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文档介绍：第4章指令系统
7/17/2018
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主要内容
指令系统基本概念
指令格式
寻址方式
典型指令类型
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指令系统基本概念
指令、指令系统、程序
机器指令的特点
CISC和RISC
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指令概念
指令与机器指令
指令就是要计算机执行某种操作的命令。
机器指令(指令):介于微指令与宏指令之间,每条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算。
指令系统
一台计算机中所有机器指令的集合,它是表征一台计算机性能的重要因素,其格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构,也直接影响到系统软件,影响到机器的适用范围。
程序
计算机的程序是由一系列的指令组成的。
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机器指令的特点
机器指令是面向机器的计算机语言
机器指令与汇编语言
系列计算机
指基本指令系统相同、基本体系结构相同的一系列计算机
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CISC:复杂指令系统计算机
指令系统中的指令数多
指令功能全
寻址方式丰富
指令格式多样
占指令总数20%的指令使用频率达80%
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指令格式
指令字:操作码字段+地址码字段
操作码:表示指令的操作性质(唯一性/无二义性)
固定长度操作码:便于译码,扩展性差
可变长度操作码:能缩短指令平均长度
地址码:反映操作数地址或操作数
零地址、一地址、二地址、三地址
指令长度
指令字长度指一个指令字中包含二进制代码的位数
机器字长是指计算机能处理的二进制数据的位数
机器字长通常与主存单元的位数一致
固定长度:取指快、译码简单。
半字长、单字长、双字长、多字长
可变长度:可提高编码效率
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(2) 用4位代码对10条常用指令进行编码,用8位代码对90条不常用代码进行编码,即
0000 指令0的操作码
0001 指令1的操作码
…
1000 指令8的操作码
1001 指令9的操作码
10100000 指令10的操作码
10100001 指令11的操作码
…
11101001 指令99的操作码
指令操作码的平均长度为
4×90% + 8×10% = 。
例1 设某台计算机有100条指令,(1) 采用固定长度操作码编码,试设计其操作码的编码。(2) 假如这100条指令中有10条指令的使用概率达到90%,其余90条指令的使用概率为10%。试采用不等长编码设计操作码。
解:
(1) 采用固定长度操作码编码时,需要7位操作码。取其中的100个代码作为指令操作码,可以用0000000到1100011之间的代码代表100条指令,即
0000000 指令0的操作码
0000001 指令1的操作码
…
1100011 指令99的操作码
剩下从1100100到1111111共28个代码可用于增加新指令,每条指令的操作码的长度都是7。
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