计算机组成原理17-指令系统

《计算机组成原理17-指令系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、林楠办公室：211办公电话：0371-63888959电子邮件：linnan@zzu.edu.cn《计算机组成原理》第七章指令系统软件硬件逻辑功能：计算0+1机器指令：0010001汇编语言：ADDr1,r2软件硬件计算机系统包括硬件和软件两大组成部分。硬件：指构成计算机的CPU、主存、外设等物理装置。软件：系统软件和各种用户应用软件。指令：CPU中控制器发布的操作命令。指令系统：一台计算机所能执行的全部指令的集合。一台特定的计算机只能执行自己指令系统中的指令。因此，指令系统就是计算机的机器语言。软硬件分工就在：指令

2、系统程序员在指令系统上设计系统软件，不需要关心硬件设计。硬件设计去实现指令系统的操作，所以要了解指令的结构。Review:指令系统指令：CPU中控制器发布的操作命令。指令格式：一条指令应完成以下功能：执行什么操作？（操作码）操作数到哪里去取？结果送到哪里？（地址码）为了使程序自动执行还应该指出下一条指令的地址。操作码地址码MOVr，mADDr1，r2指令的操作码：用于指明本条指令的操作功能。例如：算术加、减，逻辑与、或，读、写内存，读、写外设……指令的地址码：用于给出被操作数的地址。包括：参加运算的一或多个操作数地址

3、，运算结果的保存地址……Review:指令格式3）栈指针SP2）存储单元地址1）寄存器号操作数存放的存储结构操作数地址1）CPU寄存器组寄存器号2）内存存储单元地址3）栈（内存中）栈指针4）Cache、辅存不考虑444数据存储的物理结构与存取方式Review:指令格式Review:指令格式操作码地址码指令格式小结：固定长度（IBM/PC）扩展长度（PDP-11）交叉安排（NOVA）四地址三地址二地址单地址零地址三种方案按操作数个数划分第七章指令系统7.1、指令系统概述7.2、指令的格式7.2.1、地址码结构7.2.2

4、、操作码结构7.3、指令的寻址方式7.4、指令的类型与功能操作码地址码MOVr，mADDr1，r2PC程序计数器（PC）+1→PC寻址下一条要执行的指令地址本条指令中的操作数地址指令寻址1)顺序(PC)+1PC2)跳跃由转移指令指出(JMP)LDA1000ADD1001DEC1200JMP7LDA2000SUB2001INCSTA2500LDA1100...0123456789PC+1指令地址寻址方式指令地址指令顺序寻址1顺序寻址2顺序寻址3跳跃寻址7顺序寻址87.3、指令的寻址方式第七章指令系统7.1、指令系统概述

5、7.2、指令的格式7.2.1、地址码结构7.2.2、操作码结构7.3、指令的寻址方式7.4、指令的类型与功能操作码地址码MOVr，mADDr1，r2PC程序计数器（PC）+1→PC寻址寻址下一条要执行的指令地址本条指令中的操作数地址7.3、指令的寻址方式从硬件角度来说，研究各种寻址方式的主要目的是：1）扩大寻址空间2）为编程提供方便究竟设置哪些寻址方式，取决于寻址方式能否为编程提供方便。常见寻址方式：1）立即寻址2）直接寻址3）寄存器直接寻址4）隐含寻址5）间接寻址6）寄存器间接寻址7）相对寻址8）基址寻址9）变址寻

6、址10）堆栈寻址7.3、指令的寻址方式1）立即寻址（操作数在指令中）立即寻址是一种特殊的寻址方式，指令中操作码后不是操作数地址，而是操作数本身，这样的数称为立即数。操作码特点：在取指令时，操作码和操作数同时取出；指令执行过程中不访问存储器，提高了指令的执行速度；但是，立即数的位数限制了数的表示范围。用于：设置常数（地址常数、数据常数）。例如：MOVBX，2000H，BX←2000H（设置地址常数）MOVCX，100，CX←100（设置数据常数）立即数特点：不需作任何寻址运算，简单直观便于硬件实现；指令执行过程中，访问

7、一次存储器；但是，A的位数决定了操作数的寻址范围；寻找不同操作数必须通过编程改变A。用于：顺序程序设计中涉及到的单独变量或数值。例如：写出求5+7程序MOVAL,A;AL←（A）ADDAL,B;AL←（AL）+（B）MOVC,AL;HLT2）直接寻址（操作数在内存中）操作数的有效地址EA=A（A为操作数地址）操作码直接地址A主存7512操作数地址：ABC7.3、指令的寻址方式5AL寄存器123）寄存器直接寻址（操作数在寄存器中）操作数的有效地址EA=Ri（Ri为操作数地址）操作码寄存器组操作数操作数寄存器号：AX特点

8、：指令执行过程中，不需要访问内存，提高指令执行速度；寄存器号位数少，缩短指令长度。用于：操作数已在寄存器中，可直接进行操作。例如：ADDAX,BX;（AX）+（BX）→AX7.3、指令的寻址方式直接地址RiBX4）隐含寻址（操作数在累加器中）一些特殊指令的操作数地址隐含在操作码中，指令字中少了一个地址字段，可缩短指令字长。ADDA操作数主存寻址