指令系统课件

第四章指令系统计算机的程序是由一系列的机器指令组成的，每一条指令可以完成一个特定的操作如算术运算或逻辑运算。一台计算机的全部机器指令的集合构成了指令系统。第四章指令系统计算机的程序是由一系列的机器指令组成的，每

CISC与RISCCISC复杂指令集计算机指令多，功能复杂，线路复杂指令长度不一，编程简单，控制复杂；每条指令的执行周期数CPI在1～20；RISC精简指令集计算机定长指令,条数少，多级流水线；指令简化令机器结构简单，译码简单统一、优化特定指令访问内存，如：Load,Store每条指令的执行周期数CPI在1～2；CISC与RISC现今的CISC结构微处理器，基本上都经过了RISC改良，即已经过渡到以RISC为核心，通过译码器，将它转换为对外CISC结构，例如：Intel的Pentium系列和AMD的K6系列就是这种结构的处理器。现今的CISC结构微处理器，基本上都经过了RISC改良，即已目前，比较有影响的RISC处理器有Compaq公司的Aplha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的PowerPC、SUN公司的Sparc。Aplha处理器21164芯片0.5uM600MHz1995年21264芯片0.18uM1GHz1500万1999年新一代 EV7、EV8 1.25GHz1.65GHz目前，比较有影响的RISC处理器有Compaq公司的AplhPowerPC750500MHz1997年IBM小型机、苹果电脑SparcSun公司的服务器、工作站使用UltraSparcⅢ/Ⅳ1GHz

UltraSparcⅤ1.5GHz

PowerPC750指令格式通常由操作码字段和地址码字段组成：操作码表明指令要完成的操作；地址码提供操作数的有关信息，地址通常有隐式地址和显式地址；操作码OP地址码A指令格式操作码OP地址码A操作码结构（见P43）操作码位数决定了指令的种类：定长操作码变长操作码单功能型或复合型操作码操作码结构（见P43）地址结构（见P41-42）三地址指令OPA1A2A3二地址指令OPA1A2单地址指令OPA1零地址指令OP地址结构（见P41-42）指令字长 指令字的位数长，则可以表达的操作信息丰富，于是指令功能丰富，但浪费空间，取指时间长。变长指令CISC定长指令RISC指令字长 操作数寻址方式指令中提供操作数或操作数地址的方式称为寻址方式。

CPU根据寻址方式指定的方法找到所需操作数。操作数可以放在哪里？ 怎样获取？关于寻址方式的思考P44操作数寻址方式立即寻址指令中的地址字段字段就是操作数本身；直接寻址指令中直接给出操作数的主存地址；主存 ADDROP

立即数OPADDR操作数立即寻址OP立即数OPADDR操作数寄存器寻址指令中给出寄存器号，该寄存器中存放操作数； 寄存器R0OPR0操作数寄存器寻址OPR0操作数间接寻址指令中给出了操作数所在单元地址的存放位置（地址）；

ADDR1ADDR2

主存OPADDR1

ADDR2操作数间接寻址OPADDR1ADDR2操作数寄存器间接寻址指令中给出的寄存器内存放着操作数在主存中的地址；

内存

R0

ADDR

OPR0

ADDR操作数寄存器间接寻址OPR0ADDR操作数变址寻址指令中给出变址寄存器号R0，另外给出一个形式地址，变址寄存器的内容与形式地址DX相加形成有效地址，该地址中存放操作数；

内存

ADDROPR0DX加法器操作数AD变址寻址OPR0DX加法器操作数AD基址寻址形式基本同变址寻址，这里R1是基址寄存器，用途不同。

内存

ADDROPR1DX加法器操作数AD基址寻址OPR1DX加法器操作数AD相对寻址以程序计数器PC的内容为基准地址，指令中给出形式地址，二者相加形成操作数的有效地址；

内存

AD

AD+DX

PC OPDX加法器OPDX操作数AD相对寻址OPDX加法器OPDX操作数AD堆栈寻址以SP寄存器的内容作为内存单元的地址，实施堆栈操作。SP叫做堆栈指针入栈/压栈出栈/弹栈栈顶栈底堆栈寻址隐含寻址不是明显地给出操作数的地址，而是在指令中隐含着操作数的地址隐含寻址寻址方式比较间接慢，直接快内存慢，寄存器快，立即数更快要运算的慢，不需运算的快间接的复杂，直接的简单直接的死板，间接的灵活内存地址长，寄存器地址短寻址方式比较指令的寻址顺序寻址方式PC是程序计数器，保存下一条指令的地址。PC每次增加一个指令间隔，指向下一条要执行的指令，这时程序是顺序执行的。可以示意为PC+1指令的寻址跳跃寻址方式当程序转移执行的顺序时，指令的寻址方式。下一条要执行的指令的地址由跳转指令给出这时PC内容由跳转指令赋值，目的地址。实现程序转移、循环和转子程序等。跳跃寻址方式指令类型数据传送类指令传送访存输入输出指令专用通用I/O处理机控制指令类型算术、逻辑运算指令算术运算逻辑运算移位程序控制类指令程序转移转子或返回软中断其他算术、逻辑运算指令

I/O编址方式外围设备单独编址为每一个I/O接口中的有关寄存器分配端口地址，系统软件中对各端口地址进行分配；端口地址空间与主存