計(jì)算機(jī)組成原理(華科版)第四章指令系統(tǒng)-在線瀏覽
2025-03-04 05:05本頁(yè)面
【正文】 (A1) OP (A2)→A2 OPCODE A1 A2 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 11 (3) 一地址指令格式 其格式為 OPCODE—— 操作碼 ， A—— 操作數(shù)的存儲(chǔ)器地址或寄存器地址 。 （ 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 。 例如 CDC STAR— 100矩陣運(yùn)算指令 ， 就有七個(gè)地址碼段 ， 用來(lái)指明兩個(gè)矩陣的存儲(chǔ)情況以及結(jié)果的存放情況 。 第一種為存儲(chǔ)器 — 存儲(chǔ)器 (SS)型指令 ， 即參與操作的數(shù)據(jù)都放在內(nèi)存里 。 第三種為寄存器 — 存儲(chǔ)器 (RS)型指令 ， 執(zhí)行此類指令時(shí) ，既要訪問(wèn)內(nèi)存單元 ， 又要訪問(wèn)寄存器 。 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 。 機(jī)器字長(zhǎng)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) 。例如 IBM 370系列的指令格式有 16b(半字 )的，有 32b(單字 )的，還有 48b(一個(gè)半字 )的。這種格式可以簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，減少指令譯碼時(shí)間，一般用在字長(zhǎng)較長(zhǎng)的大、中型機(jī)和超級(jí)小型機(jī)以及 RISC機(jī)上，如 IBM 370和 VAX 11系列機(jī)，其操作碼長(zhǎng)度均為 8b，可表示 256種指令。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) 16 例如 ， 某機(jī)器的指令字長(zhǎng)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 。 這可采用如下操作碼擴(kuò)展方法： （ 1） 三地址指令僅需 15條 ， 由 4b基本操作碼的 0000～1110組合給出 ， 剩下的一個(gè)組合 1111用于把操作碼長(zhǎng)度擴(kuò)展到 A1， 即 4b擴(kuò)展到 8b； OPCODE A1 A2 A3 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 17 （ 2） 二地址指令需 15條，由 8b操作碼的 11110000～11111110組合給出，剩下一個(gè) 11111111用于把操作碼長(zhǎng)度擴(kuò)展到 A2，即從 8b擴(kuò)展到 12b； （ 3） 一地址指令需 15條，由 12b操作碼的111111110000～ 111111111110組合給出，剩下一個(gè)組合111111111111用于把操作碼長(zhǎng)度擴(kuò)展到 A3，即從 12b擴(kuò)展到16b； （ 4） 零地址指令需 16條，由 16位操作碼的1111111111110000～ 1111111111111111組合給出。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 18 指令格式舉例 1. 微型計(jì)算機(jī) Intel 8086/8088指令格式 Intel 8086是 Intel公司于 1978年推出的 16b的微型計(jì)算機(jī) ，字長(zhǎng) 16b。 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) 。 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(lái)又有擴(kuò)充結(jié)構(gòu) ESA／ 370， 于 1986年推出 3090系列 。 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 19 3. SPARC計(jì)算機(jī)的指令格式 SPARC是 Sun Microsystem公司于 1987年推出的精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī) （ RISC） ， 字長(zhǎng) 32b。尋找并確定本條指令的數(shù)據(jù)（操作數(shù)）地址及下一條要執(zhí)行的指令地址的方法，稱為尋址方式。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。指令尋址有兩種基本方式：順序?qū)ぶ贩绞胶吞S尋址方式。 即從存儲(chǔ)器取出第一條指令 ， 然后執(zhí)行第一條指令；接著從存儲(chǔ)器取出第二條指令 ， 再執(zhí)行第二條指令；接著再取出第三條指令 ， 執(zhí)行第三條指令 …… 這種程序按指令地址順序執(zhí)行的過(guò)程 ， 稱為指令的順序?qū)ぶ贩绞?。所謂跳躍 ， 又稱跳轉(zhuǎn) ， 是指下一條指令的地址并不是由程序計(jì)數(shù)器PC給出 ， 而是由本條指令給出的 。 注意 ， 程序跳躍后 ， 按新的指令地址開(kāi)始順序執(zhí)行 。 指令的跳躍尋址方式 主存儲(chǔ)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 。 其表示形式為： 形式地址 ， 是指令字結(jié)構(gòu)中給定的地址量 。 OPCODE 尋址方式特征 MOD 形式地址 A 計(jì)算機(jī)組成原理 第四章 指令系統(tǒng) 25 1. 隱含尋址方式 指令字中并不明顯指出操作數(shù)地址 ， 而是將操作數(shù)的地址隱含在指令中 。 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
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