《計(jì)算機(jī)原理與操作系統(tǒng)第四章指令系統(tǒng)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《計(jì)算機(jī)原理與操作系統(tǒng)第四章指令系統(tǒng)課件（48頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

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3、式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,,,計(jì)算機(jī)組成原理,湘南學(xué)院,首頁(yè),上頁(yè),下頁(yè),退出,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,,,計(jì)算機(jī)組成原理,湘南學(xué)院,首頁(yè),上頁(yè),下頁(yè),退出,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,,,計(jì)算機(jī)組成原理,湘南學(xué)院,首頁(yè),上頁(yè),下頁(yè),退出,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,,,計(jì)算機(jī)組成原理,湘南學(xué)院,首頁(yè),上頁(yè),下頁(yè),退出,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯

4、母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,*,*,*,,,,,,,,,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,4.1,指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求,4.2,指令格式,4.3,指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,4.4,典型指令,第四章 指令系統(tǒng),4.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求第四章 指令系統(tǒng),1,2,4.1,指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求,1,、指令在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地位,（,1,）是軟件和硬件分界面的一個(gè)主要標(biāo)志,硬件設(shè)計(jì)人員采用各種手段實(shí)現(xiàn)它；,軟件設(shè)計(jì)人員則利用它編制各種各樣的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件,（,2,）是硬件設(shè)計(jì)人員和軟件設(shè)計(jì)人員之間的分界面，

5、也是他們之間溝通的橋梁。,,24.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求1、指令在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的地,2,3,4.1,指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求,2,、指令系統(tǒng)基本概念,指令：就是要計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作的命令。從計(jì)算機(jī)組成的層次結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)的指令有微指令、機(jī)器指令和宏指令之分。微指令是微程序級(jí)的命令，它屬于硬件；,宏指令：由若干條機(jī)器指令組成的軟件指令，它屬于軟件；,機(jī)器指令：介于微指令與宏指令之間，通常簡(jiǎn)稱(chēng)為指令，每一條指令可完成一個(gè)獨(dú)立的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算操作。,本章所討論的指令，是機(jī)器指令。,34.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求2、指令系統(tǒng)基本概念,3,一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，稱(chēng)為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的

6、指令系統(tǒng)。,指令系統(tǒng)是表征一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的重要因素，它的格式與功能不僅直接影響到機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，而且也直接影響到系統(tǒng)軟件，影響到機(jī)器的適用范圍,,一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，稱(chēng)為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。,4,5,4.1,指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求,3,、發(fā)展情況,復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng),CISC,。但是如此龐大的指令系統(tǒng)不但使計(jì)算機(jī)的研制周期變長(zhǎng)，難以保證正確性，不易調(diào)試維護(hù)，而且由于采用了大量使用頻率很低的復(fù)雜指令而造成硬件資源浪費(fèi)。,精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)：簡(jiǎn)稱(chēng),RISC,，人們又提出了便于,VLSI,技術(shù)實(shí)現(xiàn)的精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。,,54.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求3、發(fā)展情況,5,6

7、,4.1,指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求,4,、低級(jí)語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言關(guān)系,,,,比較內(nèi)容,,高級(jí)語(yǔ)言,,低級(jí)語(yǔ)言,,,1,,,對(duì)程序員的訓(xùn)練要求,(1),通用算法,(2),語(yǔ)言規(guī)則,(3),硬件知識(shí),,,,有,較少,不要,,,,有,較多,要,,,2,,,對(duì)機(jī)器獨(dú)立的程度,,獨(dú)立,,不獨(dú)立,,,3,,,編制程序的難易程度,,易,,難,,,4,,,編制程序所需時(shí)間,,短,,較長(zhǎng),,,5,,,程序執(zhí)行時(shí)間,,較長(zhǎng),,短,,,6,,,編譯過(guò)程中對(duì)計(jì)算機(jī)資源的要求,,多,,少,,,64.1 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能要求4、低級(jí)語(yǔ)言與高級(jí)語(yǔ)言關(guān),6,7,4.2,指令格式,影響計(jì)算機(jī)指令格式的因素,機(jī)器的字長(zhǎng),存儲(chǔ)器

