《指令的基本格式》PPT课件

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1、第4章指令系统4.1指令的基本格式1CPU（1）CPU是计算机的心脏，用来实现程序控制功能（自动从内存中读入指令和自动执行指令）（2）CPU内部结构标志寄存器指令寄存器数据暂存器控制电路指令译码器地址寄存器指令指针寄存器R1R2R3R4寄存器组运算器PCALUCPU由运算器、控制器组成；CPU中还有若干个寄存器，用来保存等待处理的数据；1CPU（3）CPU的工作流程例如：计算4+5的值数据结果寄存器4寄存器5累加器9加控制单元1.要处理的数据从RAM中取出，放到寄存器中2.控制器发出信号，指明要进行的操

2、作3.运算器执行操作，将结果存放到累加器中4.结果送回RAM图1-32CPU的运算过程2指令电脑每做的一次动作，一个步骤，都是按照已经用计算机语言编好的程序来执行的。程序是计算机要执行的指令的集合。什么是指令？2指令例如，让计算机计算一个梯形的面积，操作步骤如下：输入上底的值a;输入下底的值b;输入高的值h;计算梯形的面积s=(a+b)/2;把s的值显示在屏幕上。5条指令程序2指令（1）指令是计算机能够识别和执行的操作命令。（2）在指令执行过程中，要求每个部件所完成的基本操作称为微操作。（3）能够完成一

3、定处理任务的指令序列就是计算机程序。2指令1)由0和1组成的二进制码。2)能为计算机识别并执行。3)依赖于某一类型的机器。不同类型的CPU都有自己特有的、一定数量的基本指令。3指令系统（1）一台计算机或一个计算机系统能够执行的各种指令的集合，称为计算机的指令系统。（2）指令系统特性1)完备性：指令丰富，功能齐全，使用方便。2)有效性：程序占空间小，执行速度快。3)规整性：对称性、匀齐性，指令和数据格式的一致性。4)兼容性：系列机软件向上兼容3指令系统复杂指令系统计算机，简称CISC。但是如此庞大的指令系

4、统不但使计算机的研制周期变长，难以保证正确性，不易调试维护，而且由于采用了大量使用频率很低的复杂指令而造成硬件资源浪费。精简指令系统计算机：简称RISC，人们又提出了便于VLSI技术实现的精简指令系统计算机。4指令格式指令格式：用二进制代码表示指令的结构形式。操作码表示操作的性质和功能。地址码表示指令操作的对象，地址码的位数表示了直接访问的最大存储空间。操作码字段地址码字段5指令格式分类OPAd1Ad2Ad3三地址指令OPAd1Ad2二地址指令OPAd一地址指令OP零地址指令(Ad1)OP(Ad2)(

5、Ad3)(Ad1)OP(Ad2)(Ad1)(AC)OP(Ad)AC如停机,空操作,堆栈指令目的地址源地址6三地址指令OPAd1Ad2Ad3操作数地址结果地址例：实现以下操作：(A1)+(A2)(Ai)指令ADD(A1),(A2),(Ai)有三地址指令data1data2....+A1A2Ai....存储器(Ad1)OP(Ad2)(Ad3)(PC)+1→PCPC：程序计数器，存放当前要执行的指令地址，每取出一条指令后，PC的值自动递增取出下一条指令的地址。7二地址指令ADD(A1),(A2);OPA

6、d1Ad2(Ad1)OP(Ad2)(Ad1)(PC)+1→PC8一地址指令OPAd功能描述：只有目的操作数的单操作数指令，如“+1”、“-1”、“求反”OP（A1）—>A1；（PC）+1—>PC隐含约定目的地的双操作数指令（AC）OP（A1）—>AC；（PC）+1—>PC9零地址指令OP功能描述：不需要操作数的指令，如停机、空操作、清除等所需操作数是隐含指定的对累加器AC内容进行操作对堆栈内容进行操作操作码(OP)与地址码(AC):指令系统中每一条指令对应一个操作码;操作码的位数取决于指令系统的规模

7、;地址码包括被操作数，操作数，操作结果10指令长度指令长度=操作码长度+地址码长度指令长度与功能长度越长,表达的意义越多,功能越强；长度越短,则表达的意义越少,功能越弱；指令长度与复杂性长度越长,表达的意义越多,硬件越复杂；长度越短,则表达的意义越少,硬件越简单；指令长度与速度从单条指令的角度:长度越长,读出该指令所花的时间越长从系统的角度:指令长度仅是影响速度的因素之一。系统速度与硬件复杂性、软件的长度、编译程序等若干因素有关。11操作码格式指令的操作码OP表示该指令应进行什么性质的操作，如进行加

8、、减、乘、除、取数、存数等等。组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的规模。固定长度优点：指令规整，译码简单缺点：信息的冗余极大，使程序的总长度增加可变长度11操作码格式（1）定长操作码定长操作码一般用于指令字较长的指令。让操作码的长度固定且集中地放在指令字的一个字段中。若操作码固定为k位，它所能表示的操作最多是2k个。11操作码格式（2）扩展操作码操作码的长度可变，且分散地放在不同的字段中。0000XYZ1110XYZ.......