘0’表示正数，第一位不具备数值的性质。X=+90(十进制真值)=1011010(二进制真值)用八位二进制表示：01011010X=－90(十进制真值)=－1011010(二进制真值)用八位二进制表示110110101.1数的机器编码及其表示第二个问题：小数点？惹不起还躲不起！将数分成定点整数和定点小数，没有小数点的表示问题了，小数点在类型里（在你心里）。定点整数定点小数1.1数的机器编码及其表示第三个问题：零的符号问题？一个数不是正数（第一位是0）就是负数（第一位

3、是1）。零既不是正数又不是负数，符号位怎么办？没办法，就分正零和负零吧！！！X=+0(十进制真值)用八位二进制表示原码＝00000000发码＝00000000补码＝00000000X=－0(十进制真值)用八位二进制表示原码＝10000000发码＝11111111补码＝00000000发现：0的补码表示是统一的。机器中最常用的就是补码。1.1数的机器编码及其表示第四个问题：整数与小数的混合表示？将数分成两部分：尾数和阶浮点数的表示。25.75=0.2575102(十进制)=11001.11(二进制真值）=0.110011110101(二

4、进制)尾数：0.1100111（二进制）阶：101（二进制）底：10（二进制）1.1数的机器编码及其表示浮点数的表示25.75=0.2575102(十进制)=11001.11(二进制真值）=0.110011110101(二进制)尾数：0.1100111阶：101浮点数表示（阶和尾数均为补码）：010101100111浮点数格式注意：浮点数的规格化表示范围和机器零等问题！1.1数的机器编码及其表示总结（定点整数）真值X，用n位（含符号位）二进制编码表示注意：不同编码表示的范围！1.1数的机器编码及其表示补码表示与真值的关系真值X，用n位

5、（含符号位）二进制编码表示1.2定点数的加减法补码加减法规则加减法的溢出与判断溢出问题：加法结果超出表示范围溢出判断：采用双符号位补码双符号位补码：00表示正数，11表示负数，01和10非法。当加法结果的符号位出现01或10时表示结果出现溢出。1.3十进制数的机器表示十进制数的机器表示BCD码（8421码）余3码BCD码余3码000000110001010000100101十进制数012001101103010001114010110005011010016011110107100010118100111009数的机器编码及其表示字符的表

6、示指令系统指令系统举例指令系统的设计1.4字符的表示西文字符的表示ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)码字模中文字符的表示国标码，内码字模（字库）输入编码数的机器编码及其表示字符的表示指令系统指令系统举例指令系统的设计2.1指令格式机器指令的要素操作码(OperationCode)：指明进行的何种操作（如ADD,I/O）源操作数地址(SourceOperandReference)：参加操作的操作数的地址，可能有多个。目的操作数地址(DestinationOperandRe

7、ference)：保存操作结果的地址。下一条指令的地址(NextInstructionReference)：指明下一条要运行的指令的位置，一般指令是按顺序依次执行的，所以绝大多数指令中并不显示的指明下一条指令的地址，也就是说，指令格式中并不包含这部分信息。只有少数指令需要显示指明下一条指令的地址。操作数的来源存储器（存储器地址）寄存器（寄存器地址）输入输出端口（输入输出端口地址）2.1指令格式操作数的类型地址（操作数地址，指令地址）数值（整型数或定点数，浮点数，十进制数）字符逻辑型数指令的表示机器表示：二进制代码符号化表示：助记符MOVA

8、X,BXOpCodeS.OperandRef.D.OperandRef.2.1指令格式地址的数目三地址：Des(Sur1)OP(Sur2)OPDesAddSur1AddSur2Add双地址：