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指令系统

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定论

指令系统概述

  1. 指令集体系结构(ISA)规定的内容
    1. 指令格式
    2. 操作数类型
    3. 程序可执行寄存器编号
    4. 指令执行过程中的控制方式
  2. 指令的基本格式
    1. 由操作码字段和地址码字段组成
    2. 指令字长和机器字长没有固定关系
    3. 指令字长通常为字节的整数倍
    4. 不同地址数指令的定义以及拓展操作码指令的相关计算(即全部指令的操作码字段位数不固定)
  3. 指令的操作类型
    1. 数据传送
    2. 算术和逻辑运算
    3. 移位操作
    4. 转移操作
    5. 输入输出指令

指令的寻址方式

  1. 指令寻址
    1. 顺序寻址 - 程序计数器PC加上一条指令的长度自动形成下一条指令的地址
    2. 跳跃寻址 - 本条指令给出下条指令地址的计算方式,执行结果是修改PC值,下一条指令仍由PC给出
  2. 数据寻址(指令格式由操作码、寻址特征和形式地址A组成)
    1. 隐含寻址(如单地址指令格式隐含第二个操作数由累加器ACC实现)
    2. 立即(数)寻址 - 地址字段直接给出操作数本身、也叫立即数
    3. 直接寻址 - 形式地址A就是操作数真实地址EA
    4. 间接寻址 - 给出操作数有效地址所在主存单元的地址
    5. 寄存器寻址 - 地址字段给出寄存器编号不用访存速度快,但是造价更高
    6. 寄存器间接寻址 - 结合4和5,寄存器中存放的是数据地址的地址
    7. 相对寻址 - PC内容加上指令格式中的A形成操作数的有效地址,其中A可正可负,用补码表示
    8. 基址寻址 - 机制寄存器BR的值加上指令格式中的A形成操作数的有效地址
    9. 变址寻址 - 变址寄存器IX的值加上指令格式中的A形成操作数的有效地址
    10. 堆栈寻址
  3. 多字节数据在内存中的存储方式
    1. 大端存储 - 数据的高位字节放在内存的地地址
    2. 小端存储 - 与之相反

程序的机器级代码表示

待补充 ##

两种指令系统的区别

  1. 复杂指令系统CISC
    1. 指令庞杂
    2. 指令长度不固定
    3. 各种指令使用频度和时钟周期不同
    4. 多数采用微程序控制
  2. 精简指令系统RISC
    1. 指令简单
    2. 指令长度固定
    3. 采用指令流水线技术,大部分指令在一个时钟周期内完成
    4. 多数采用硬布线控制