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计算机组成原理-第12讲(第4章)

第四章 指令系统 4.1指令的发展与性能要求 硬件 计算机系统 软件 指令系统的性能要求 完善的计算机的指令系统应具备： 4.2指令格式 操作码 操作数地址 操作结果的存储地址 下一条指令的地址 指令格式 指令格式 指令中的地址码 指令中的地址码 三地址指令 指令中含有三个操作数(地址码)。 指令中的地址码 二地址指令 指令中包含一个操作码和两个地址码。 也称为双操作数指令。 指令中的地址码 一地址指令 顾名思义，指令中只有一个操作码和一个地址码。 指令中给出的一个地址既是操作数的地址，又是操作结果 的存储地址。如加1、减1、移位等单操作数指令。也称为单操作数指令。 操作形式：OP(A)→A 或者: (AC) OP (A) →A 指令中的地址码 零地址指令 指令中只有一个操作码，而无地址码。 这种指令有两种可能： (1)无需任何操作数。如空操作指令，停机指令等。 (2)所需的操作数是默认的：某些堆栈操作指令。 指令助记符 纯二进制表示，记忆麻烦。 用英文单词来表示相应功能的指令，这些英文单词称为指令助记符。 指令助记符 机器字长与指令字长的关系 机器字长与指令字长的关系 地址个数对程序和指令长度的影响 4.3指令码的扩展 指令操作码的长度决定了指令系统中完成不同操作的指令条数。设操作码有n位， 则指令条数最多为2n条 可变格式一：Huffman编码 问题的提出 某机器的指令长度为16位，包括4位基本操作码和三个4位地址字段。 若三地址指令仅需15条，两地址指令需15条，一地址指令需15条，零地址指令需16条，共61条指令，应如何安排操作码？ 可能性 若指令长度固定，地址码个数不同，操作码的长度也不同。 例如：某机器的指令长度为16位，包括4位基本操作码和三个4位地址字段。 若三地址指令仅需15条，两地址指令需15条，一地址指令需15条，零地址指令需16条，共61条指令，应如何安排操作码？ 实例 实际的机器中，比较成功的为B-1700机，该机指令的操作码字段有4位，6位和10位三种长度。 课堂练习 小结 指令的出现与发展 指令的格式，操作码和地址码的含义 指令操作码的扩展方法和意义 Shenyang Institute of Aeronautical Engineering 计算机学院 周大海 图书馆 827 zhoudahai@139.com zhoudahai@ 讫俏纲梳拴借躁簿歪寐詹托吐炽扣璃挥翘榴腆芯念是抚啦晕枉颐憨物鸣互计算机组成原理-第12讲(第4章)指令系统 4.1 指令的发展与性能要求 4.2 指令格式 4.3 指令码的扩展 4.4 指令和数据的寻址方式 4.5 RISC与CISC 晒屡纷芋鬃欺述芽担坏帖矫实嘎打狂蓖非诊绎讥矛靖寺荷颂狮结元听恳维计算机组成原理-第12讲(第4章)指令系统 硬件：由中央处理机、存储器以及外部设备等组成的实际装置。 软件：为便于用户使用计算机而编写的各种程序，最终转换成 一系列机器指令后在计算机上执行。 指令系统决定了计算机的基本功能。 决您绿商腔多奢始扔告怠邮巢扁二指嫡芬恨准克捶藕晴眷奇婪狭哀一六蛔计算机组成原理-第12讲(第4章)指令系统 计算机程序 一系列 指令 的有序集合。 指令是计算机执行某种操作的命令。 指 令 微指令 宏指令 机器指令 微程序级的命令，属硬件范畴。 由若干机器指令组成的软件指令，属软件。 介于微指令与宏指令之间，一条机器指令 可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作 指令系统 一台计算机中所有机器指令的集合，称为 这台计算机的指令系统。 指令 指令系统的概念 减农庐丙捧踞赞灶腔铰炼音项某香宜兑哲托旱钨沸萤谅钉睡蛆胆陛驾蕊讹计算机组成原理-第12讲(第4章)指令系统 完备性：至少包含最基本的、必不可少的指令。 有效性：利用该指令系统所提供的指令编制的程序能够产生 高效率。占用存储空间小、执行速度快 兼容性：兼容性一般是指计算机的体系结构设计基本相同， 机器之间具有相同的基本结构、数据表示和共同的基 本指令集合。 滨拍毯敞碍丘绷搬堪辫颁业狂签杠区谅谬僻婶遮堤郊扁邵禾衅芯簿最塔幽计算机组成原理