组成原理（十一）：指令系统

目录

• 学习重点
• 1.机器指令
• 2.操作数
• 3.操作类型
• 4.寻址方式
  • 4.1 指令寻址
  • 4.2 数据寻址
• 5.RISC和CISC

学习重点

• 机器指令
  • 操作码
  • 地址码
• 操作数
  • 类型
  • 存储方式
• 操作类型
• 寻址方式（10种）
• RISC和CISC

1.机器指令

1. 指令的一般格式：
   

2. 操作码：

   • 长度不可变

   • 长度可变

   • 操作码扩展技术：保留码点
     

     保留的码点是（1111），若增加一个码点（1110），则最多增加16个地址
     原则：短操作码一定不能是长操作码的前缀！！

   • 指令编码：

     • 常用的指令用短操作码
     • 不常用的指令用长操作码

3. 地址码：

   • 四地址：
     

     • 四次访存：取指令，取操作数1，取操作数2，保留结果
     • 用PC代替A4—>三地址

   • 三地址：
     

   用ACC代替A3—>二地址

   • 二地址：
     

   用ACC代替其中一个操作数（A1或A2）—>一地址

   • 一地址：
     

   • 零地址：没有地址码，不访存，如CLA

4. 指令字长取决于：

   • 操作码长度
   • 操作数地址的长度
   • 操作数地址个数

2.操作数

1. 类型
   • 地址：无符号整数
   • 数字：定点，浮点，十进制
   • 字符：ASCII码
   • 逻辑数：逻辑运算
2. 数据在存储器中存放顺序：
   • 大端大尾：大的放在字的后面
   • 小端小尾：小的放在字的后面
3. 数据在存储器中存放方式：

   • 从任意位置开始：可能会跨存储器字访问
     

     • 节约空间

   • 从字的开始位置存放： 浪费空间
     

   • 边界对准：
     

     • 上面两种方式的折中
     • 地址起始位置是数据长度的整数倍
       • 字节：0,1,2,3....
       • 半字(2字节)：0,2,4,6,8....
       • 字(4字节)：0,4,8,12....

3.操作类型

1. 数据传送：
   • 存储器—>寄存器（LOAD)
   • 寄存器—>存储器（STORE）
   • 存储器—>存储器（MOVE）
   • 寄存器—>寄存器（MOVE)
2. 算术逻辑操作：加减乘除等
3. 移位操作：
   • 算术移位
   • 逻辑移位
   • 循环移位（进位和不进位）
4. 转移操作：
   • 无条件转移：JMP
   • 条件转移
     • 结果为0转：JZ
     • 结果溢出转：JO
     • 结果进位转：JC
     • 跳过指令：SKP
   • 调用和返回
     CALL，RETURN
   • 陷阱(Trap)：意外事故中断
     • 不提供用户使用，出现事故时CPU调用（隐指令）
     • 提供给用户使用的陷阱指令
   • 输入输出，IO指令 ：IN/OUT
     • 并不是每一个指令集都有
     • IO统一编制则没有该指令

4.寻址方式

寻址：确定本条指令操作数地址，或者下一条指令的指令地址

4.1 指令寻址

1. 顺序寻址：
   (PC)+1—>PC
2. 跳跃寻址：
   由主存中存储的JMP转移指令给出
3. 示意图：
   

4.2 数据寻址

指令格式如下：

寻址方式如下：

1. 立即寻址
   

2. 直接寻址
   

3. 隐含寻址
   

4. 间址寻址
   

5. 寄存器直接寻址
   

6. 寄存器间接寻址
   

7. 基址寻址

   • 使用专属寄存器
     
     BR不可变，A可变
   • 使用通用寄存器
     
     R0不可变，A可变

8. 变址寻址：IX
   

9. 相对寻址
   

10. 堆栈寻址
    

5.RISC和CISC

1. RISC：精简指令集计算机
   

2. CISC：复杂指令集计算机
   

3. RISC和CISC比较