計算機原理 5.1 指令系統概述及指令格式


1、指令的基本概念

1)指令

含義:計算機能直接識別、執行的操作命令(機器指令)

是馮諾依曼結構計算機“程序控制”原理實現的載體

2)指令系統(指令集)

含義:一台計算機中所有機器指令的集合

系列機:同一公司不同時期生產,基本系統結構和指令系統相同的計算機。

兼容機:不同公司生產,基本系統結構和指令系統相同的計算機。

3)指令字長

含義:指令中包含的二進制位數

與機器字長相比:單字長、雙字長、半字長等長度指令

多字長指令:

  解決尋址較大存儲空間的問題

  取指會多次訪問內存,影響速度,占用空間大

等長指令:指令字長度固定

邊長指令:指令字長度根據需要可變

 

2、指令的分類

根據計算機層次結構分類

 

 根據指令中地址碼字段的個數分類

 

 根據指令中操作數的物理位置分類

 

 存儲器--存儲器   (SS)型(這種形式現在已經淘汰,因為兩次都要訪問主存,太慢)

寄存器--寄存器  (RR)型

寄存器---存儲器(RS)型

 

根據指令的功能分類:

傳送指令:MOV、PUSH/POP、IN/OUT等

頂點算術運算指令:ADD、SUB、INC、CMP、MUL等

位運算指令:NOT、AND、OR、SHL、SAL

控制轉移指令:JMP、JNE、CALL、RET等

 

3、指令格式

用二進制代碼表示指令的結構形式:

指令要求計算機完成什么功能?---》設置操作碼

指令要求計算機處理什么數據?----》設置數據源/目

計算機怎樣得到要處理的數據?----》設置尋址方式

 

 操作碼字段的位數與支持的最大指令數量有關

  對於定長操作碼而言,LengthOP=log2n(向上取整)

  支持邊長操作碼時,操作碼向不用的地址碼字段擴展

尋址方式字段的位數與支持的尋址方式種類有關

地址碼字段的作用及影響與其位數和尋址方式有關

 

4、指令的再認識

 

 計算機能直接識別、執行的某種操作命令(機器指令)

馮諾依曼結構計算機“程序控制”原理實現的載體

是軟、硬件界面和程序員操作計算機硬件的接口

是硬件設計的依據和軟件設計的基礎,直接影響計算機系統的性能。

 

5、指令格式舉例

 

 

 

 解答:

單字長二地址指令

OP為七位,可以表示128條指令

源操作數和目的操作數都是通用寄存器(可分別使用16個)

是RR型指令,適合於算術運算和邏輯運算指令

 


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