8、的容量,指令的功能,指令能反映以下信息,做什么操作,如果需要操作數(shù)，從哪里取,結(jié)果送哪里,下一條指令從哪里取,所以指令格式包括兩個(gè)方面：,,,,操作碼字段,地址碼字段,74.2 指令格式影響計(jì)算機(jī)指令格式的因素操作碼字段地址碼字,7,8,4.2,指令格式,,一,、操作碼,設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)時(shí)，對(duì)指令系統(tǒng)的每一條指令都要規(guī)定一個(gè)操作碼。指令的操作碼,OP,表示該指令應(yīng)進(jìn)行什么性質(zhì)的操作，如進(jìn)行加法、減法、乘法、除法、取數(shù)、存數(shù)等等。不同的指令用操作碼字段的不同編碼來(lái)表示，每一種編碼代表一種指令。,組成操作碼字段的位數(shù)一般取決于計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)的規(guī)模。較大的指令系統(tǒng)就需要更多的位數(shù)來(lái)表示每條特定的指令。,等

9、長(zhǎng)（指令規(guī)整，譯碼簡(jiǎn)單）,例如,IBM 370,機(jī)，該機(jī)字長(zhǎng),32,位，,16,個(gè)通用寄存器,R0,～,R15,，共有,183,條指令；指令的長(zhǎng)度可以分為,16,位、,32,位和,48,位等幾種，所有指令的操作碼都是,8,位固定長(zhǎng)度。,固定長(zhǎng)度編碼的主要缺點(diǎn)是：信息的冗余極大，使程序的總長(zhǎng)度增加。,84.2 指令格式 一、操作碼,8,二、地址碼,根據(jù)一條指令中有幾個(gè)操作數(shù)地址，可將該指令稱(chēng)為幾操作數(shù)指令或幾地址指令。,三地址指令,二地址指令,單地址指令,零地址指令,操作碼（,4,位）,A1（6,位）,A2（6,位）,A3（6,位）,操作碼（,4,位）,A1（6,位）,A2（6,位）,,操作碼（

10、,4,位）,A1（6,位）,,,操作碼,,,,二、地址碼根據(jù)一條指令中有幾個(gè)操作數(shù)地址，可將該指令稱(chēng)為幾操,9,10,二、地址碼,三地址指令,指令格式如下：,,,操作碼,θ,第一操作數(shù),A1,第二操作數(shù),A2,結(jié)果,A3,功能描述：,(A1),θ,(A2)→A3,(PC) +1→PC,θ,A1,A2,A3,10二、地址碼三地址指令θA1A2A3,10,11,二、地址碼,二地址指令,其格式如下：,,操作碼,θ,第一操作數(shù),A1,第二操作數(shù),A2,,功能描述：,(A1)θ(A2)→A1,(PC)+1→PC,二地址指令在計(jì)算機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在使用時(shí)有一點(diǎn)必須注意：指令執(zhí)行之后，,A1,中原

11、存的內(nèi)容已經(jīng)被新的運(yùn)算結(jié)果替換了。,θ,A1,A2,11二、地址碼二地址指令θA1A2,11,12,二、地址碼,二地址地址根據(jù)操作數(shù)的物理位置分為：,SS,存儲(chǔ)器,-,存儲(chǔ)器類(lèi)型,RS,寄存器,-,存儲(chǔ)器類(lèi)型,RR,寄存器,-,寄存器類(lèi)型,,慢,12二、地址碼二地址地址根據(jù)操作數(shù)的物理位置分為：慢,12,13,二、地址碼,一地址指令,指令格式為：,,,操作碼,θ,第一操作數(shù),A1,功能描述：,(AC)θ(A1) →A1 (PC)+1→PC,單操作數(shù)運(yùn)算指令，如“,+1”,、“,-1”,、“求反”,指令中給出一個(gè)源操作數(shù)的地址,θ,A1,13二、地址碼一地址指令θA1,13,14,二、地址碼,零

