包健全套配套全套配套课件计算机组成原理与系统结构 006.ppt

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1、第六章指令系统指令格式6.1本章小结寻址方式6.2指令类型6.36.4指令系统26.1指令格式一、指令操作码与地址码指令格式二、指令字长和操作码扩展3一、指令操作码与地址码指令是由操作码和地址码两部分组成的:操作码字段（OP）地址码字段（A）操作码：用来指明该指令所要完成的操作，如加法、减法、传送、移位、转移等等。位数反映了机器的操作种类，也即机器允许的指令条数，如果操作码有n位二进制数,则最多可表示2n种指令。地址码：用来寻找运算所需要的操作数（源操作数和目的操作数）。地址码包括：源操作数地址、目的操作数地址和下一条指令的

2、地址。地址含义：主存的地址、寄存器地址或者I/O设备地址。4一、指令操作码与地址码指令操作码与地址码1、操作码2、地址码3、操作数类型51、操作码操作码长度固定：将操作码集中放在指令字的一个字段内。这种格式便于硬件设计，指令译码时间短，广泛应用于字长较长的、大中型计算机和超级小型计算机以及RISC（ReducedInstructionSetComputer）中。如IBM370和VAX-11系列机，操作码长度均为8位。操作码长度不固定：指令操作码分散在指令字的不同字段中。这种格式可有效地压缩操作码的平均长度，在字长较短的微机中

3、被广泛采用。如PDP-11，Intel8086/80386等。62、地址码（1）三地址指令：（A1）OP（A2）→A3OPA1A2A3（2）二地址指令：（A1）OP（A2）→A1A1：目的操作数A2：源操作数（3）单地址指令：（ACC）OP（A）→ACCOP（A）→A单目操作：如NEG、INC等指令OPA1A2OPA72、按照地址码分类（4）零地址指令不涉及操作数：如NOP、HLT指令操作数隐含：如PUSH、POP指令对于寄存器类型的操作数，地址A指寄存器编号。OP83、操作数类型按照指令处理的操作数存放位置分：存储器类型：

4、操作数存放在主存中，A为其地址信息寄存器类型：操作数存放在CPU的通用寄存器中，A为寄存器号立即数类型：操作数存放在指令（地址字段）中按照指令处理的操作数性质分：地址（addresses）：存储器地址，是无符号整数。数字（numbers）：整数、浮点数、十进制数。字符（characters）逻辑数据：真假两种状态9二、指令字长和操作码扩展1、指令字长度指令字长和操作码扩展2、指令操作码扩展101、指令字长度机器指令是用二进制机器字来表示的，表示一条指令的机器字，就称为指令字。一条指令中所包含的二进制码的位数，称为指令字长度或

5、指令字长。它主要取决于操作码的长度、操作数地址的长度和操作数地址的个数。不同机器的指令字长是不相同的。按指令长度固定与否可以分为：固定指令字长的指令：所有指令的字长均相等，一般等于机器字长。可变指令字长的指令：指令字长不固定，通常取字节的整数倍。111、指令字长度按照指令字长与机器字长的关系分类：短格式指令：指令字长小于或等于机器字长。长格式指令：指令字长大于机器字长。一个机器的指令系统中，短格式指令和长格式指令可以并存，通常将最常用的指令设计成短格式指令，可以节省存储空间、提高指令的执行速度。122、指令操作码扩展固定操作

6、码长度的格式和可变操作码长度格式在设计操作码不固定的指令系统时，应安排指令使用频度高的指令占用短的操作码，对使用频度低的指令可占用较长的操作码，这样可以缩短经常使用的指令的译码时间。采用扩展操作码技术，使操作码的长度随地址数的减少而增加，即不同地址数的指令可以具有不同长度的操作码，从而可以有效地缩短指令字长。指令操作码扩展技术是一种重要的指令优化技术，它可以缩短指令的平均长度，增加指令字所能表示的操作信息。但指令操作码扩展技术需要更多的硬件支持，它的指令译码更加复杂，使控制器设计难度增大。13举例OPA1A2A3000000

7、01:1110A1A1:A1A2A2:A2A3A3:A34位操作码,15条三地址指令11111111:111100000001:1110A2A2:A2A3A3:A38位操作码,15条二地址指令11111111:111111111111:111100000001:1110A3A3:A312位操作码,15条一地址指令11111111:111111111111:111111111111:111100000001:111116位操作码146.2寻址方式一、指令寻址寻址方式二、数据寻址15一、指令寻址1、顺序寻址方式控制器中使用程序计

8、数器PC来指示指令在内存中的地址。在程序顺序执行时，指令的地址码由PC自加1得出。指令在内存中按顺序存放，当顺序执行一段程序时，根据PC从存储器取出当前指令，PC自动＋1，然后执行这条指令；接着又根据PC指示从存储器取出下一条指令，PC自动＋1，执行……。2、跳跃寻址方式当程序执行转移指令