文档介绍：第四章指令系统
主要内容:
概述
指令格式
操作数类型
指令和数据的寻址方式
堆栈寻址方式
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一概述
指令:指示计算机执行某种操作的命令。
微指令:硬件指令
机器指令:硬件与软件的接口。
硬件的任务是执行指令。
指令的序列构成程序。
宏指令:软件指令(语句)
指令系统:一台计算机所有机器指令的集合。它代表了一台计算机的硬件功能。
复杂指令系统(CISC)
精简指令系统(RISC)
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二指令的格式
指令字:机器指令用机器字表示称为机器字,简称指令。
指令的格式:指指令字用二进制代码表示的结构形式:
操作码字段:表示指令的操作特性与功能。
地址数字段:表示参与操作的操作数的地址,含被操作数地址、操作数地址和操作结果地址。
指令的功能:根据操作码对地址码提供的操作数完成某种操作。
操作码OP 地址码A
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1、操作码的结构
设计方法:不同的指令用操作码字段的不同编码表示,操作码的位数与指令规模有关。
固定长度操作码
优点:简化硬件设计,减少译码时间。
缺点:操作码的平均长度长,需要指令字长长。
一般用于大中型机和超级小型机。
可变长度操作码
优点:根据地址码长度调整,可以压缩操作码的平均长度。
缺点:控制器的设计相对较复杂,指令的译码时间也较长。
为提高速度,一般使用频度高的指令分配短的操作码;使用频度低的指令分配长的操作码。
一般用于微、小型机。
复合型操作码
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(1)零地址指令
格式:
OP
这种指令不含操作数,有两种可能:
不需要操作数的指令;
所需操作数都是隐含指定。
2、地址码结构
根据指令中有几个操作数可分成三地址、二地址、一地址和零地址几种结构形式。
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双操作数:
(2)一地址指令
格式:
OP A
隐含约定
单操作数:
功能:
(AC) OP (A) → AC
OP (A) → A
使用隐地址可以减少指令中的地址数,简化地址结构。
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目的地址
(3)二地址指令
格式:
OP A1 A2
源地址
功能:
(A1) OP (A2) → A1
二地址指令格式中,根据操作数的物理位置可分为三类:
存储器-存储器(SS)型:参与操作的数都放在内存里。
寄存器-寄存器(RR)型:参与操作的数都放在寄存器里。
寄存器-存储器(RS)型:一个操作数在内存,一个在寄存。
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(4)三地址指令
格式:
操作数地址
OP A1 A2 A3
结果地址
功能:
(A1) OP (A2) → A3
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指令字长度:一个指令字中包含二进制代码的位数。
机器字长:计算机能直接处理的二进制数据的位数,它决定了计算机的运算精度。
根据指令字长与机器字长关系将指令分为:
单字长指令。
半字长指令。
双(多)字长指令。
一个指令系统根据指令字长可分为:
变长指令格式
固定长指令格式
指令助记符:指令代码的符号化。
不同计算机助记符规定不一样;
助记符必须转换成代码机器才可识别。
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[例1] 指令格式如下所示,其中OP为操作码,试分析指令格式的特点。
[解]:
(1)单字长二地址指令。
(2)操作码字段OP可以设计128条指令。
(3)源寄存器和目标寄存器都是通用寄存器(可分别指定16个),所以是RR型指令,两个操作数均在寄存器中。
OP
--
源寄存器
目标寄存器
15 9 7 4 3 0
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