【文章內容簡介】 O)存儲區(qū)，第一個送入堆棧中的數據存放在棧底，最近送入堆棧中的數據存放在棧頂。棧底是固定不變的，而棧頂卻是隨著數據的入棧和出棧在不斷變化。為了表示棧頂的位置，有一個寄存器或存儲器單元用于指出棧頂的地址，這個寄存器或存儲器單元就稱為堆棧指針 SP(Stack Pointer)。任何堆棧操作只能在棧頂進行。 指 令 類 型 壓入指令 PUSH OPR 把 OPR(長度為兩個字節(jié) )壓入堆棧 操作是： (SP)2→SP ， OPR→(SP) 彈出指令 POP OPR 彈出一個數據 (長度為兩個字節(jié) )送OPR 操作是： ((SP))→OPR ， (SP)+2→SP 由于堆棧具有先進后出的性質，因而在中斷、子程序調用過程中廣泛用于保存返回地址、狀態(tài)標志及現場信息。 堆棧還有一個重要的作用，就是用于子程序調用時參數的傳遞，特別是在不同語言程序之間相互調用過程中，使用堆棧來傳遞數據更加普遍。 指 令 類 型 9. 輸入 /輸出 (I/O)指令 計算機所處理的一切原始數據和所執(zhí)行的程序 (除了固化在 ROM中的以外 )均來自外部設備的輸入，處理結果需要外部設備輸出。輸入 /輸出指令的一般格式是OP REG A。其中， OP是操作碼，表示 I/O指令。REG是寄存器名，用于指定與外部設備交換數據的CPU中的某寄存器。 A是外部設備接口中的寄存器地址或設備碼，其長度一般為 8位或 16位，可以表示 256～ 64K個設備寄存器 (接口中有 3類寄存器，即輸入數據寄存器、輸出數據寄存器和控制寄存器 )。輸入指令用于從 A地址所指定的外部設備寄存器中讀入一個數據到 REG寄存器中；輸出指令剛好相反，把 REG寄存器中的數 指 令 類 型 據送到 A地址所指定的外部設備寄存器中。此外， I/O指令還可用來發(fā)送控制命令和接收回答信號，用以控制外部設備的工作。 10. 特權指令 某些指令使用不當會破壞系統(tǒng)或其他用戶信息，因此為了安全起見，這類指令只能用于操作系統(tǒng)或其他系統(tǒng)軟件，而不提供給用戶使用，稱為特權指令。 11. 其他指令 其他指令包括向量指令、多處理機指令和控制指令?？刂浦噶畎ǖ却噶?，停機指令，空操作指令，開中斷、關中斷、置條件碼指令。 指令系統(tǒng)舉例 下面通過幾種類型計算機指令系統(tǒng)的介紹來增加認識 ， 這些計算機 (或處理器 )是 Sun微系統(tǒng)公司的SPARC90(RISC) 、 IBM 360/370 系列 (CISC) 、PDP 11/VAX 11(CISC) 系列 ， Intel 公 司 的Pentium Ⅱ 系列 (基于 RISC的處理器內核 )。 指令系統(tǒng)舉例 ? SPARC的指令系統(tǒng) ? IBM大型機指令系統(tǒng) ? PDP 11與 VAX 11基本指令格式 ? Pentium Ⅱ 的指令系統(tǒng) SPARC的指令系統(tǒng) SPARC指令字長 32位，有 3種指令格式、 6種指令類型。 1． SPARC的指令類型 1)算術運算 /邏輯運算 /移位指令 ? 加法指令 4條： ADD、 ADDCC、 ADDX、ADDXCC。 ? 減法指令 4條： SUB、 SUBCC、 SUBX、 SUBXCC。 ? 檢查標記的加法指令 2條： TADDCC、 TADDCCTV。 ? 檢查標記的減法指令 2條： TSUBCC、 TSUBCCTV。 ? 邏輯運算指令共 12條： AND、 ANDCC、 ANDN、ANDNCC； OR、 ORCC、 ORN、 ORNCC； XOR、XORCC、 XORN、 XORNCC。 SPARC的指令系統(tǒng) ? 移位指令 3條： SLL(邏輯左移 )、 SRL(邏輯右移 )、SRA(算術右移 )。 ? 其他還有乘法步、 SETHI、 SAVE、 RESTORE等。SAVE和 RESTORE兩條指令分別將現行窗口指針減1和加 1。 ? 現在對 4條加法指令進行說明。以 CC結尾的加法指令表示除了進行加法運算以外還要根據運算結果置狀態(tài)觸發(fā)器 N、 Z、 V、 C； X表示加進位信號； XCC表示加進位信號并置 N、 Z、 V、 C。 2)LOAD/STORE指令 ? 取 /存字節(jié) (LDSB/STB)、半字、字、雙字共 20條指令，其中一半是特權指令。 SPARC的指令系統(tǒng) SPARC結構將存儲器分成若干區(qū)，其中有 4個區(qū)分別為用戶程序區(qū)、用戶數據區(qū)、系統(tǒng)程序區(qū)和系統(tǒng)數據區(qū)。并規(guī)定在執(zhí)行用戶程序時，只能從用戶程序區(qū)取指令，在用戶數據區(qū)存取數據；而執(zhí)行系統(tǒng)程序時則可以使用特權指令訪問任一區(qū)。 ? 另外還有兩條供多處理機系統(tǒng)使用的數據交換指令SWAP和讀后置字節(jié)指令 LDSTUB。 3)控制轉移類指令 5條。 4)讀 /寫專用寄存器指令 8條。 以上指令共計 66條。 5)浮點運算指令。 6)協處理器指令。 SPARC的指令系統(tǒng) 由于 SPARC為整數運算部件 (IU)， 所以當執(zhí)行浮點運算指令或協處理器指令時 ， 將交給浮點運算器或協處理器處理 ， 當機器沒有配置這種部件時 ， 將通過子程序實現 。 2． SPARC的指令格式 3 1 3 0 2 9 0 OP D i s p30 ( 位移量， 30 位 ) 格式 1： CALL指令 格式 2： SETHI指令和 BRANCH指令 OP r d O P 2 i m m 22 ( 立即數 ) 3 1 3 0 2 9 2 8 2 5 2 4 2 2 2 1 0 OP a Con d O P2 D i s p22 ( 位移量 ) SPARC的指令系統(tǒng) 格式 3：其他指令 3 1 3 0 2 9 2 5 2 4 1 9 1 8 14 1 3 1 2 5 4 0 OP r d O P3 r s 1 i as i r s 2 OP r d O P3 r s 1 i Si m m 13 OP r d O P3 r s 1 O P f r s 2 3. 各類指令的功能及尋址方式 下面簡單介紹第一類至第四類指令。 1)算術邏輯運算指令 功能： (rs1)OP(rs2)→ rd (當 i=0時 ) (rs1) OP Simm13 → rd (當 i=1時 ) RISC的特點之一是所有參與算術邏輯運算的數均在寄存器中。 SPARC的指令系統(tǒng) 2)LOAD/STORE指令 (取數 /存數指令 ) 功能： LOAD指令將存儲器中的數據送往 rd中；STORE指令將 rd的內容送往存儲器中。 存儲器地址的計算 (寄存器間接尋址方式 )：當 i=0時，存儲器地址 =(rs1)+(rs2)；當 i=1時，存儲器地址 =(rs1)+Simm13。在 RISC中，只有LOAD/STORE指令訪問存儲器。 3)控制轉移類指令 控制轉移類指令用于改變 PC值， SPARC有以下 5種控制轉移指令。 (1)條件轉移 (BRANCH)：根據指令中的 Cond字段(條件碼 )決定程序是否轉移。轉移地址由相對尋址方式形成。 SPARC的指令系統(tǒng) (2)轉移并連接 (JMPL)：采用寄存器間址方式形成轉移地址，并將本條指令的地址 (即 PC值 )保存在以 rd為地址的寄存器中，以備程序返回時用。 (3)調用 (CALL)：采用相對尋址方式形成轉移地址。為了擴大尋址范圍，本條指令的操作碼只取兩位，位移量有 30位。 (4)陷阱 (TRAP)：采用寄存器間址方式形成轉移地址。 (5)從 TRAP程序返回 (RETT)：采用寄存器間址方式形成返回地址。 4)讀 /寫專用寄存器指令 SPARC有 4個專用寄存器 (PSR、 Y、 WIM、 TBR)，其中 PSR稱為程序狀態(tài)寄存器。 IBM大型機指令系統(tǒng) 現在簡單介紹 IBM 360/370的結構及指令系統(tǒng)。IBM 360是 32位機器，按字節(jié)尋址，支持的數據類型有字節(jié)、半字、字、雙字 (雙精度實數 )、裝配的十進制數 (用 4位二進制碼表示一個十進制數，一個字節(jié)放兩個十進制數字 )和未經裝配 (拆卸 )的字符串 (一個字節(jié)放一個字符 )。機內有 16個 32位通用寄存器， 4個雙精度 (64位 )浮點寄存器。 IBM 360/370有 5種指令格式，如圖 510所示。 圖 510 IBM 360/370 指令格式 IBM大型機指令系統(tǒng) (1)RR(寄存器 寄存器 )格式：兩個源操作數都在寄存器中，結果放在第一個源寄存器中。 (2)RX(寄存器 變址 )：第一個源操作數與結果放在同一寄存器中，第二個源操作數在存儲器中，其地址為 (X2)+(B2)+D2， D2為 12位位移量 (無符號 )。 (3)RS(寄存器 寄存器 )： R1是存放結果的目的寄存器， R3為源操作數寄存器，另一個操作數在存儲器中，其地址為 (B2)+D2。 RS與 RX的區(qū)別在于 RS是三地址格式，并取消了變址寄存器。 (4)SI(寄存器 立即數 )：將立即數 imm(8位 )送到存儲器，其地址為 (B1)+D1。 (5)SS(存儲器 存儲器 )：兩個操作數都在存儲器 IBM大型機指令系統(tǒng) 中，其地址分別為 (B1)+D1和 (B2)+D2， (B1)+ D1還是目的地址。 SS格式用于十進制運算與字符串處理，數據長度 (Length