計(jì)算機(jī)組成原理-第四章--指令系統(tǒng)-文庫(kù)吧資料
2025-01-23 11:09本頁(yè)面
【正文】 111110000—111111011 ? 9 7 111111100—111111111擴(kuò)展 ? (5) OP 1111111000000000— 16位 1111111000011111 指令格式設(shè)計(jì) ? 例 5 設(shè)某機(jī)配 有基址寄存器和變址寄存器，采用 1地址格式的指令系統(tǒng)，允許直接和間接尋址，指令字長(zhǎng)，機(jī)器字長(zhǎng)，存儲(chǔ)字長(zhǎng)都是 16位 ? (1)若采用單字長(zhǎng)指令，共能完成 105種操作，則指令可直接尋址的范圍是多少？一次間接尋址的范圍是多少？畫出指令格式并說明各字段的含義 ? (2)若存儲(chǔ)字長(zhǎng)不變，可采用什么方法直接訪問容量是 16MB的主存？ 指令格式設(shè)計(jì) ? 解 :(1)完成 105種操作，操作碼取 7位，因允許直接，間接尋址，且有 基址寄存器和變址寄存器 .尋址特征位M 2位 形式地址 AD1672=7位 ? OP（ 7） M（ 2） AD（ 7） ? 直接尋址 128,一次間接尋址 216=65536 ? 容量是 16MB存儲(chǔ)器正好與存儲(chǔ)字長(zhǎng)是 16位的 8M存儲(chǔ)器容量相等，采用雙字長(zhǎng)指令 ,操作碼和尋址特征位不變 ? OP(7) M(2) AD1(7) ? AD2(16) ? 形式地址 23位 223=8M 指令格式設(shè)計(jì) ? 例 6某模型機(jī)共有 64種操作，操作碼位數(shù)固定，具有以下特點(diǎn) : ? (1)采用 1地址或者 2地址格式 ? (2)有寄存器尋址，直接尋址，相對(duì)尋址 (相對(duì)位移 128~~+127)三種尋址方式 ? (3)有 16個(gè)通用寄存器，算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的操作數(shù)都在寄存器中，結(jié)果也在寄存器中 ? (4)取數(shù)，存數(shù)指令在通用寄存器和存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù) ? (5)存儲(chǔ)器容量是 1MB,按字節(jié)編址?；刂肪褪嵌渭拇嫫鳌?N → ACC ? [ACC] → ANS(主存單元 ) 操作數(shù)基本尋址方式 ? 求 N個(gè)數(shù)的平均值 ? 變址尋址 ? LDA 0 ? LDX 0 ? M ADD X,D ? INX ? CPX N ? BNE M ? DIV N ? STA ANS ? 0 → ACC ? 0 → X(變址寄存器 ) ? [ACC]+[D+(X)] → ACC ? [X]+1 → X ? 判斷 [X]N,結(jié)果為 0， Z=1，結(jié)果非 0， Z=0. Z是零標(biāo)志位 ? 當(dāng) Z=1順序執(zhí)行， Z=0跳轉(zhuǎn)到 M ? [ACC] 247。此時(shí)值 A存入指令地址字段，再用一個(gè)變址寄存器。我們需要取每個(gè)數(shù)位，對(duì)它加 1，然后再存回。 ? 變址的用途是為重復(fù)操作的完成提供一種高效機(jī)制。EA=A+(R)。 基址寄存器的位數(shù)可以設(shè)置得很長(zhǎng)，從而可以在較大的存儲(chǔ)空間中尋址。 38 操作數(shù)基本尋址方式 偏移尋址 ? 相對(duì)尋址：由程序計(jì)數(shù)器 PC提供基準(zhǔn)地址，而指令的地址碼部分給出相對(duì)的位移量 D，兩者相加后作為操作數(shù)的有效地址，即： EA＝ (PC)＋ D。操作數(shù)的有效地址的計(jì)算公式為：EA＝ (A)，訪問內(nèi)存兩次 36 操作數(shù)基本尋址方式 寄存器尋址 ? 在指令的地址碼部分給出 CPU內(nèi)某一通用寄存器的編號(hào)，指令的操作數(shù)存放在相應(yīng)的寄存器中，即EA=Ri 優(yōu)點(diǎn)： (1)由于寄存器在 CPU的內(nèi)部，指令在執(zhí)行時(shí)從寄存器中取操作數(shù)比訪問主存要快得多； (2)由于寄存器的數(shù)量較少，因此寄存器編號(hào)所占位數(shù)也較少，從而可以有效減少指令的地址碼字段的長(zhǎng)度。 ? 指令格式：操作碼 OP 操作數(shù) A ? ADD ax,100H 34 操作數(shù)基本尋址方式 直接尋址 ? 指令中地址碼字段給出的地址 A就是操作數(shù)的有效地址 EA(Effective Address)，即 EA＝ A。 ? 例如，一種單地址指令的結(jié)構(gòu)如下： 操作碼 OP、變址 X、間址 I、形式地址 A 31 操作數(shù)基本尋址方式 CAI 32 操作數(shù)基本尋址方式 隱含尋址 ? 指令中隱含著操作數(shù)的地址 ? 如某些運(yùn)算，隱含了累加器 AC作為源和目的寄存器 ? ADD 100H 33 操作數(shù)基本尋址方式 立即尋址 ? 立即尋址是一種特殊的尋址方式，指令中在操作碼字段后面的部分不是通常意義上的操作數(shù)地址，而是操作數(shù)本身，也就是說數(shù)據(jù)就包含在指令中，只要取出指令，就取出了可以立即使用的操作數(shù)，節(jié)省了訪問內(nèi)存的時(shí)間。當(dāng)數(shù)據(jù)以這種方式看待時(shí)，稱為邏輯性數(shù)據(jù)。 ? 字符數(shù)據(jù) :文本數(shù)據(jù)或字符串，目前廣泛使用 ASCII碼。 24 操作數(shù)類型 一般的數(shù)據(jù)類型 Pentium數(shù)據(jù)類型 Power PC數(shù)據(jù)類型 25 一般的數(shù)據(jù)類型 ? 地址數(shù)據(jù) :無符號(hào)整數(shù)。 R型（寄存器）指令：算術(shù)運(yùn)算數(shù)據(jù)放在通用寄存器中 6位 5位 5位 5位 5位 6位 op rs rt rd shamt funct I型（立即數(shù)）指令：取數(shù)、存數(shù)指令訪問存儲(chǔ)器 6位 5位 5位 16位 op rs rt 常數(shù)或地址 20 指令格式舉例： ARM指令格式 21 指令格式舉例 [例 1]分析下列指令格式的特點(diǎn) 15 9 7 4 3 0 OP 源寄存器 目標(biāo)寄存器 解： 128條指令 ，兩個(gè)操作都 在寄存器中， RR型指令 4. 常用于算術(shù)邏輯運(yùn)算 22 指令格式舉例 [例 2]分析下列指令格式的特點(diǎn) 15 10 7 4 3 0 OP 源寄存器 變址寄存器 位移量 (16位 ) 解： ，訪問存儲(chǔ)器 64條指令 ，另一個(gè)在存儲(chǔ)器中 (由變址寄存器和位移量決定 )， RS型指令 23 指令格式舉例 [例 3] MIPS R4000匯編語(yǔ)言中，寄存器 $s0～ $s7對(duì)應(yīng)寄存器號(hào)為 十進(jìn)
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