【计算机组成原理·考研】指令系统/指令集

• 指令系统是指一台计算机的所有指令的集合。
• 指令系统是指令集体系结构(ISA)中最核心的部分。

ISA完整定义了软件与硬件之间的接口，内容主要包括：指令格式、数据类型及格式、操作数的存放方式、程序可访问的寄存器的个数、位数、编号以及存储空间的大小和编址方式，还包括寻址方式、指令执行过程的控制方式等。但是其并没有规定CPU的时钟周期或者加法器的进位方式等等，因为这些属于计算机硬件设计的范畴。

1.指令的基本格式

一条指令就是机器语言的一个语句，它是一组有意义的二进制代码。

1.1 指令结构

• 一条指令主要包括操作码和地址码字段。
• 操作码用于指明该条指令执行什么样性质的操作，是识别指令、了解指令功能、区分操作数内容的组成和使用方法的关键信息。比如：是算术加法运算还是算术减法运算、是程序转移还是程序返回…
• 地址码指出被操作的指令或数据的地址。比如：参与运算的一个或多个操作数的地址、运算结果的保持地址、程序的转移地址、被调用的子程序的入口地址…

1.2 特点

• 指令长度 = 一条指令所包含的二进制代码的位数。
• 指令字长取决于操作码的长度、操作数地址的个数、操作数地址的长度。
• 指令字长与机器字长无关。
• 指令字长 = 机器指令的指令称为单字长指令；指令字长 = 机器指令 / 2的指令称为半字长指令；指令字长 = 2 × 机器指令的指令称为双字长指令。
• 定长指令字结构中，所有指令长度相等，带来的好处是执行速度快、控制简单。
• 变长指令字结构中，各种指令