第四章指令系統(tǒng)-資料下載頁(yè)
2025-08-01 13:32本頁(yè)面
【正文】 非 3種基本操作； 組合邏輯操作：例如：異或。 （ 1）邏輯與指令： （ 2）邏輯或指令： （ 3）邏輯非指令： （ 4）邏輯異或指令： 算術(shù)邏輯運(yùn)算指令除了給出運(yùn)算結(jié)果外，往往還要給出某些狀態(tài)信息。如運(yùn)算結(jié)果的正、負(fù)；運(yùn)算結(jié)果是否為零；是否有溢出；是否有低位向高位的進(jìn)位等，供其它指令或程序分析時(shí)使用。 167。 指令類型 三、移位指令 算術(shù)移位：左移或右移（右移時(shí)符號(hào)位不變） 邏輯移位：左移或右移（右移時(shí)符號(hào)位補(bǔ) 0） 循環(huán)移位：左移或右移。 167。 指令類型 四、程序控制類指令 （ 1）轉(zhuǎn)移指令：包括無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令和條件轉(zhuǎn)移指令。 （ 2）轉(zhuǎn)子與返回指令： 子程序是一組可以共享的指令序列，可被主程序調(diào)用執(zhí)行。轉(zhuǎn)子指令與轉(zhuǎn)移指令之間最大的差別在于：轉(zhuǎn)移指令無(wú)需返回，而轉(zhuǎn)子指令則需要。 子程序調(diào)用指令就是用來(lái)調(diào)用子程序的。為了能夠從子程序中正確返回到斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行，并能支持多重嵌套和遞歸調(diào)用，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通常用堆棧來(lái)保存返回地址。 （ 3）程序中斷指令：中斷一般是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況或特殊請(qǐng)求時(shí)隨機(jī)產(chǎn)生的。一般在計(jì)算機(jī)中，中斷指令作為隱指令不提供用戶使用。但在某些計(jì)算機(jī)中設(shè)置了可供用戶使用的中斷指令，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用和程序請(qǐng)求。如 IBM PC的中斷指令， PDP11的自陷指令等。 五、輸入 /輸出類指令 這是用來(lái)處理機(jī)與外部設(shè)備之間進(jìn)行通信的一類指令。以處理機(jī)為基準(zhǔn)，信息由外部設(shè)備傳向處理機(jī)稱為輸入 (Input)，信息由處理機(jī)傳給外部設(shè)備稱為輸出 (Output)。 一元化總線的計(jì)算機(jī)如 PDP11，不需設(shè)置專門的 I/O指令，可以用一般的數(shù)據(jù)傳送類指令實(shí)現(xiàn)輸入和輸出； 對(duì)于主存和外設(shè)不采用統(tǒng)一編址技術(shù)的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，則需要有專門的 I/O指令，如 IBM PC就是一個(gè)典型的例子。 167。 指令類型 六、字符串處理指令 非數(shù)值處理能力； 字符串處理指令一般包括字符串傳送、比較、查詢、轉(zhuǎn)換等指令。 七、處理機(jī)控制類指令 包括停機(jī)指令、等待指令、空操作指令、開(kāi)中斷指令、關(guān)中斷指令、設(shè)置條件碼指令等。 八、特權(quán)指令 這類指令只能用于操作系統(tǒng)或其它系統(tǒng)軟件，而不提供給用戶使用，稱特權(quán)指令。 一般來(lái)說(shuō)，在單用戶、單任務(wù)的計(jì)算機(jī)中不一定需要特權(quán)指令，而在多用戶、多任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，特權(quán)指令卻是必不可少的。它主要用于系統(tǒng)資源的分配和管理，包括改變系統(tǒng)的工作方式、檢測(cè)用戶的訪問(wèn)權(quán)限、修改虛擬存儲(chǔ)器管理的段表、頁(yè)表和完成任務(wù)的創(chuàng)建和切換等。 167。 指令類型 兩大類： （ 1） 復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（ Complex Instruction Set Computer： CISC） 指令系統(tǒng)十分龐大，指令類型、尋址方式較多，機(jī)器語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言之間的語(yǔ)義差距正在縮小。 （ 2） 精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（ Reduced Instruction Set Computer： RISC）。 選用使用頻率最高的少數(shù)指令，盡量使所有的簡(jiǎn)單指令在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行完，采用大量的寄存器、高速緩沖存儲(chǔ)器等技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化編譯程序，提高處理速度。 RISC結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)中，機(jī)器語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言的差距較大，這個(gè)差距主要靠提高計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度和配置優(yōu)化編譯程序來(lái)彌補(bǔ)。 計(jì)算機(jī)指令結(jié)構(gòu)分類 舉例 例 1： 機(jī)器字長(zhǎng) 16位 ， 內(nèi)存容量 64KB， 指令為 單字長(zhǎng)指令 ， 有50種操作 ， 采用頁(yè)面 ， 間接和直接三種尋址方式 。 指令格式如何安排 ？ 存貯器能劃分為多少頁(yè)面 ？ 每頁(yè)多少單元 ？ 能否再增加其它尋址方式 ？ 若能 ， 能增加幾種 ？ 解 :50種操作 操作碼位數(shù) 626=64 采用 3種尋址方式 區(qū)分尋址方式標(biāo)志位 2位 22=4 OP： 6位 2位 8位 按字節(jié)為貯存單元尋址 :64KB／ 28＝ 216 ／ 28=256 能，只能增加 1種。 舉例 例 2： 某機(jī)采用 三地址 格式指令 ， 試問(wèn)完成一條加法指令共需訪問(wèn)幾次存貯器 ？ 若該機(jī)指令系統(tǒng)共能完成 60種不同的操作 ， 且 MAR為 10位 ， 試確定該機(jī)器的指令格式 。 解： ⑴ 4次 （ 取指 、 取數(shù) 、 取數(shù) 、 存數(shù) ） ⑵ 完成 60種不同的操作需 6位操作碼 26=64 MAR(地址寄存器 )為 10位 ,每個(gè)地址碼也應(yīng) 10位 . 6 10 10 10 OP D1 D2 D3 例 3： 某指令系統(tǒng)的指令字長(zhǎng) 12位 ， 每個(gè)地址碼長(zhǎng) 3位 ， 試提出一種分配方案 ， 使該指令系統(tǒng)有 4條三地址指令 ， 8條二地址指令 ， 180條單地址指令 。 若二地址指令僅有 7條 ， 單地址指令最多可有多少條 ？ 三地址 二地址 單地址 0 D1 D2 D3 1 11 D1 D2 1 非 11 D 4 8 180 或：（（ 234） 237） 23=200 若二地址僅 7條，則多出 ： 11 111 000～ 111共 8條 ∴ 單地址最多可有 200條 舉例 最多可有 192條 練習(xí)： 某計(jì)算機(jī)字長(zhǎng) 16位，地址碼是 6位，指令有無(wú)地址、一地址和二地址三種格式，設(shè)有 N條二地址指令，無(wú)地址指令 M條，試問(wèn)一地址指令最多有多少條？ 舉例 解： 設(shè)一地址指令有 X條 二地址指令：最多可有 24條 ,實(shí)際有 N條 一地址指令：最多可有（ 24N)* 26條，實(shí)際有 X條 無(wú)地址指令：最多可有（（ 24N)* 26 –X） *26條，實(shí)際有 M條 故可列等式： （（ 24N） *26X） *26=M 解得： X=（ 24N） *26M*26 4 6 6
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