计算机组成原理第七章课件.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技术习题第七章指令系统指令系统：指令：就是要计算机执行某种操作的命令。一台计算机中所有机器指令的集合。指令集：数据表示寻址方式指令集返回首页1.计算机指令系统的发展过程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年代后期：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。70年代末期:大多数计算机的指令系统多达几百条。我们称这些计算机为复杂指令系统计算机(CISC)。随后人们又提出了精简指令系统计算机（RIS

2、C）。7.1.1计算机指令系统返回首页7.12.指令系统性能的要求完备性:功能丰富。有效性:速度快，容量小。规整性:包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。兼容性:(向上兼容)。返回首页7.1指令的一般格式7.1.2指令的一般格式操作码字段地址码字段1.操作码反映机器做什么操作(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段中返回首页7.12.地址码(1)四地址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(A1)OP(A2)A34次访存寻址范围26=6

3、4设指令字长为32位操作码固定为8位返回首页7.1(2)三地址8888OPA1A2A3(A1)OP(A2)A3寻址范围28=256若A3用A1或A2代替(3)二地址OPA1A281212(A1)OP(A2)A1(A1)OP(A2)A2或若ACC代替A1（或A2）若结果存于ACC寻址范围212=4K3次访存操作码固定为8位7.1(4)一地址(5)零地址OPA1824无地址码(ACC)OP(A1)ACC2次访存寻址范围224=16M返回首页7.1指令字长7.1.3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

4、指令字长：一个指令字中包含二进制代码的位数。机器字长：计算机能直接处理的二进制数据的位数。返回首页7.13.扩展操作码技术(指令字长固定)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

5、二地址指令15条一地址指令16条零地址指令返回首页7.1操作码A1A2操作码A1操作码单字长指令双字长指令三字长指令4.指令格式举例（1）八位微型计算机的指令格式优点：提供足够的地址位来解决访问内存任何单元的寻址问题。缺点：是必须两次或多次访问内存以取出一整条指令，降低了CPU的运算速度，又占用了更多的存储空间。返回首页7.1（2）PDP/11系列机指令格式PDP/11系列机指令字长16位，其指令格式如下表所示。PDP/11系列机指令格式返回首页7.17.1.4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OP

6、R1,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返回首页7.17.2操作数类型和操作种类7.2.1操作数地址数字字符逻辑数无符号整数定点数、浮点数、十进制数ASCII码逻辑运算二、数据在存储器中的存放方式一、操作数类型返回首页存储器中的数据存放（存储字长为32位）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

7、）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(地址0)字(地址4)边界未对准▲▲返回首页7.27.2.2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、位求反返回首页7.23.移位操作算术移位4.转移(1)无条件转移(2)条件