ueeaaa指令系統(tǒng)(已修改)
2025-08-16 10:15 本頁面
【正文】 第 4章 指令系統(tǒng) 1 第 4章 指令系統(tǒng) 指令格式 尋址方式 指令類型 教學(xué)計(jì)算機(jī) TEC2指令系統(tǒng) CISC與 RISC 第 4章 指令系統(tǒng) 2 指令格式 指令四要素 指令的地址數(shù)目 指令的操作碼 指令長度 第 4章 指令系統(tǒng) 3 指令四要素 1）操作碼 ? 表征指令的操作特性與功能。 n 2n 2）源操作數(shù)地址 ? 通過該地址取得所需的操作數(shù)。 ? 來源：寄存器組、主存或虛存、 I/O設(shè)備 3）目的操作數(shù)地址 ? 指出指令的操作結(jié)果被存放的地方。 4）下一條指令的地址 ? 順序執(zhí)行：隱含（ PC） +1 PC ? 改變執(zhí)行順序：顯式指出 第 4章 指令系統(tǒng) 4 指令的地址數(shù)目 ? 根據(jù)地址碼部分所給出地址的個數(shù)可分為： 零地址指令、一地址指令、二地址指令、 三地址指令、多地址指令 1）零地址指令 只有操作碼，而沒有地址碼 ? 無需任何操作數(shù) ? 操作數(shù)是隱含的 操作碼 第 4章 指令系統(tǒng) 5 2）一地址指令 ? 單操作數(shù)指令 ? 隱含第二操作數(shù)，如： （ＡＣ）ＯＰ（Ａ） → ＡＣ 第 4章 指令系統(tǒng) 6 3）二地址指令 ? 雙操作數(shù)指令 ? （Ａ１）ＯＰ（Ａ２） → Ａ１ ? （Ａ２） → Ａ１ ? 進(jìn)一步分類為 ? M－ M ? R－ R ? R－ M 第 4章 指令系統(tǒng) 7 4）三地址指令 （Ａ１）ＯＰ（Ａ２） → Ａ３ 5）多地址指令 ? 用于處理成批數(shù)據(jù) 第 4章 指令系統(tǒng) 8 指令的操作碼 1）指令操作碼的兩種編碼方式 ? 定長編碼（固定格式） ? 操作碼長度固定 , 且集中放在指令字的一個字段中。 ? 變長編碼（ 可變格式） ? 操作碼的長度可變，且分散地放在指令字的不同字段中。 第 4章 指令系統(tǒng) 9 2）可變格式指令的擴(kuò)展技術(shù) ? 指令字中用一個固定長度的字段表示基本操作碼，對于不需要某個地址碼的指令，可將操作碼擴(kuò)充到地址碼字段。 ? 例如：某機(jī)器的指令長度為 16位，其中 4位基本操作碼字段， 3個 4位地址碼字段，采用操作碼擴(kuò)展技術(shù)可以形成多于 16條指令 。 第 4章 指令系統(tǒng) 10 ? 一種擴(kuò)展方法如下： ? 15條三地址指令，操作碼 0000～ 1110 ? 15條二地址指令， 操作碼 11110000～ 11111110 ? 15條一地址指令， 操作碼 111111110000 ～ 111111111110 ? 16條一地址指令， 操作碼 1111111111110000～ 1111111111111111 共 61條 第 4章 指令系統(tǒng) 11 ? 例題：假設(shè)某計(jì)算機(jī)指令長度為 20位 ， 具有二地址指令 、 一地址指令 、 零地址指令三類指令形式 ， 在此情況下 ， 這臺計(jì)算機(jī)地址規(guī)定用 6位表示 ， 問： ? （ 1） 若操作碼字段固定為 8位 ， 現(xiàn)已設(shè)計(jì)出 m條二地址指令 ， n條零地址指令 ， 在此情況下 ，這臺計(jì)算機(jī)最多可以設(shè)計(jì)出多少條一地址指令 ？ ? （ 2） 當(dāng)二地址指令條數(shù)取最大值 ， 且此基礎(chǔ)上一地址指令條數(shù)也取最大值時(shí) ， 計(jì)算這臺計(jì)算機(jī)最多指令數(shù)是多少 ？ 第 4章 指令系統(tǒng) 12 答： （ 1） 由于操作碼的位數(shù)決定了指令系統(tǒng)的規(guī)模及指令的性質(zhì) 。 所以一地址指令的條數(shù)：28mn=256mn （ 2） 應(yīng)為 255+63+64=382條 。 第 4章 指令系統(tǒng) 13 指令長度 1）指令長度與機(jī)器字長的關(guān)系 ? 機(jī)器字長 ? 是指計(jì)算機(jī)能直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它決定了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算精度。 ? 指令長度 ? 一條指令中包含二進(jìn)制代碼的位數(shù)。 ? 單字長指令、半字長指令、雙字長指令 ? 使用多字長指令的目的 ? 提供足夠的地址位來解決訪問主存任何單元的尋址問題。 第 4章 指令系統(tǒng) 14 2）等長指令字結(jié)構(gòu)、變長指令字結(jié)構(gòu) ? 等長指令字結(jié)構(gòu) ? 所有指令的長度都是相等的。 ? 指令字結(jié)構(gòu)簡單，指令譯碼和流水線執(zhí)行較容易。 ? 變長指令字結(jié)構(gòu) ? 指令字長度隨指令功能而異。 ? 指令字結(jié)構(gòu)靈活，能縮短指令的平均長度，但指令的控制較復(fù)雜。 第 4章 指令系統(tǒng) 15 尋址方式 ? 形成操作數(shù)或指令地址的方式，稱為尋址方式。 ? 尋址方式分為兩類 ? 指令尋址方式 ? 操作數(shù)尋址方式 ? 指令尋址方式 ? 順序?qū)ぶ贩绞? ? 跳躍尋址方式 第 4章 指令系統(tǒng) 16 ? 操作數(shù)的尋址方式 ? 指令中地址碼字段一般是由形式地址和尋址方式特征位 (或字段）組成，并不是操作數(shù)的有效地址（實(shí)際地址）。 ? 所謂操作數(shù)的尋址方式，就是形成操作數(shù)的有效地址（ EA）的方法。 第 4章 指令系統(tǒng) 17 ? 確定一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的尋址方式，必須綜合考慮以下幾點(diǎn)： ? 指令內(nèi)包含的地址盡量短，以縮短指令長度 ? 能訪問盡可能大的存儲空間 ? 尋址方法盡可能簡單，簡化硬件設(shè)計(jì) ? 在不改變指令的情況下，改變地址的實(shí)際值，從而方便地訪問數(shù)組、串、表格等復(fù)雜數(shù)據(jù)。 第 4章 指令系統(tǒng) 18 常用的基本尋址方式 1）立即尋址 ? 指令的地址字段指出的是操作數(shù)本身。 ? 立即尋址方式的特點(diǎn)： ? 指令執(zhí)行速度快； ? 在執(zhí)行過程，操作數(shù)不能修改。 ? EA=(PC) OP M：立即尋址 IMME 第 4章 指令系統(tǒng) 19 ? 指令的地址碼部分直接給出操作數(shù)在存儲器中的地址（有效地址）。 ? 有效地址 EA=A ? 直接尋址方式的特點(diǎn) ? 簡單直觀，便于硬件實(shí)現(xiàn)； ? 要尋址大容量的主存空間，將造成指令長度加長。 2）直接尋址 操作
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