计算机组成原理第七章ppt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*7.5指令格式的设计7.6RISC技术从计算机的层次结构来说，计算机指令有微指令、机器指令和宏指令之分。一台计算机中所有机器指令的集合称为这台计算机的指令系统。指令系统是计算机硬件的语言系统，因此也叫做机器语言。指令系统是软件和硬件的主要交界面。指令系统表征了计算机的基本功能。它决定了机器硬件所具有的能力，也决定指令的格式和机器的硬件结构。对指令系统的要求完备性:指令齐全，编程方便高效性：占内存少，运行省时规整性：指令与运算规则统一

2、兼容性：新旧机指令软件兼容当前的计算机指令系统，可分为CISC和RISC两类：RISC（ReducedInstructionSetComputer）,通常称为精简指令系统的计算机，只有数目较少、格式与功能简单、运行高效的指令。CISC（ComplexInstructionSetComputer）,通常称为复杂指令系统的计算机，其特点是：指令条数多，格式多样，寻址方式复杂，每条指令的功能强，优点是汇编程序设计容易些，但计算机控制器的实现困难多，很多指令被使用的机会并不多。指令字长指一条指令中包含的二进制码位数。指令字长选取原则

3、：(1)长度尽可能短，以节省存储空间和提高处理速度(2)指令中各信息位利用率尽可能高。指令字长常见结构：(1)定长指令字结构：指令系统的所有指令长度相等。特点：结构简单，通常取：指令字长=机器字长。(2)变长指令字结构：各种指令长度不等，如半字长、单字长、双字长等等。特点：结构灵活，能充分利用指令信息位，但指令的分析复杂。操作码字段地址码字段指令的一般格式：7.1机器指令操作码：表示指令的操作性质，即指令要完成的功能。地址码：指出操作数的地址，即指令操作对象所在的位置。指令地址码字段的格式通常按给出的操作数地址的个数进行安排

4、。常用的有以下格式。1、三地址指令操作码A1A2A3(A1)OP(A2)→A37.1.1地址码字段（）指令中的三个地址，既可以是内存地址，也可以是通用寄存器号，根据操作数所处位置有：存储器—存储器型（SS型）指令寄存器—寄存器型（RR型）指令存储器—寄存器型（SR型）指令3、一地址指令操作码A(ACC)OP(A)→ACC2、二地址指令操作码A1A2(A1)OP(A2)→A14、零地址指令操作码适用于控制类指令或堆栈结构计算机，(SP)OP(SP+1)→SP+1为了表示不同功能的指令，指令格式中为每一条指令都要安排一个唯一的操

5、作码。操作码字段位数选取原则：应能表示指令系统中的全部指令。7.1.2操作码字段常用操作码格式：1、定长操作码指令系统中所有指令的操作码位数一致。特点：译码结构简单，译码时间短。常用于字长较长的大、中型机。2、可变长操作码指令系统中各种指令的操作码位数不一致。特点：可充分利用指令信息位，有效地压缩操作码的平均长度。操作码的扩展方法思想：当指令总长度不变，且多种地址码结构混合使用时，可使用地址码个数较少的指令空出的地址码部分，来增加操作码的位数。举例：下图为可扩展操作码的扩展过程示意图151211650OPA1A2111100

6、0000A11111000001A1﹕﹕﹕1111111110A110位操作码？条一地址指令0000A1A20001A1A2﹕﹕﹕1110A1A24位操作码？条二地址指令11111111110000001111111111000001﹕﹕﹕111111111111111116位操作码？条零地址指令总结：二地址格式的指令操作码每减少一种，就可多构成2n（n为操作数地址码的长度）种一地址指令操作码，以此类推。例：假设指令字长为16位，操作数地址码为6位，指令有零地址、一地址、二地址三种格式（1）设操作码固定，若零地址指令有P种，

7、一地址指令有Q种，则二地址指令最多有几种？（2）若采用扩展操作码技术，若二地址指令有X种，零地址指令有Y种，则一地址指令最多有几种？7.2.1操作数类型地址：指令中为了获得操作数，可看作无符号整数。数字：包括定点数、浮点数和十进制数。字符：包括单字符、字符串和文本。逻辑数：逻辑数形式上与数值数据无区别，但逻辑数n位间无数值和位权关系，运算时按位进行。7.2操作数类型和操作类型1、数据传送指令格式：MOV目的操作数，源操作数包括寄存器与寄存器、寄存器与存储单元、存储单元与存储单元。2、算术逻辑运算包括定点算术运算、浮点算术运算

8、、逻辑运算。它的操作结果一般会影响标志寄存器中的状态标志位，如ZF、CF、SF、OF、AF、PF等。7.2.2操作类型（指令类型）4、程序转移无条件转移条件转移子程序调用与返回中断及中断指令3、移位操作包括算术移位、逻辑移位和循环移位。6、其它包括停机指令、空操作指令、开/关中断指令等。5