計(jì)算機(jī)組成原理(華科版)第四章指令系統(tǒng)-免費(fèi)閱讀
【正文】 出棧指令 （ POP） 也執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作： ① 修改堆棧指示器； ② 從棧頂取出數(shù)據(jù)到 CPU。 調(diào)用 (Call)與返回 (Return)是一對(duì)配合使用的指令 ， 返回指令從堆棧中取出返回地址 ， 然后繼續(xù)執(zhí)行調(diào)用指令的下一條指令 。 右移時(shí) ， 其它位右移 ， 最高位補(bǔ)符號(hào)位 ， 這種移位稱作算術(shù)移位 。 操作數(shù)的有效地址 EA數(shù)學(xué)形式為： EA＝ ( (PC) + Disp) (2) 間接相對(duì)尋址 這種尋址方式先將形式地址 Disp作間接變換 ( Disp )， 然后將間接變換值和程序計(jì)數(shù)器 PC的內(nèi)容相加得到操作數(shù)的有效地址 ， 即先間接尋址再相對(duì)尋址 。 RB既可在 CPU中專設(shè) ， 也可由指令指定某個(gè)通用寄存器擔(dān)任 。這種操作數(shù)有效地址由指令地址碼所指示的單元內(nèi)容間接給出的方式，稱為間接尋址方式，簡(jiǎn)稱間址。 立即尋址方式表示形式為： OPCODE 立即尋址方式 操作數(shù) Data 3. 寄存器尋址方式 當(dāng)操作數(shù)不放在存儲(chǔ)器中 ， 而是放在中央處理器的通用寄存器中時(shí) ， 存放操作數(shù)的寄存器 ， 其地址編號(hào)便可通過(guò)指令地址碼指出 。 注意 ， 程序跳躍后 ， 按新的指令地址開(kāi)始順序執(zhí)行 。在主存中，指令尋址方式與操作數(shù)尋址方式交替進(jìn)行，前者比較簡(jiǎn)單，后者比較復(fù)雜。 由于 Intel 8086/8088指令字較短 ，所以指令采用變長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu) 。這種格式能夠有效地壓縮程序中操作碼的平均長(zhǎng)度，在字長(zhǎng)較短的微型機(jī)上廣泛采用。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 14 指令字長(zhǎng)度與擴(kuò)展方法 1. 指令字長(zhǎng)度 指令字中二進(jìn)制代碼的位數(shù) ， 稱為指令字長(zhǎng)度 。 （ 5） 多地址指令格式 性能較好的大 、 中型計(jì)算機(jī)甚至高檔小型計(jì)算機(jī)中 ，往往設(shè)置一些功能很強(qiáng)的 ， 用于處理成批數(shù)據(jù)的指令 ， 例如 ， 字符串處理指令 ， 向量 、 矩陣運(yùn)算等指令 。 4． 2 指令格式 操作碼字段 地址碼字段 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 8 指令操作碼與地址碼 1. 操作碼 指令中參加運(yùn)算的操作數(shù)既可存放在主存儲(chǔ)器中 ， 也可存放在寄存器中 ， 地址碼應(yīng)該指出該操作數(shù)所在的存儲(chǔ)器地址或寄存器地址 。 4. 兼容性 系列機(jī)各機(jī)種之間具有相同的基本結(jié)構(gòu)和共同的基本指令集 ，因而 ， 指令系統(tǒng)是兼容的 ， 即各機(jī)種上基本軟件可以通用 。 IBM公司在 1975年開(kāi)始探討指令系統(tǒng)的合理性問(wèn)題 ，John cocke提出了精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的想法 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 1 第四章 指令系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 2 指令系統(tǒng)的發(fā)展與性能 計(jì)算機(jī)的性能與它所設(shè)置的指令系統(tǒng)有很密切的關(guān)系，而指令系統(tǒng)的設(shè)置又與機(jī)器的硬件結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。 