【正文】 指令、指令系統(tǒng)和匯編程序設(shè)計 計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件指由中央處理機、存儲器以及外圍設(shè)備等組成的實際裝置。軟件是為了使用計算機而編寫的各種系統(tǒng)和用戶程序，由一系列機器指令組成。 指令是用戶使用計算機和計算機運行的最小的功能單位，一臺計算機支持（或稱使用）的全部指令構(gòu)成該計算機的指令系統(tǒng)，它對計算機本身硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和運行性能，對用戶完成程序設(shè)計的難易程度和工作效率，有非常重要的影響，必須對設(shè)計指令系統(tǒng)的工作給以足夠的重視，慎重確定。 匯編語言程序設(shè)計 機器語言 是計算機硬件能夠直接識別和運行的指令的集合，是二進制碼組成的指令，直接用機器指令設(shè)計程序是非常困難的事情，是程序設(shè)計人員難以承擔(dān)的工作。 匯編語言 大體上是對計算機機器語言的符號化處理的結(jié)果，再增加一些為方便程序設(shè)計而實現(xiàn)的擴展功能。 匯編語言至少有 2 大優(yōu)點。第一、可以用英文單詞或其縮寫形式替代二進制的指令代碼，更容易記憶和理解；第二還可以選用英文單詞來表示程序中的數(shù)據(jù)（常量、變量和語句標(biāo)號），把為這些數(shù)據(jù)分配存儲單元的任務(wù)留給匯編程序去處理，這樣的語言就達到了實用的最基本的標(biāo)準(zhǔn)。 若在此基礎(chǔ)上，在支持程序的不同結(jié)構(gòu)特性（如循環(huán)和重復(fù)執(zhí)行等結(jié)構(gòu)，子程序所用啞變元替換為真實參數(shù)）等方面提供必要的支持，用此語言設(shè)計程序就更為方便。 匯編語言程序經(jīng)匯編后翻譯為機器語言程序方可運行。 高級語言 又稱算法語言，它的實現(xiàn)思路，不再是過分地“靠攏”計算機硬件的指令系統(tǒng)，而是著重面向解決實際問題所用的算法，更多的是是為方便程序設(shè)計人員寫出自己解決問題的處理方案和解題過程的程序。目前常用的高級語言有 BASIC、 C、C++、 ,PASCAL、 JAVA、 PROLOG、 VHDL等幾百種。用這些語言設(shè)計出來的程序，通常需要經(jīng)過一個叫做編譯程序的軟件先編譯成機器語言程序，或者首先編譯成匯編程序后，再經(jīng)過匯編操作后得到機器語言程序，才能在計算機的硬件系統(tǒng)上予以執(zhí)行；也可以由一個叫做解釋執(zhí)行程序的軟件，逐條取來相應(yīng)高級語言程序的每個語句并直接控制其完成執(zhí)行過程，而不是把整個程序編譯為機器語言程序之后再一起交給硬件系統(tǒng)加以執(zhí)行。 對指令系統(tǒng)的要求 完備性 : 指令齊全，編程方便 高效性：占內(nèi)存少，運行省時 規(guī)整性：指令與運算規(guī)則統(tǒng)一 兼容性：新舊機指令軟件兼容 當(dāng)前計算機指令系統(tǒng)，從構(gòu)成的復(fù)雜和完備程度，或者說設(shè)計中追求的不同目標(biāo)區(qū)分，可分為 CISC 和 RISC 兩類： RISC（ Reduced Instruction Set Computer） ,通常稱為精簡指令系統(tǒng)的計算機，提供數(shù)目較少、格式與功能簡單、運行高效的指令，追求的是計算機控制器實現(xiàn)簡單，運行高速，更容易在單塊超大規(guī)模集成電路的芯片內(nèi)制做出來。 CISC （ Complex Instruction Set Computer） ,通常稱為復(fù)雜指令系統(tǒng)的計算機，是相對于 RISC 一詞而提出來的一種說法。其特點是：指令條數(shù)多，格式多樣，尋址方式復(fù)雜，每條指令的功能強，優(yōu)點是匯編程序設(shè)計容易些，但計算機控制器的實現(xiàn)困難多，很多指令被使用的機會較少。 