计算机组成原理——指令系统与CPU概念梳理

指令系统

1. 指令字指在计算机中的一个字表示的是一个指令，数据字同理
2. 计算机中的所有指令字长不一（定长32位，不定长8位的倍数），所以在存储器存放时，可能会占用多个存储单元，从存储器读出并通过总线传输时，可能分多次进行，也可能一次读多条指令。每一条指令必须包含操作码
3. 可以用硬件换取空间，减少指令字中需要指明的地址码，在不改变字长的情况下，扩大指令操作数的直接寻址范围。
4. 地址格式也可用来表示寄存器，减少访存次数。
5. 为什么要用位的扩展来确定指令操作码：。
   a) 短的操作码一定不能被用来作为长的操作码的前缀。
   b) 先确定短的操作码，那么接下来的操作码就一定不能含有短操作码，那就只有取出位中还未用作表示的作为长操作码的前缀。
   c) 数目可能不够，那就只有进行扩展来增大数目。
6. 加括号：存储介质数值；不加括号：存储介质或编码。
7. 在取址过程中，指令总是从内存单元被取到指令寄存器IR中。
8. 在直接寻址的指令字中，地址码字段直接给出主存地址；在寄存器寻址的指令字中，地址码字段直接给出寄存器编号。
9. 基址寄存器的内容由系统决定，程序执行过程中用户不可随意改变。当使用通用寄存器作为基址寄存器时，用户有权直到使用了哪个寄存器。
   中央处理器

中央处理器

1. CPU的工作过程就是周而复始的执行指令，计算机各个部分所进行的工作都是有CPU根据指令的要求来启动的

2. 指令译码器就是对操作码进行测试，从而识别出这条操作码所要求的操作。

3. 用户可见寄存器指用户可以通过程序访问的寄存器；IR、MAR、MDR是CPU内部的工作寄存器，在程序执行过程中自动赋值，程序员无法进行操作，称为用户不可见寄存器。

4. DMA工作层面是机器周期，中断工作层面是指令周期

5. 当CPU采用中断方式实现主存与I/O交换信息时，CPU在每条指