6-1指令系统的基本概念课件

第六章指令系统

及汇编语言程序设计不以规矩不成方圆本章内容6.1指令系统的基本概念6.2寻址方式6.3RISC技术6.4指令系统举例6.5汇编语言程序设计26.1指令系统的基本概念基本概念程序：由一系列有序的指令构成。指令：执行某种基本操作的命令。由一组二进制代码表示，指示计算机硬件完成指定的基本操作指令系统：一台计算机的所有指令的集合，是软件和硬件的主要界面。程序员所能看到的机器的主要属性表明计算机具有哪些最基本的硬件功能4完善的指令系统应具备的特征完备性指令功能齐全、足够使用高效性所编写的程序占据存储空间小、执行速度快规整性对称性：所有的寄存器和存储单元都可同等对待，所有的指令都可使用各种寻址方式匀齐性：可以支持各种数据类型指令的格式和数据格式的一致性兼容性系列机各种机型具有相同的基本结构和共同的基本指令集5指令的格式指令的基本格式：操作码字段OP地址码字段AOP用于说明该指令操作的性质及功能;A地址码用来给出被操作对象的信息。包括参加运算的操作数或操作数的地址、运算结果的保存地址及下一条指令的地址等6指令字长指令字长一条指令中包含二进制代码的位数取决于操作码的长度、操作数的地址的长度和操作数地址的个数指令的长度有固定的，也有不固定的。为了充分利用存储空间，指令的长度通常为存储器字长的整数倍。指令字长＝操作码的长度＋地址码的长度决定指令系统的规模决定寻址空间的大小7指令中地址码格式四地址指令指令完成的操作：（A1）OP（A2）—>A3

A4=下一条将要执行指令的地址直观但指令的长度太长目标：大的地址范围，短的地址码长度缩减地址码长度的措施：用PC指明后继指令地址OPA4A3A2A18指令中地址码格式三地址指令OPA3A2A1程序计数器PC（ProgramCounter）存放将要执行的指令地址指令完成的操作：（A1）OP（A2）—>A3

（PC）+1—>PC9指令中地址码格式二地址指令OPA2A1指令完成的操作：（A1）OP（A2）—>A1（或A2） （PC）+1—>PC保存结果的操作数称为目的操作数地址Ad，另一个操作数称为源操作数地址As。10指令中的地址码格式一地址指令格式OPA1需要两个操作数，但另一个操作数“隐含”于累加器Acc中累加器Acc既是源操作数，也是目标操作数

(Acc)OP(A1)→Acc，(PC)+1—>PC累加器（Accumulator）结构易造成性能瓶颈一般用在某些字长较短的微型机中（如早期的Z80、Intel8080等）只有一个操作数，比如求补，求反等操作。

OP(A1)→A1，(PC)+1—>PC11带有累加器的运算器结构ALRALMRMDD11ALUDA‘+1’∑ADDANDORXORMMGRLRLARODIBEFSBAC12ZilogZ80CPUA-8-bitaccumulatorF-flagbits13指令中地址码格式零地址指令OP这种指令有两种可能：指令不需要操作数，如停机指令(HALT)、空操作指令(NOP)等。所需的操作数是默认的，如默认在堆栈中。14地址码个数对存储空间占用、程序执行效率的影响地址码个数越少，指令本身占用的存储单元少，取指令时间短；但是，完成同样的功能，编程所用的指令条数就越多，程序执行的时间就越长，并且整体上所占用的存储空间也不一定小。15指令中操作码格式定长操作码，变长指令字操作码的长度固定，且集中放在指令字的一个字段中操作码长度n位与操作种类N种之间的关系：N≤2n指令的长度随操作数的个数而变化。操作码规整，有利于简化操作码译码器的设计但字段的位使用率不高在字长较长的计算机以及RISC上广泛使用，如IBM370机、VAX-1116指令中操作码格式变长操作码，定长指令字采用扩展操作码的方式，即操作码位数随地址码数量的减少而增加。有效利用指令字长在字长较短的微型机上广泛使用例某机器的指令长度是16位，包括4位基本操作码字段和3个4位地址码字段，其格式如下：试给出一种扩展操作码的方案。OP(4位)A3(4位)A2(4位)A1(4位)17D15D12D11D8D7D4D3D0OPA3A2A13地址指令0000~1110地址码3地址码2地址码12地址指令11110000~1110地址码2地址码11地址指令111111110000~11