计算机组成_第四章：指令

4.1 机器指令

        计算机系统的CPU能够直接识别并且执行的操作命令。

处理器能够执行的所有的机器指令构成的集合，称为指令集，或称为指令系统。

CISC：指令系统庞大；采用了大量使用频率很低的复杂指令而造成硬件资源浪费，不易调试维护。

RISC：指令条数少；指令长度固定，易于调试；指令执行过程访问存储器（访存）的次数少。

指令系统的性能要求

        完备性：完备性是指用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用，而不必用软件来实现。

        有效性：有效性是指利用该指令系统所编写的程序能够高效率地运行。

        规整性：规整性包括指令系统的对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性。

        兼容性：基本软件在各种机器上是可以通用的。

一、指令的一般格式

 1. 操作码：反映机器做什么操作

（1）长度固定

        用于指令字长较长的情况

(2) 长度可变

        操作码分散在指令字的不同字段中

(3) 扩展操作码技术

        操作码的位数随地址数的减少而增加

        扩展操作码技术是一种指令优化技术，即让操作码的长度随地址数的减少而增加，不同地址数的指令可以具有不同的操作码长度。

2. 地址码

        (1) 四地址

        (2) 三地址

        (3) 二地址

        (4) 一地址

        (5) 零地址        无地址码

二、指令字长

指令字长决定于

        操作码的长度

        操作数地址的长度

        操作数地址的个数

1. 指令字长 固定

        指令集中所有指令的长度都一样

        指令字长 = 存储字长

2. 指令字长 可变

        指令集中的指令的长度有多种。

        指令字长按字节的倍数变化

4.2 操作数类型

一、操作数类型

地址        无符号整数

数字        定点数 浮点数 十进制数

字符        ASCII码

逻辑数        逻辑运算

二、数据在存储器中的存放方式

数据 12345678H 的存放方式

4.3 寻址方式

寻址方式  

        确定 本条指令 的 操作数地址 或 下一条 欲执行 指令 的 指令地址

寻址方式即如何找到指令或数据的地址。  

一、指令寻址

        顺序：( PC ) + 1    ==>     PC

        跳跃：由转移指令给出下一条待执行指令的地址。

二、数据寻址

有效地址(EA)：操作数的真实地址

        由形式地址和寻址方式经过转换得到

        指令字长 = 存储字长 = 机器字长

1. 立即寻址

形式地址 A 就是操作数

         指令执行阶段不访存

        A 的位数限制了立即数的范围

2. 直接寻址

EA = A        有效地址由形式地址直接给出

         执行阶段访问一次存储器

        A 的位数决定了该指令操作数的寻址范围

        操作数的地址不易修改（必须修改A）

3. 隐含寻址

        操作数地址隐含在操作码中

       如 8086 

MOVS 指令        源操作数的地址隐含在 SI(源变址寄存器)中

                                目的操作数的地址隐含在DI(目的变址寄存器)中

        指令字中少了一个地址字段，可缩短指令字长

4. 间接寻址

        EA =（A）        有效地址由形式地址间接提供        多次访存

执行指令阶段  2 次访存 

可扩大寻址范围

便于编制程序