1982年 ， 美國(guó)加州伯克利大學(xué) 、 斯坦福大學(xué) 、 IBM公司都先后研制出便于 VLSI技術(shù)實(shí)現(xiàn)的精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) ， 簡(jiǎn)稱 RISC（ Reduced Instruction Set Computer） 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 6 計(jì)算機(jī)語(yǔ)言與硬件結(jié)構(gòu)的關(guān)系 一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別并執(zhí)行的語(yǔ)言并不是高級(jí)語(yǔ)言 ，而是一種用二進(jìn)制碼表示的 、 由一系列指令組成的機(jī)器語(yǔ)言 。 根據(jù)指令的操作數(shù)地址碼的數(shù)目的不同 ， 可將指令分成零地址指令 、 一地址指令 、 二地址指令 、 三地址指令和多地址指令等多種格式 。 為了描述一批數(shù)據(jù) ， 指令中往往需要用多個(gè)地址來(lái)指出數(shù)據(jù)存放的首地址 、 長(zhǎng)度和下標(biāo)等信息 。 如上所述 ， 指令格式的設(shè)定一般與機(jī)器的字長(zhǎng) 、 存儲(chǔ)器的容量以及指令的功能有關(guān) 。如 Z80、Intel 8086等，操作碼的長(zhǎng)度都是可變的。 指令格式包含單字長(zhǎng)指令 、雙字長(zhǎng)指令 、 三字長(zhǎng)指令等多種 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 21 指令的尋址方式 所謂指令尋址方式，就是確定下一條將要執(zhí)行的指令地址的方法。因此 ， 指令計(jì)數(shù)器的內(nèi)容也必須相應(yīng)改變 ， 以便及時(shí)跟蹤新的指令地址 。 這種所需要的操作數(shù)存放在某一通用寄存器中 ， 由指令地址碼的部分字段給出該通用寄存器地址的方式 ， 稱為寄存器尋址方式 。 按尋址特征間址位 X的要求 ， 根據(jù)地址碼指的是寄存器地址還是存儲(chǔ)器地址 ， 間接尋址又可分為寄存器間接尋址和存儲(chǔ)器間接尋址兩種方式 。指令地址碼給出的地址 A和基址寄存器 RB的內(nèi)容通過(guò)加法器相加 ， 所得的和作為有效地址 ， 再?gòu)拇鎯?chǔ)器中讀出所需的操作數(shù) 。 操作數(shù)的有效地址 EA數(shù)學(xué)形式為： EA＝ (PC) + ( Disp) 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 36 (3) 變址間接尋址 這種尋址方式先把變址寄存器 RI的內(nèi)容和形式地址Disp相加得 (RI) + Disp，然后再間接尋址求得操作數(shù)的有效地址，即先變址再間址。 移位時(shí) ， 若寄存器中的操作數(shù)為邏輯數(shù) ， 則左移或右移時(shí) ，所有位一起移位 ， 最低位或最高位補(bǔ)零 ， 這種移位稱作邏輯移位 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 41 （ 3） 陷阱 (Trap)與陷阱指令 在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過(guò)程中 ， 有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)電源電壓不穩(wěn) 、存儲(chǔ)器校驗(yàn)出錯(cuò) 、 輸入輸出設(shè)備出現(xiàn)故障 、 用戶使用了未定義的指令或特權(quán)指令等種種意外情況 ， 使計(jì)算機(jī)不能正常工作 ， 這時(shí)若不及時(shí)采取措施處理這些故障 ， 將影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行 。 這兩條指令總是成對(duì)出現(xiàn)的 ， 在程序的中斷嵌套 、 子程序調(diào)用嵌套過(guò)程中非常實(shí)用和方便 。 入棧指令 （ PUSH） 執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作： ① 將數(shù)據(jù)從 CPU取出并壓入堆棧棧頂； ② 修改堆棧指示器 。 這種程序段就稱為子程序或過(guò)程 。 左移時(shí) ， 若寄存器中的數(shù)為算術(shù)操作數(shù) ， 則符號(hào)位不動(dòng) ， 其它位左移 ， 最低位補(bǔ)零 。 堆棧尋址方式 堆棧 堆棧指示器
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