组成原理（十一）：指令系统
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
-
指令的一般格式：
-
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
-
-
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
-
-
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
- 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
- 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
- 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
- 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)
- 算术逻辑操作：加减乘除等
- 移位操作：
- 算术移位
- 逻辑移位
- 循环移位（进位和不进位）
- 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
- 顺序寻址：
(PC)+1—>PC - 跳跃寻址：
由主存中存储的JMP转移指令给出 - 示意图：
4.2 数据寻址
指令格式如下：
寻址方式如下：
-
立即寻址
-
直接寻址
-
隐含寻址
-
间址寻址
-
寄存器直接寻址
-
寄存器间接寻址
-
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
- 使用专属寄存器
-
变址寻址：IX
-
相对寻址
-
堆栈寻址
5.RISC和CISC
-
RISC：精简指令集计算机
-
CISC：复杂指令集计算机
-
RISC和CISC比较