文档介绍：第5章指令系统
指令系统的发展
指令格式
数据表示
(编址方式)
指令类型
指令系统的兼容性(略)
RISC和CISC(略)
指令系统举例(略)
机器语言、汇编语言和高级语言(略)
dae_meng
学习目的
1. 了解指令格式、数据表示。
2. 掌握不同寻址方式(编址方式)中部件之间的动作关系,可能的时间分配。
3. 了解指令类型、指令系统的兼容性和精简指令系统计算机(RISC)、复杂指令系统计算机(CISC)的有关概念、特性等。
dae_meng
本章重难点
1、指令系统的定义、作用
2、指令格式
3、寻址方式
dae_meng
指令系统的发展
计算机系统: 硬件(hardware)+软件(software)
硬件: 中央处理机(CPU)、存储器、外部设备
软件: 程序(最终转换成一系列机器指令后在计算机上执
行)
指令系统的定义:一台计算机能直接识别并执行的机器指
令的集合。
指令系统的作用:指令系统是硬件设计的任务书,是软件设
计的基础,与计算机的性能有密切关系。
dae_meng
1. 20世纪50年代和60年代早期:
指令系统一般只有定点加减、逻辑运算、数据传送和转移等十几至几十条最基本的指令,而且寻址方式简单。
、后期:
除了具有以上最基本的指令以外,还设置了乘除法运算指令、浮点运算指令、十进制运算指令以及字符串处理指令等,指令数多达一、二百条,寻址方式也趋于多样化。
3. 60年代出现了系列(series)计算机。
原因:为了继承已有的软件,减少软件的开发费用.
系列计算机:是指基本指令系统相同,基本体系结构相同的一系列计算机。
如IBM370系列,VAX—11系列,IBMPC(XT/AT/286/386/486/Pentium)微机系列等。
优点:在旧机种上运行各种软件可以不加任何修改地在新机种上运行。(向下兼容)
dae_meng
随着VLSI技术的发展,硬件结构越来越复杂,所支持的指令系统也趋于多用途、强功能化。
指令系统的改进是围绕着缩小指令与高级语言的语义差异以及有利于操作系统的优化而进行的。
CISC(复杂指令系统计算机)的问题:
(1)设计周期长,正确性难以保证且不易维护等;
(2) 需要大量硬件支持的大多数较复杂的指令却利用率很低,造成硬件资源的极大浪费。
为了解决这个问题,在70年代末人们提出了便于VLSI实现的精简指令系统计算机,简称RISC(精简指令系统计算机)。
plex instruction puter
RISC: reduced instruction puter
dae_meng
指令格式
计算机的指令格式与机器的字长、存储器的容量及指令的功能都有很大的关系。
设计指令格式的要求:
(1)使指令能给出足够的信息
(2)其长度又尽可能地与机器的字长相匹配,以便节省存储空间,缩短取指时间,提高机器的性能。
dae_meng
前述的四个地址信息在地址码字段中明显给出。
格式:
含义: (A1)OP(A2)A3
(A4)=下一条将要执行指令的地址
说明: (Ai)表示存放在一地址Ai中的内容
优点:直观,下条指令的地址明显,不适合转移指令
缺点:指令太长,因为直接给出了后继指令地址,程序不能根据操作结果灵活转移,这种格式不切实际。
OP A1 A2 A3 A4
dae_meng