第9讲_指令格式

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1、计算机组成原理PrinciplesofComputerOrganization广义双语教学课程http://211.64.192.109/skyclass25/青岛理工大学校级精品课程http://jx.qtech.edu.cn/ec/C84/1盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn第5章指令系统指令格式InstructionFormats寻址方式Addressingmodes指令系统的设计方法Chapter5InstructionSetsRISCAninstructionset,orinstructionsetarchitecture

2、(ISA),isthepartofthecomputerarchitecturerelatedtoprogramming,includingthenativedatatypes,instructions,registers,addressingmodes,memoryarchitecture,interruptandexceptionhandling,andexternalI/O.2盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn指示计算机完成某一特定操作的最基本的命令称为计算机的“指令”Instruction。指令是计算机硬件能直接识别并执行的

3、命令，是用机器语言编写程序的基础工具。一条指令能完成某种基本操作，一台计算机有几十条到几百条不同的指令。一台计算机的指令格式及其所有指令的集合称为该计算机的指令系统。指令系统表征着计算机的基本功能，是程序设计者看到的机器的主要属性和软、硬件的主要交界面。指令系统的设计主要包括操作类型、操作内容和指令格式的设计。§5.2指令格式InstructionFormats3盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn§5.2.1指令的一般格式计算机是通过执行指令来处理各种数据的，为了指出数据的来源、操作结果的去向及所执行的操作，一条指令应包含下列信息：

4、(1)操作的性质及功能。(2)操作数(Operands)的地址(Address)。(3)操作结果的地址。(4)下一条指令的地址。以上信息可以归纳为两类：一是表示该指令要完成的操作，每种操作都用一个二进制形式的代码表示，称为操作码（OperationCode)，操作码一般位于指令字的前部。二是描述操作数或下条指令的地址，称为地址码(AddressCode)。4盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn指令的基本格式：操作码地址码指令中的地址码字段用来指出参与操作的操作数的地址，地址码的位数决定能够直接访问的存储空间范围。指令操作码的长度（二进

5、制位数）决定了指令系统中完成不同操作的指令条数。指令是用来表示控制信息的一组二进制形式的代码，它应包含与自动进行某个基本信息处理操作有关的内容。指令格式InstructionFormats5盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn指令的地址结构地址结构是指在指令中给出几个地址。根据地址码中所给出的地址个数，可有几种不同的指令格式：(1)三地址指令Three-AddressInstruction格式：OPCODEA1A2A3其中：OPCODE—操作码，A1—第一操作数地址，A2—第二操作数地址，A3—操作结果的存贮地址。其操作表达式为：（A

6、1）OP（A2）→A3(2)两地址指令Two-AddressInstruction格式：OPCODEA1A2其操作表达式为：（A1）OP（A2）→A1目的操作数源操作数6盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn(3)一地址指令One-AddressInstruction格式：OPCODEA一地址指令常被称为“单操作数指令”，实际上它有两种情况。一是参与操作的只有一个操作数，在对地址A所指定的操作数执行OPCODE规定的操作后，产生的结果仍存回到该地址中。例如，加1、减1、求反、(移位)等都是单操作数指令。二是参与操作的有两个操作数，其中一

7、个是隐含的。例如，一些对两个操作数进行算术逻辑运算的指令也采用这种格式。此时，另一个操作数（目的操作数）隐含在累加器中，指令执行后目的操作数为操作结果取代。又如，堆栈操作指令也是有2个操作数的一地址指令，在指令中给出了一个操作数地址，另一个操作数隐含在栈顶。7盛建伦jlsheng@qtech.edu.cn(4)零地址指令Zero-AddressInstruction格式：OPCODE指令中只有操作码，没有操作数，所以也称无操作数指令。零地址格式的指令有两种情况：①无需任何操作数。如空操作指令，停机指令等。②操作数的地址是隐含的。(5)多地址指令

8、某些计算机设置有一些功能很强的、用于实现成批数据处理的指令。如字符串处理指令，向量、矩阵运算指令等。为了描述一批数据，指令中需要多个地址来指出数据存放