8、计算机指令集与操作详解

计算机指令集与操作详解

1. 条件指令执行

在早期，计算机只能按严格顺序逐条执行指令。为了实现更复杂的功能，需要让计算机能够执行条件分支或跳转指令，例如 BEQ Target（当零标志位设置时跳转到 Target）。

为了实现条件分支，计算机需要添加一些组件：
- 条件码寄存器（CCR）：记录每条指令执行后 ALU 的状态，并更新进位、负、零和溢出标志位。
- CCR 与控制单元之间的路径：使指令能够查询 CCR 的标志。
- 指令寄存器的地址字段与程序计数器之间的路径：让计算机能够根据 CCR 的查询结果做出响应。

CCR 各标志位的功能如下：
- C = 进位：当 n 位运算产生 n + 1 位结果时设置。例如，在 8 位计算机中，11111111 + 1 = 0000000 进位 1。
- Z = 零：如果最后一次操作结果为零，则设置该标志。
- N = 负：如果最后一次操作结果在二进制补码运算中为负，则设置该标志。
- V = 溢出：如果最后一次操作导致算术溢出，则设置该标志。为了简化，通常不实现 V 标志。

条件分支指令通过查询 CCR 的标志来决定是否跳转。例如，BCS（进位设置时跳转）指令会测试 CCR 的进位位，如果该位被设置，则跳转到指令寄存器中指定的目标地址；否则，按正常方式获取下一条指令。

分支操作可以用寄存器传输语言（RTL）表示，例如：
- 进位清除时分支（如果 CCR 中的进位位为 0，则跳转到目标地址）：

BCC target: IF [C] =