匯編語言 層 操作系統(tǒng) 層 指令系統(tǒng)層 微體系結(jié)構(gòu)層 數(shù)字邏輯層 高級語言 層 應(yīng)用層 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 從圖中可以看到的計算機系統(tǒng)的 7 層結(jié)構(gòu)。 采用這種分層次的方法來分析和解決某些問題，有利于簡化處理問題的難度，在某一段時間，在處理某一層中的問題時，只需集中精力解決當(dāng)前最需要關(guān)心的核心問題即可，而不必牽扯各上下層中的其他問題。 指令系統(tǒng)層處在硬件和軟件之間，硬件系統(tǒng)實現(xiàn)每一條指令的功能，解決指令之間的連接關(guān)系；軟件是由按一定規(guī)則組織起來的許多條指令組成，完成一定的數(shù)據(jù)運算或者事務(wù)處理功能。 匯編語言 層 操作系統(tǒng) 層 指令系統(tǒng) 層 微體系結(jié)構(gòu)層 數(shù)字邏輯層 高級語言 層 應(yīng)用層 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 指令系統(tǒng)是指一臺計算機使用的全部指令。從計算機硬件本身看，指令是控制計算機運行的最小的功能單位，從使用計算機的角度看，指令是用于編寫軟件程序的。指令系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量是十分重要的，直接關(guān)系到用戶和廠家雙方的切身利益。 從使用計算機 硬件 的五大功能部件來說，需要設(shè)置一些指令，例如，執(zhí)行算術(shù)、邏輯運算（ ADD， SUB， AND， OR）、完成數(shù)據(jù)傳送、移位的指令（ MOVE， SHR， RCL）； 執(zhí)行輸入、輸出操作的指令（ IN， OUT）， 執(zhí)行讀寫內(nèi)存儲器的指令 (STORE， LOAD)，執(zhí)行讀寫堆棧的指令（ PUSH， POP） ； 就設(shè)計 軟件 程序的需求來說，也需要設(shè)置一些指令，例如，改變指令執(zhí)行次序的指令（ JUMP， JRC），執(zhí)行子程序調(diào)用與返回的指令（ CALL， RET）； 從用到的數(shù)據(jù)的角度看 ，在這些指令中可能用到運算器的累加器中、內(nèi)存單元中、 I/O 接口中的數(shù)據(jù)，得有辦法在指令中表示清楚。 軟件子系統(tǒng) 硬件子系統(tǒng) 輸入設(shè)備 輸出設(shè)備 入出接口和總線 外存設(shè)備 主存儲器 高速緩存 控 制 器 運 算 器 使用硬件系統(tǒng)會用到的指令舉例 ADD SUB AND OR MOVE SHR RCL IN OUT STORE PUSH JUMP JRC CALL RET LOAD POP 用指令寫程序的示意性的例子和指令的內(nèi)容 IN 寄存器 1, 輸入設(shè)備 1 ；從輸入設(shè)備 1 讀一個數(shù)到 寄存器 1 IN 寄存器 2, 輸入設(shè)備 4 ；從輸入設(shè)備 4 讀一個數(shù)到寄存器 2 ADD 寄存器 1, 寄存器 2 ；兩個寄存器內(nèi)容相加，結(jié)果存回寄存器 1 STORE 內(nèi)存地址 m, 寄存器 1 。 把寄存器 1 的內(nèi)容寫入地址為 m 的內(nèi)存單元 MOVE 寄存器 3, 寄存器 2 ；傳送寄存器 2的內(nèi)容到寄存器 3 OUT 輸出設(shè)備 2, 寄存器 3 ；輸出寄存器 3 的內(nèi)容到輸出設(shè)備 2 JUMP 內(nèi)存地址 n ；轉(zhuǎn)去執(zhí)行地址為 n 的內(nèi)存單元中的指令 從前面 7 條指令構(gòu)成的小程序可以看到，每一條指令必須給出 它需要完成的功能， 通常用幾位指令操作碼表示 ；可能還需要給出用到的累計器， 通常用幾位寄存器編碼表示 ，或者某一臺輸入、輸出設(shè)備， 通常用幾位設(shè)備端口地址表示 ，或者某一