微机原理及应用-＞指令系统概述

最新推荐文章于 2024-12-06 13:09:13 发布

oasis1500

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分类专栏：微机原理及应用

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_45379724/article/details/109921939

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本文详细介绍了微机原理中的指令系统，包括指令系统的基本概念、指令格式、操作数类型以及寻址方式。内容涵盖指令中的操作数（立即数、寄存器和存储器操作数）、寻址方式（立即寻址、寄存器寻址、存储器寻址）以及各种寻址方式的实例分析。此外，文章还讨论了数据传送指令、堆栈操作指令、交换指令、查表指令、字位扩展指令和地址传送指令，并举例说明了这些指令的使用和功能。

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指令系统

指令系统

指令系统

有关指令系统的基本概念
对操作数的寻址方式
六大类指令的操作原理

还有指令字长和机器字长

$\left\{\begin{array}{l}\text { 操作码的含义 } \\ \text { 指令对操作数的要求 } \\ \text { 指令执行的结果 }\end{array}\right.$

指令系统基本概念

指令及指令系统
指令的格式
指令中的操作教
指令字长与机器字长

指令与指令系统

指令:控制计算机完成某种操作的命令

机器指令和汇编指令是一一对应的

指令系统：处理器所能识别的所有指令的集合

一个CPU能识别的指令是有限的，可能不完全相同
一种CPU能识别的指令的集合叫做指令系统

指令的兼容性:同一系列机的指令都是兼容的。

自底向上兼容，前提是和Intel兼容，架构一样

一条指令应包含的信息：运算数据的来源、运算结果的去向、执行的操作

指令格式

在这里插入图片描述

操作码也叫指令码，就是功能，这里中括号表示可选，和之后指令里的中括号不一样
操作对象叫操作数，可能是运算对象，也可能是运算对象存放的地址
前面是目标操作数，运算结果去向，另外一个源操作数是运算数据来源，对象
加法需要两个运算对象，但结果一定放在目标操作数里头，目标操作数一定是个地址

$\left\{\begin{array}{l}\text { 零操作数指令 : 操作码 } \\ \text { 单操作数指令 : 操作码操作数 } \\ \text { 双操作数指令 : 操作码操作数，操作数 } \\ \text { 多操作数指令 : 三操作数及以上 }\end{array}\right.$

根据刚刚中括号可有可无的划分
零操作数指令中，执行对象固定，因此隐藏了
多操作数指令只有大型机才有

指令中的操作数

在这里插入图片描述

程序在硬盘中，经过编译链接存放，运行时一定放在内存里，导入内存时包括指令和运算数据，，存在某一单元地址
内存也就成为了指令操作数的一种表现形式
寄存器我们不知道地址，但是有名字，面向程序员开放，具体地址操作系统知道就行了
内存操作数和寄存器操作数，一旦出现就表示运算数据的存放地址
目标操作数一定要有地址含义

立即数操作数

立即教本身是参加操作的数据，可以是8位或16位，只能作为源操作教。

MOV是将源操作数送到目标地址，8位16位都行，但是要符合长度

例 :
MOV AX, 1234H
MOV BL, 22H
立即数无法作为目标操作数
立即数可以是无符号或带符号数，数值符合其取值范围

寄存器操作数

参加运算的数存放在指令给出的寄存器中，可以是16 位或8位。
例 :
MOV AX, BX
MOV DL, CH

寄存器在CPU里，作为三种操作数运行最快

存储器操作数

参加运算的数存放在存储器的某一个或某两个单元中
表现形式: [ ]
中括号内容表示操作数在内存中的偏移地址

指令的操作数出现[ ], 表示要寻址的数在内存中。
存储器操作数环节更多，内存单元也很多，所以很慢
只要有[]就说明是在内存的某个地方。在内存的地址就是括号里的内容

例如
MOV AL, [1200H]
MOV AX, [1200H]
在这里插入图片描述

1200H里边是个8位二进制，也就是一个字节，送到AL刚好，但是送到AX就不够了，需要一个字，MOV就会送到低AL后，再找下一个1201H单元去存在AH部分。

三种类型操作数的比较

立即教:

由指令直接给出，是常数性质
无地址含义，只表示运算的数据 → 不能作为目标操作数

常数也可以有不同含义，例如门牌号的1200和存折里的1200
也有可能是字符，但本质上还是常数

奇存器操作教

表示运算的数据存放在寄存器中
多数情况下，寄存器操作数指通用寄存器
在三类操作数中所需运行时间最短

快因为就在CPU中
控制寄存器不会在指令中直接出现
段寄存器也有些限制，一般都指通用寄存器

存储器操作教

表示运算的数据存放在内存
指令中 [ ] 里是数据所在单元的偏移地址

到底在几个单元取决于另一个操作数的字长（如上一个例子MOV AL, [1200H]和MOV AX, [1200H]，方框里都是1字节）

在三类操作数中所需运行时间最长。

它最慢，内存很大，和指令代码不在同一个区域

寻址方式（相当重点）

寻找操作数所在地址的方法
操作数在哪里？？
源操作数:运算数据的来源
目标操作数:运算结果的去向或者另一个运算数据

上面的三种操作数，就大致对应了三类寻址方式

操作数可能的来源或运算结果可能的去处:

由指令直接给出
寄存器
内存单元

寻找操作教所在地址的方法可以有三种大类型

指令直接给出的方式
存放于寄存器中的寻址方式
存放于存储器中的寻址方式

指令直接给出的方式（运算对象由指令直接给出）
存放于寄存器中的寻址方式
存放于存储器中的寻址方式
隐含给出方式

立即寻址

给出立即数，立刻导出，不可能作为目标操作数，仅用于源操作数，因为我们之前说过源操作数要有一个返回的地址，决定指令执行完毕的位置
因为直接给出，所以在编译的时候就会和指令一起被放在内存的CS也就是代码段，指令执行时，它就会被拿出来送过目标地址，可以是8位或16位有符号数或无符号数
但实际应用很少，因为操作起来要赋值的东西太多了

立即寻址仅适合于源操作数。即源操作数是参加操作的数据本身
由指令直接给出运算的数据（操作数是立即数）。为常数形式或字符形式。
立即数只表示运算的数据，无地址含义;

例如MOV AX, 1200H
在这里插入图片描述