14、计算机指令系统详解

计算机指令系统详解

1. 立即数类型算术逻辑单元（ALU）指令

立即数 ALU 指令允许将用户数据包含在指令中，但这些指令仍需从寄存器文件（RF）中获取寄存器数据，以便与用户数据进行组合。

1.1 立即数加法指令（ADDI）

ADDI 指令将寄存器 RS 的内容与用户提供的 16 位立即数相加，并将结果返回到 RF 中的寄存器 RD。其指令格式如下：

ADDI RS, RD, Imm Value
Reg[RS] + Immediate Value -> Reg[RD]

ADDI 指令的数据路径需要四个时钟周期来执行：
1. 第一个时钟周期 ：指令内容从指令存储器传输到指令寄存器。
2. 第二个时钟周期 ：指令中的 16 位立即数被符号扩展为 32 位，同时从 RF 中获取 RS 的内容。
3. 第三个时钟周期 ：两个值在 ALU 中相加。
4. 第四个时钟周期 ：处理后的数据被写回到 RF 中地址为 RD 的寄存器。

1.2 立即数减法指令（SUBI）

SUBI 指令与 ADDI 类似，但它从 RS 的内容中减去立即数，并将结果返回到 RD。其指令格式如下：

SUBI RS, RD, Imm Value
Reg[RS] - Im