12、地址指令,,其格式為：,,操作碼,θ,“,停機(jī)”、“空操作”、“清除”等控制類(lèi)指令。,θ,14二、地址碼零地址指令??θ,14,15,三,、指令長(zhǎng)度,概念,指令字長(zhǎng)度（一個(gè)指令字包含二進(jìn)制代碼的位數(shù)）,機(jī)器字長(zhǎng)：計(jì)算機(jī)能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。,單字長(zhǎng)指令,半字長(zhǎng)指令,雙字長(zhǎng)指令,多字長(zhǎng)指令,的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)提供足夠的地址位來(lái)解決訪問(wèn)內(nèi)存任何單元的尋址問(wèn)題 ；,缺點(diǎn)必須兩次或多次訪問(wèn)內(nèi)存以取出一整條指令，降低了,CPU,的運(yùn)算速度，又占用了更多的存儲(chǔ)空間。,15三、指令長(zhǎng)度概念,15,指令系統(tǒng)中指令采用,等長(zhǎng)指令,的優(yōu)點(diǎn)：各種指令字長(zhǎng)度是相等的，,指令字結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且指令字長(zhǎng)度是不變的,；,采

13、用,非等長(zhǎng)指令,的的優(yōu)點(diǎn)：各種指令字長(zhǎng)度隨指令功能而異，,結(jié)構(gòu)靈活，能充分利用指令長(zhǎng)度，但指令的控制較復(fù)雜,。,,指令系統(tǒng)中指令采用等長(zhǎng)指令的優(yōu)點(diǎn)：各種指令字長(zhǎng)度是相等的，指,16,17,四、指令助記符,由于硬件只能識(shí)別,1,和,0,，所以采用二進(jìn)制操作碼是必要的，但是我們用二進(jìn)制來(lái)書(shū)寫(xiě)程序卻非常麻煩。,為了便于書(shū)寫(xiě)和閱讀程序，每條指令通常用,3,個(gè)或,4,個(gè),英文縮寫(xiě)字母來(lái)表示。這種縮寫(xiě)碼叫做指令助記符,用,3,～,4,個(gè)英文字母來(lái)表示操作碼，一般為英文縮寫(xiě),不同的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，規(guī)定不一樣,必須用匯編語(yǔ)言翻譯成二進(jìn)制代碼,17四、指令助記符由于硬件只能識(shí)別1和0，所以采用二進(jìn)制操作,17,18

14、,五、指令格式舉例,8,位微型計(jì)算機(jī)的指令格式,如,8088,，字長(zhǎng),8,位，指令結(jié)構(gòu)可變,包括單字長(zhǎng)指令、雙字長(zhǎng)指令和三字長(zhǎng)指令,操作碼長(zhǎng)度固定,,PDP/11,系列機(jī)的指令格式,字長(zhǎng),16,位,單字長(zhǎng)指令,操作碼字段不固定,,18五、指令格式舉例8位微型計(jì)算機(jī)的指令格式,18,19,六,、,Pentium,指令格式,指令長(zhǎng)度可變，最短,1,個(gè)字節(jié)，最長(zhǎng),12,個(gè)字節(jié)，典型的,CISC,指令系統(tǒng),由可選前綴（,0~4,）、操作碼（,1~2,）、,一個(gè)由,mod-R/M,字節(jié)和一個(gè),SIB,（,Scale Index Base,）比例變址字節(jié)組成的地址指定器,、一個(gè)可選的位移量（,0~4,）和

15、一個(gè)可選的立即數(shù)字段（,0~4,）構(gòu)成。,19六、 Pentium指令格式指令長(zhǎng)度可變，最短1個(gè)字節(jié)，,19,20,4.4,指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,研究問(wèn)題,確定本條指令中各操作數(shù)的地址,下一條指令的地址,尋址方式是指,CPU,根據(jù)指令中給出的地址碼字段尋找相應(yīng)的操作數(shù)的方式，它與計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，而且對(duì)指令的格式和功能有很大的影響。,204.4 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式研究問(wèn)題,20,21,4.3,指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,指令的尋址方式,順序方式,PC,跳躍方式,214.3 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式指令的尋址方式,21,22,4.3,指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,操作數(shù)的尋址方式,,形成操作數(shù)有效地址的方

