计算机组第四章指令系统.pptx

第4章 指令系统;第4章 指令系统;4.1 指令系统的发展与性能要求;1、20世纪50年代和60年代早期 指令系统一般只有定点加减、逻辑运算、数据传送和转移等十几至几十条最基本的指令，而且寻址方式简单。; 随着VLSI技术的发展，硬件结构越来越复杂，所支持的指令系统也趋于多用途、强功能化。 指令系统的改进是围绕着缩小指令与高级语言的语义差异以及有利于操作系统的优化而进行的。 ; 要评价一台计算机的指令系统，通常从以下四个方面考虑： 指令系统的完备性——常用指令齐全、编程方便。 指令系统的高效性——程序占用的内存空间少、运行速度快。 指令系统的规整性——指令和数据使用规则统一简单、易学易记。 指令系统的兼容性——同一系列的低档计算机的程序能在高档计算机上直接运行。;程序、指令、指令系统、指令格式;一、指令的一般格式;2. 地址码;（3）二地址指令;（5）零地址指令;小结;二、指令操作码的扩展技术;OP;OP;例：某机器的指令长度为16位，操作码4位，4位地址码，若三地址指令仅需13条，二地址指令需47条 ，一地址指令需15条，零地址指令需16条，共91条指令。;思考：若指令字长是16位，若零地址指令有15条、一地址指令31条、二地址指令14条、三地址指令15条。假设每个地址码需要用4位的二进制表示，该指令系统应如何编码？;三、 指令长度与字长的关系;Intel 8086指令格式：占1~6个字节;MOV AX，BX MOV AX，[BX];求指令MOV SP, BX的机器码。 求指令MOV CL, [BX+1234H]的机器码。;例： 分析指令格式的特点 ;例： 分析指令格式的特点 ;4.3 操作数类型和操作类型;;三、操作类型;3. 移位操作;（3）调用和返回;4.4 寻址方式;一、指令寻址方式;2. 跳跃寻址方式：由转移指令指出（程序的控制转移） ——条件转移 vs 无条件转移 ——相对转移 vs 绝对转移;相对转移：程序计数器PC的内容加上偏移量形成指令的目的地址;二、数据（操作数）寻址方式;2. 直接寻址：指令的形式地址直接给出有效地址，即操作数地址;3. 隐含寻址：指令中不明显给出操作数的地址，隐藏在操作码中;4. 间接寻址：指令的形式地址间接给出有效地址，即操???数地址的地址;寄存器间接寻址：指令中形式地址指的是寄存器地址 存储器间接寻址：指令中形式地址指的是存储器地址 ;;5. 寄存器寻址：指令的形式地址为寄存器地址，即操作数存放在寄存器中;6. 基址寻址：操作数地址由基址寄存器内容和指令中形式地址相加得到;7. 变址寻址：操作数地址由变址寄存器内容和指令中形式地址相加得到;8. 相对寻址：操作数地址由程序计数器PC内容和指令中形式地址相加得到; (1) 相对寻址举例;;9. 堆栈寻址;立即数寻址;例 1、某计算机的字长为16位，存储器按字编址，访内存指令格式如下图所示。 ;例2、某计算机有变址寻址、间接寻址和相对寻址等寻址方式，设当前指令的地址码部分为001AH，正在执行的指令所在地址为1F05H，正在执行的指令占2个字节，变址寄存器中的内容为23A0H。请求出 ①当执行取数指令时，如为变址寻址方式，则取出的数为 。 ②如为间接寻址，取出的数为 。 ③当执行相对转移指令时，转移地址为 。 己知存储器的部分地址及相应内容如下： ;例3、根据操作数所在位置，指出其寻址方式：操作数在寄存器中，称为（A）寻址方式；操作数地址在寄存器中，称为（B）寻址方式；操作数在指令中，称为（C）寻址方式；操作数地址在指令中，为（D）寻址方式。操作数的地址，为某一个寄存器中的内容与位移之和，则可以是（E）、（F）、（G）寻址方式。 ;4.5 RISC技术和CISC技术;选用频度高简单指令 指令长度固定、格式种类少、寻址方式少 只有 取数 / 存数 指令访存，其他指令都在寄存器之间进行 CPU中有多个通用寄存器 采用流水技术在一个机器周期内完成一条指令 采用组合逻辑实现控制器 采用高级语言优化编译程序;4.6 指令系统举例;二. SPARC的指令系统;2．SPARC的指令格式;3．各类指令的功能及寻址方式;三. 指令编码示例;2、指令编码; 九条指令的机器代码如下：;四、指令的两种表示形式;1、某计算机指令字长16位，地址码6位，指令有一地址和二地址两种格式，设共有N条(N<16)二地址指令，试问一地址指令最多可以有多少条?;1、设字长和指令长度均为24位，若指令系统可完成108种操作，且具有直接、间接（一次间址）