計(jì)算機(jī)組成原理(華科版)第四章指令系統(tǒng)(存儲版)
【正文】 入棧 出棧 累加寄存器 SP SA 棧頂 Data Data ┄ ┄ 棧底 ┄ 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 35 10. 復(fù)合型尋址方式 (1) 相對間接尋址 這種尋址方式先把程序計(jì)數(shù)器 PC的內(nèi)容和形式地址 (通常為位移量 )Disp相加得 (PC) + Disp， 然后再間接尋址求得操作數(shù)的有效地址 ， 即先相對尋址再間接尋址 。 相對尋址方式示意圖 有效地址 EA數(shù)學(xué)形式為： EA＝ (PC) + Disp O P X P C D I s p 存 儲 器 ┄ E A D a t a ┄ P C 當(dāng) 前 執(zhí) 行 指 令 地 址 ┄ 程 序 計(jì) 數(shù) 器 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 32 7. 基址尋址方式 計(jì)算機(jī)設(shè)置一個(gè)寄存器 ， 專門用來存放基準(zhǔn)地址 ， 該寄存器就是基址寄存器 (RB)。間接尋址時(shí)，指令地址碼字段給出的不是操作數(shù)的真正地址，而是存放操作數(shù)地址的地址，換句話說就是形式地址 A所指定單元中的內(nèi)容才是操作數(shù)的有效地址。 2. 立即尋址方式 指令字中的地址字段指出的不是操作數(shù)的地址 ， 而是操作數(shù)本身 。 圖 (b)所示的是指令跳躍尋址方式的示意圖 。 尋址方式分為兩大類：指令尋址方式和操作數(shù)尋址方式。 Intel 8088是在 8086基礎(chǔ)之上推出的擴(kuò)展型準(zhǔn) 16b微型機(jī) ， 字長 16b， 但其外部數(shù)據(jù)總線 8b， 這樣便于與眾多的 8b外部設(shè)備連接 。另一種是可變格式，即操作碼的長度可變，且分散地放在指令字的不同字段中。 目前在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中 ， 通常一個(gè)指令系統(tǒng)中指令字的長度和指令中的地址結(jié)構(gòu)并不是單一的 ， 往往采用多種格式混合使用 ， 這樣可以增強(qiáng)指令的功能 。 其數(shù)學(xué)形式描述為： OP (A)→A 或者 (AC) OP (A)→AC OPCODE A 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 12 (4) 零地址指令格式 其格式為 OPCODE—— 操作碼 。 一條指令的指令格式形式為： 計(jì)算機(jī)指令格式的設(shè)定一般與機(jī)器的字長 、 存儲器的容量以及指令的功能有關(guān) 。 3. 規(guī)整性 規(guī)整性包括指令系統(tǒng)的對稱性 、 勻齊性 、 指令格式和數(shù)據(jù)格式的一致性 。 為增加計(jì)算機(jī)的功能 ， 以及縮小指令系統(tǒng)與高級語言的差異 ，以便于高級語言的編譯 ， 降低軟件開發(fā)成本 ， 于是產(chǎn)生了以增加指令數(shù)和設(shè)計(jì)復(fù)雜指令為手段的計(jì)算機(jī) ， 大多數(shù)計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)多達(dá)幾百條 ， 稱這些計(jì)算機(jī)為復(fù)雜指令系統(tǒng) 計(jì) 算 機(jī) ， 簡稱 CISC （ Complex Instruction Set Computer ） 。通常性能好的計(jì)算機(jī)都要設(shè)置指令豐富、功能齊全、通用性強(qiáng)、使用方便高效的指令系統(tǒng)，而這些需要復(fù)雜的硬件結(jié)構(gòu)來支持。 1983年后 ， RISC計(jì)算機(jī)商品化 。因此 ， 任何問題不管使用那一種計(jì)算機(jī)語言 （ 匯編語言或某種高級語言 )描述 ， 都必須通過翻譯程序轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的機(jī)器語言后才能執(zhí)行 。 操作碼指出該指令應(yīng)該執(zhí)行什么性質(zhì)的操作和具有何種功能。 例如 CDC STAR— 100矩陣運(yùn)算指令 ， 就有七個(gè)地址碼段 ， 用來指明兩個(gè)矩陣的存儲情況以及結(jié)果的存放情況 。 機(jī)器字長是指計(jì)算機(jī)能夠直接處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù) ， 是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo) 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 16 例如 ， 某機(jī)器的指令字長度為 16b， 包括 4b基本操作碼字段和三個(gè) 4b地址字段 ， 其指令格式為： 15 12 11 8 7 4 3 0 4b基本操作碼有 16種組合 ， 若全部用于表示三地址指令 ，則只有 16條 。 2. 大型計(jì)算機(jī) IBM 370系列指令格式 IBM 370系統(tǒng)是 IBM公司于 1970年推出的 32b大型計(jì)算機(jī) ，1983 年 IBM 又推出了 370 的擴(kuò)充結(jié)構(gòu)： IBM 370—XA(eXtended Architecture)， 首次在 3080系列上實(shí)現(xiàn) ， 后來又有擴(kuò)充結(jié)構(gòu) ESA／ 370， 于 1986年推出 3090系列 。指令尋址有兩種基本方式：順序?qū)ぶ贩绞胶吞S尋址方式。 指令的跳躍尋址方式 主存儲器 程序計(jì)數(shù)器 指令地址 指令內(nèi)容 13 JMP 16 14 LDA 1 10 15 AD D 1 12 16 INC 17 ST A 200 ┄ ┄ ┄ ┄ 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 24 操作數(shù)的尋址方式 所謂操作數(shù)尋址方式 ， 就是形成操作數(shù)的有效地址 （ EA）的方法 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 26 4. 直接尋址方式 指令地址碼字段直接給出操作數(shù)的有效地址 ， 由于操作數(shù)的有效地址已由指令地址碼直接給出而不需要經(jīng)過某種變換或運(yùn)算 ， 所以稱這種方式為直接尋址方式 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 29 （ 1） 寄存器間接尋址方式 寄存器間接尋址時(shí) ， 需先訪問寄存器 ， 從寄存器讀出操作數(shù)地址后 ， 再訪問存儲器才能取得操作數(shù) 。 這種操作數(shù)的有效地址由基址寄存器中的基準(zhǔn)地址和指令的地址碼 A相加得到的方式稱為基址尋址方式 。 操作數(shù)的有效地址 EA數(shù)學(xué)形式為： EA＝ ( (RI) + Disp) (4) 間接變址尋址 這種尋址方式先將形式地址 Disp作間接變換 ( Disp )，然
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