16、法，稱(chēng)為尋址方式。,操作數(shù)通常放在哪兒呢？,,224.3 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式操作數(shù)的尋址方式,22,23,4.3,指令和數(shù)據(jù)的尋址方式,操作數(shù)包含在指令中；,操作數(shù)包含在,CPU,的某一個(gè)內(nèi)部寄存器中；,操作數(shù)包含在主存儲(chǔ)器中；,操作數(shù)包含在,I/O,設(shè)備的端口中,根據(jù)操作數(shù)放在不同的地方，從而派生各種不同的尋址方式，往往不同的計(jì)算機(jī)具有不同的尋址方式。,234.3 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式操作數(shù)包含在指令中；,23,24,1、隱含尋址,指令中隱含著操作數(shù)的地址,如某些運(yùn)算，隱含了累加器,AC,作為源和目的寄存器,如,8086,匯編中的,STC,指令，設(shè)置標(biāo)志寄存器的,C,為,1,241、隱含尋

17、址指令中隱含著操作數(shù)的地址,24,25,2、立即尋址,立即尋址是一種特殊的尋址方式，指令中在操作碼字段后面的部分不是通常意義上的操作數(shù)地址，而是操作數(shù)本身，也就是說(shuō)數(shù)據(jù)就包含在指令中，只要取出指令，就取出了可以立即使用的操作數(shù)，因此，這樣的操作數(shù)被稱(chēng)為立即數(shù)。,指令格式：操作碼,θ,操作數(shù),A,,252、立即尋址立即尋址是一種特殊的尋址方式，指令中在操作碼,25,26,2、立即尋址,特點(diǎn)：在取指令時(shí)，操作碼和操作數(shù)被同時(shí)取出，不必再次訪問(wèn)存儲(chǔ)器，從而提高了指令的執(zhí)行速度。,但是，因?yàn)椴僮鲾?shù)是指令的一部分，不能被修改；,而且對(duì)于定 長(zhǎng)指令格式，操作數(shù)的大小將受到指令長(zhǎng)度的限制，所以這種尋址方式靈

18、活性最差,通常用于給某一寄存器或主存單元賦初值，或者用于提供一個(gè)常數(shù)。,,262、立即尋址特點(diǎn)：在取指令時(shí)，操作碼和操作數(shù)被同時(shí)取出，,26,27,3,、,直接尋址,,指令中地址碼字段給出的地址,A,就是操作數(shù)的有效地址,EA(Effective Address),，即,EA,＝,A,。,,273、直接尋址?指令中地址碼字段給出的地址A就是操作數(shù)的有,27,28,3,、,直接尋址,操作數(shù)地址是不能修改的，與程序本身所在的位置無(wú)關(guān)，所以又叫做絕對(duì)尋址方式,在早期的計(jì)算機(jī)中，主存儲(chǔ)器的容量較小，指令中地址碼的位數(shù)要求不長(zhǎng)，采用直接尋址方式簡(jiǎn)單快速，也便于硬件實(shí)現(xiàn)，因此，常被作為主要的尋址方式。,但

19、在現(xiàn)代，隨著計(jì)算機(jī)主存容量的不斷擴(kuò)大，所需的地址碼將會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)。指令中地址碼的位數(shù)將不能滿足整個(gè)主存空間尋址的要求，因此直接尋址方式受到了很大的限制。另外，在指令的執(zhí)行過(guò)程中，為了取得操作數(shù)，必須進(jìn)行訪存操作，降低了指令的執(zhí)行速度。,283、直接尋址操作數(shù)地址是不能修改的，與程序本身所在的位置,28,29,4,、,間接尋址,間接尋址意味著指令的地址碼部分給出的地址A不是操作數(shù)的地址，而是存放操作數(shù)地址的主存單元的地址，簡(jiǎn)稱(chēng)操作數(shù)地址的地址。操作數(shù)的有效地址的計(jì)算公式為：EA＝(A),294、間接尋址?間接尋址意味著指令的地址碼部分給出的地址A,29,30,4,、,間接尋址,特點(diǎn)：因?yàn)椴僮鲾?shù)的有

