04 指令系统
指令系统的定义
- 微指令：微程序级的命令，它属于硬件。
- 宏指令：若干条机器指令组成的软件指令，它属于软件。
- 机器指令：介于微指令与宏指令之间, 。通常简称为指令。每一条指令可完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。
-
CISC：复杂指令系统计算机
-
RISC：精简指令系统计算机
- ISA（Instruction Set Architecture）：指令系统体系结构
- 寄存器组织
- 存储器的组织和寻址方式
- I/O 系统结构
- 数据类型及其表示
- 指令系统
- 中断机制
- 机器工作状态的定义及切换
- 以及保护机制等
指令格式
在二地址指令格式中，操作数可分为：
- SS 型
- RR 型
- RS 型
指令字长度
- 指令字长度：一个指令字中包含二进制代码的位数
- 机器字长：计算机能直 接处理的二进制数据的位数。决定计算精度。
- 单字长指令：指令字长度等于机器字长度的指令
- 半字长指令：指令字长度等于半个机器字长度的指令
扩展操作码例题
指令格式举例
教材 P132
- 早期 8 位微型机
- MIPS R4000
- ARM 32 位
- 英特尔 IA-32
指令和数据的寻址方式
寻址方式：分为指令寻址和数据寻址。
- 冯·诺依曼型结构的计算机中，内存中指令寻址与数据寻址是交替进行；
- 哈佛型计算机中指令寻址和数据寻址是独立进行的。
指令寻址方式
- 顺序寻址
- 跳跃寻址
操作数寻址方式
- 有效地址：指令真正的地址。
- 形式地址：有效地址的地址。在指令执行时，将形式地址依据某种方式变换为有效地址再取操作数。
- 操作数的寻址方式：将形式地址变换为有效地址的方式。
| 操作码 | 变址 | 间址 | 形式地址（偏移量） |
|---|---|---|---|
| OP | X | I | A |
寻址方式举例
感觉没啥好说的，例题吧 TODO
典型指令
指令分类
- 数据传送
- 算术运算
- 逻辑运算
- 程序控制
- 输入输出
- 字符串处理
- 特权指令：特权指令是指具有特殊权限的指令。
- 其他指令：状态寄存器置位、复位指令...
RISC 指令系统
特点：
- 选取使用频率最高的一些简单指令，指令条数少
- 指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少
- 只有取数/存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器之间进行