计算机组成原理(唐朔飞)指令系统 PPT.ppt

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1、第七章指令系统7.1机器指令7.2操作数类型和操作类型7.3寻址方式7.4指令格式举例7.5RISC技术学习目标1、理解指令中应包含的信息。2、掌握常用的指令及指令格式。3、深入理解常用的寻址方法及其用途。4、了解常见指令的种类和功能。重点：指令格式及各字段作用寻址方式及其EA计算过程难点：指令字长变化对寻址、存储方式的影响区别各寻址方式7.1机器指令一、指令系统及其发展一台计算机所能执行的全部机器指令的集合，称为该机的指令系统。指令系统是程序员编制程序的基础，用各种高级语言编写的程序需通过编译转换为机器可以识别与执行的指令序列。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，其格式与功能不仅直接

2、影响到机器的硬件结构，也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围。指令系统的发展:50年代：指令系统只有定点加减、逻辑运算、数据传送、转移等十几至几十条指令。60年代：增加了乘除运算、浮点运算、十进制运算、字符串处理等指令，指令数目多达一二百条，寻址方式也趋多样化。60年代后期开始出现系列计算机(指基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机)70年代末：大多数计算机的指令系统多达几百条。复杂指令系统计算机(CISC)→精简指令系统计算机（RISC）二、指令的一般格式1.操作码机器做什么(1)长度固定(2)长度可变用于指令字长较长的情况如IBM370操作码8位操作码分散在指令字的不同字

3、段中机器对谁操作（其长度反映指令条数：28=256种操作）操作码字段地址码字段(3)扩展操作码技术操作码的位数随地址数的减少而增加OPA1A2A3000000011110…A1A1A1…A2A2A2…A3A3A3…A2A2A2…A3A3A3…111111111111…000000011110…111111111111…111111111111…111111111111…000000011111…111111111111…111111111111…A3A3A3…000000011110…4位操作码8位操作码12位操作码16位操作码15条三地址指令15条二地址指令15条一地址指令16条零地址指

4、令例题：P302例7.12.地址码(1)四地址(2)三地址OPA1A2A3A486666A1第一操作数地址A2第二操作数地址A3结果的地址A4下一条指令地址若PC代替A4，则可以扩大寻址范围—3地址(A1)OP(A2)A38888OPA1A2A3(A1)OP(A2)A34次访存(取数2、存数1、取指1)4次访存寻址范围26=64寻址范围28=256若A3用A1或A2代替则可以扩大寻址范围—2地址设指令字长为32位操作码固定为8位(3)二地址OPA1A281212(A1)OP(A2)A1(A1)OP(A2)A2或4次访存若ACC代替A1（或A2）则可以扩大寻址范围—1地址若结果存于ACC(4

5、)一地址(5)零地址OPA1824无地址码，指令不需要有操作数(ACC)OP(A1)ACC2次访存寻址范围212=4K寻址范围224=16M则3次访存三、指令字长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小结：当用一些硬件资源代替指令字中的地址码字段后当指令的地址字段为寄存器时，如：可扩大指令的寻址范围可缩短指令字长可减少访存次数三地址OPR1,R2,R3二地址OPR1,R2一地址OPR1指令执行阶段不访存可缩短指令字长7.2操作数类型和操作种类一、操作数类型地址数字字符逻辑数无符号整数定点数、浮点数、十进制

6、数ASCII、BCD逻辑运算二、数据在存储器中的存放方式字地址为低字节地址字地址为高字节地址37621540字地址04低字节04512673字地址04低字节1、两种字地址（门牌号）表示法：地址（十进制）04812162024283236双字双字（地址32）双字双字（地址24）半字（地址20）半字（地址22）半字（地址16）半字（地址18）字节（地址8）字节（地址9）字节（地址10）字节（地址11）字（地址4）字（地址0）字节（地址14）字节（地址15）字节（地址13）字节（地址12）（1）边界对准地址（十进制）048字节(地址7)字节(地址6)字(地址2)半字(地址10)半字(地址8)半字

7、(地址0)字(地址4)（2）边界未对准2、存储器中数据存放两种方式：（存储字长32为例）三、操作类型1.数据传送源目的寄存器寄存器寄存器寄存器存储器存储器存储器存储器置“1”，清“0”2.算术逻辑操作加、减、乘、除、增1、减1、求补、浮点运算、十进制运算与、或、非、异或、位操作、位测试、位清除、位求反如8086MOVESTORELOADMOVEPUSHPOP例如MOVEMOVEADDSUBMULDIVINCDECCMPN