20、效地址在主存儲(chǔ)器中，可以被靈活的修改而不必修改指令，從而使間接尋址要比直接尋址靈活得多。但是，間接尋址在指令執(zhí)行過(guò)程中至少需要兩次訪問(wèn)主存儲(chǔ)器才能取出操作數(shù)，嚴(yán)重降低了指令執(zhí)行的速度。,,304、間接尋址特點(diǎn)：因?yàn)椴僮鲾?shù)的有效地址在主存儲(chǔ)器中，可以,30,31,5,、寄存器尋址,在指令的地址碼部分給出,CPU,內(nèi)某一通用寄存器的編號(hào)，指令的操作數(shù)存放在相應(yīng)的寄存器中，即,EA=Ri,,,,,優(yōu)點(diǎn)：,(1),由于寄存器在,CPU,的內(nèi)部，指令在執(zhí)行時(shí)從寄存器中取操作數(shù)比訪問(wèn)主存要快得多；,(2),由于寄存器的數(shù)量較少，因此寄存器編號(hào)所占位數(shù)也較少，從而可以有效減少指令的地址碼字段的長(zhǎng)度。,315

21、、寄存器尋址?? 在指令的地址碼部分給出CPU內(nèi)某一通,31,32,6,、寄存器間接尋址,為了克服間接尋址中多次訪存的缺點(diǎn)，可采用寄存器間接尋址，即將操作數(shù)放在主存儲(chǔ)器中，而操作數(shù)的地址放在某一通用寄存器中，然后在指令的地址碼部分給出該通用寄存器的編號(hào)，這時(shí)有,EA=(Ri),,,,,,,,,這種尋址方式的指令較短，并且在取指后只需一次訪存便可得到操作數(shù)，因此指令執(zhí)行速度較前述的間接尋址方式要快，也是目前在計(jì)算機(jī)中使用較為廣泛的一種尋址方式。,,326、寄存器間接尋址??為了克服間接尋址中多次訪存的缺點(diǎn)，,32,33,7,、相對(duì)尋址,由程序計(jì)數(shù)器,PC,提供基準(zhǔn)地址，而指令的地址碼部分給出相對(duì)

22、的位移量,D,，兩者相加后作為操作數(shù)的有效地址，即：,EA,＝,(PC),＋,D,。,,337、相對(duì)尋址由程序計(jì)數(shù)器PC提供基準(zhǔn)地址，而指令的地址碼,33,34,7,、相對(duì)尋址,對(duì)尋址方式使程序模塊可采用浮動(dòng)地址，編程時(shí)只要確定程序內(nèi)部操作數(shù)與指令之間的相對(duì)距離，而無(wú)需確定操作數(shù)在主存儲(chǔ)器中的絕對(duì)地址，這樣，將程序安排在主存儲(chǔ)器的任意位置都不會(huì)影響程序執(zhí)行的正確性。,347、相對(duì)尋址對(duì)尋址方式使程序模塊可采用浮動(dòng)地址，編程時(shí)只,34,35,8,、基址尋址,在基址尋址方式中，指令的地址碼部分給出偏移量D，而基準(zhǔn)地址放在基址寄存器Rb中，最后操作數(shù)的有效地址仍然是由基準(zhǔn)地址A與偏移量D相加而成，即

23、：EA＝(Rb)＋D。,用哪一個(gè)寄存器作為基址寄存器也必須在硬件設(shè)計(jì)時(shí)就事先規(guī)定，基址寄存器Rb中的內(nèi)容稱(chēng)為基準(zhǔn)地址，該值可正可負(fù)。,358、基址尋址在基址尋址方式中，指令的地址碼部分給出偏移量,35,36,8,、基址尋址,,,,,,,,基址寄存器的位數(shù)可以設(shè)置得很長(zhǎng)，從而可以在較大的存儲(chǔ)空間中尋址。,368、基址尋址,36,37,9,、變址尋址,變址尋址就是將指令的地址碼部分給出的基準(zhǔn)地址A與CPU內(nèi)某特定的變址寄存器Rx中的內(nèi)容相加，以形成操作數(shù)的有效地址，即：EA＝A＋(Rx)。,用哪一個(gè)寄存器作為變址寄存器必須在硬件設(shè)計(jì)時(shí)就事先規(guī)定，變址寄存器Rx中的內(nèi)容稱(chēng)為變址值，該值可正可負(fù)。,3

24、79、變址尋址變址尋址就是將指令的地址碼部分給出的基準(zhǔn)地址,37,38,9,、變址尋址,389、變址尋址,38,39,9,、變址尋址,變址尋址方式是一種被廣泛采用的尋址方式，最典型的應(yīng)用就是將指令的地址碼部分給出的地址,A,作為基準(zhǔn)地址，而將變址寄存器,Rx,中的內(nèi)容作為修改量。在遇到需要頻繁修改操作數(shù)地址時(shí)，無(wú)須修改指令，只要修改,Rx,中的變址值就可以了，這對(duì)于數(shù)組運(yùn)算、字符串操作等一些進(jìn)行成批數(shù)據(jù)處理的指令是很有用的。,399、變址尋址變址尋址方式是一種被廣泛采用的尋址方式，最典,39,10,、段尋址方式,微型機(jī)中采用了段尋址方式。,給定一個(gè),20,位的地址，從而有,2,20,=1 M,

25、存儲(chǔ)空間的直接尋址能力。,將整個(gè),1M,存儲(chǔ)空間以,64K,為單位劃分為若干個(gè)段。在尋址一個(gè)內(nèi)存單元時(shí)，由一個(gè)基地址再加上某些寄存器提供的,16,位偏移量來(lái)形成實(shí)際的,20,位物理地址。這個(gè)基地址就是,CPU,中的段寄存器。,在形成,20,位物理地址時(shí)，段寄存器中的,16,位數(shù)會(huì)自動(dòng)左移,4,位，然后與,16,位偏移量相加，即可形成所需的內(nèi)存地址。,,,10、段尋址方式微型機(jī)中采用了段尋址方式。,40,41,10、段尋址方式,4110、段尋址方式,41,42,4.4,典型指令,指令分類(lèi)與基本指令類(lèi)型,數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令,一般傳送指令：,MOV AX,，,BX,數(shù)據(jù)交換指令：,XCHG,堆棧操作

26、指令：,PUSH,，,POP,運(yùn)算類(lèi)指令,算術(shù)運(yùn)算指令：?加、減、乘、除以及加,1,、減,1,、比較,邏輯運(yùn)算指令：,移位指令,程序控制類(lèi)指令,程序控制類(lèi)指令用于控制程序的執(zhí)行方向，并使程序具有測(cè)試、分析與判斷的能力。,輸入和輸出指令、字符串處理指令、特權(quán)指令、其他指令,424.4 典型指令指令分類(lèi)與基本指令類(lèi)型,42,43,4.4,典型指令,基本指令系統(tǒng),P122,表,4.9,介紹,20%,和,80%,規(guī)律：,CISC,中大約有,20%,的指令使用頻率高，占據(jù)了,80%,的處理機(jī)時(shí)間，而有,80%,的不常用指令只占用處理機(jī)的,20%,時(shí)間。,VLSI,技術(shù)發(fā)展引起的問(wèn)題,VLSI,工藝要求規(guī)

27、整性，而大量復(fù)雜指令控制邏輯極其不規(guī)整，給,VLSI,工藝造成了很大的困難。,現(xiàn)在用微程序?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜指令與用簡(jiǎn)單指令組成的子程序相比，沒(méi)有多大的區(qū)別。因?yàn)楝F(xiàn)在控制存儲(chǔ)器和主存的速度差縮小。,CISC,中，通過(guò)增強(qiáng)指令系統(tǒng)的功能，簡(jiǎn)化了軟件，增加了硬件的復(fù)雜程度。然而指令復(fù)雜了，指令的執(zhí)行時(shí)間必然加長(zhǎng)，從而使整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行時(shí)間反而增加，因而在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，軟硬件的功能分配必須恰當(dāng),434.4 典型指令 基本指令系統(tǒng),43,44,4.4,典型指令,RISC,特點(diǎn)（采用流水線技術(shù)）,簡(jiǎn)單而統(tǒng)一格式的指令譯碼；,大部分指令可以單周期執(zhí)行,只有,LOAD/STORE,可以訪問(wèn)存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)單的尋址方

28、式,采用延遲轉(zhuǎn)移技術(shù),采用,LOAD,延遲技術(shù),三地址指令格式,較多的寄存器,對(duì)稱(chēng)的指令格式,444.4 典型指令 RISC,44,45,本 章 小 結(jié),,一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器指令的集合，稱(chēng)為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是表征一臺(tái)計(jì)算機(jī)性能的重要因素，它的格式與功能不僅直接影響到機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)，而且也影響到系統(tǒng)軟件。指令格式是指令字用二進(jìn)制代碼表示的結(jié)構(gòu)形式，通常由操作碼字段和地址碼字段組成。,45本 章 小 結(jié) 一臺(tái)計(jì)算機(jī)中所有機(jī)器,45,46,本 章 小 結(jié),,操作碼字段表征指令的操作特性與功能，而地址碼字段指示操作數(shù)的地址。目前多采用二地址、單地址、零地址混合方式

29、的指令格式。指令字長(zhǎng)度分為：?jiǎn)巫珠L(zhǎng)、半字長(zhǎng)、雙字長(zhǎng)三種形式。高檔微機(jī)采用,32,位長(zhǎng)度的單字長(zhǎng)形式。,46本 章 小 結(jié) 操作碼字段表征指令的,46,47,本 章 小 結(jié),形成指令地址的方式，稱(chēng)為指令尋址方式。有順序?qū)ぶ泛吞S尋址兩種，由指令計(jì)數(shù)器來(lái)跟蹤。,形成操作數(shù)地址的方式，稱(chēng)為數(shù)據(jù)尋址方式。操作數(shù)可放在專(zhuān)用寄存器、通用寄存器、內(nèi)存和指令中。數(shù)據(jù)尋址方式有隱含尋址、立即尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、相對(duì)尋址、基值尋址、變址尋址、塊尋址、段尋址等多種。按操作數(shù)的物理位置不同，有,RR,型和,RS,型。前者比后者執(zhí)行的速度快。,,,47本 章 小 結(jié)形成指令地址的方式，稱(chēng)為指令尋址方式。有順,47,48,本 章 小 結(jié),不同機(jī)器有不同的指令系統(tǒng)。一個(gè)較完善的指令系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包含數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令、算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令、邏輯運(yùn)算類(lèi)指令、程序控制類(lèi)指令、,I/O,類(lèi)指令、字符串類(lèi)指令、系統(tǒng)控制類(lèi)指令。,RISC,指令系統(tǒng)是目前計(jì)算機(jī)發(fā)展的主流，也是,CISC,指令系統(tǒng)的改進(jìn)，它的最大特點(diǎn)是：①指令條數(shù)少；②指令長(zhǎng)度固定，指令格式和尋址方式種類(lèi)少；③只有取數(shù),/,存數(shù)指令訪問(wèn)存儲(chǔ)器，其余指令的操作均在寄存器之間進(jìn)行。,,48本 章 小 結(jié) 不同機(jī)器有不同的指令系統(tǒng),48,