计算机组成原理第五章
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计算机组成原理第五章. 知识点一:指令格式. 主讲教师:秦磊华. 问题引入. 计算机是如何通过指令格式向控制器传递 “ 程序控制 ” 的具体对象?指令又有哪些常见的格式?. 学习建议.  系统观: 指令格式与控制器结构密切相关 ,学习控制器时应联系指令格式的 相关内容;掌握指令和寻址方式的特点,并应用于程序设计优化。 构造观: 指令格式的设计 。. 1. 指令系统概述.  指令是实现计算机“程序控制”功能的载体,也是“存储程序”操作的对象之一 ;  以机器语言层次的指令系统为研究对象,指令是计算机硬件与软件的界面 ;

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计算机组成原理第五章

知识点一:指令格式

主讲教师:秦磊华


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问题引入

计算机是如何通过指令格式向控制器传递“程序控制”的具体对象?指令又有哪些常见的格式?

学习建议

系统观:指令格式与控制器结构密切相关,学习控制器时应联系指令格式的 相关内容;掌握指令和寻址方式的特点,并应用于程序设计优化。

构造观:指令格式的设计。


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1.指令系统概述

指令是实现计算机“程序控制”功能的载体,也是“存储程序”操作的对象之一 ;

以机器语言层次的指令系统为研究对象,指令是计算机硬件与软件的界面 ;

指令系统是一台计算机所支持的全部指令的集合;

指令系统是用户操作和使用计算机硬件的接口,硬件设计者要根据指令系统进行硬件的逻辑设计 ,软件设计者也要根据指令系统来设计计算机的系统软件。


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计算机系统层次结构中不同层次指令之间的对应关系


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操作码(OP)

地址码字段(Ad)

2. 指令格式

1)指令格式的一般形式

•操作码:表明指令的功能, LOP= log 2 n

ADD AX,08H

•地址码:协助表示操作数或操作数的地址。


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OP

Ad1

Ad2

Ad3

OP

Ad1

Ad2

OP

Ad1

OP

2)基于地址码字段数量的指令分析

根据指令中地址码字段的数量,进行如下分类:

Ad3  (Ad1) OP (Ad2)

Ad1  (Ad1) OP (Ad2)

A  (Ad1) OP (A)


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15

OP

9

-------

7

源寄存器

4

目标寄存器

3

0

3)指令格式举例

例1指令格式如下,试分析指令格式的特点.

•单字长二地址指令;

•OP为7位,可以表示128条指令;

•源操作数和目的操作数均为寄存器(16个);

•适合于算术运算和逻辑运算指令。


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3. 指令系统发展

1)复杂指令集计算机CISC

(Complex Instruction Set Computer)

指令系统复杂:指令数多、寻址方式多、指令格式多;

多数指令需多个时钟周期才能完成;

各种指令都可访问存储器;

采用微程序控制;

有专用寄存器;

难以用优化编译生成高效的目标代码程序。

典型代表:IBM大中型机,Intel 80286、80386 等。


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2)精减指令集计算机RISC

--Reduced Instruction Set Computer

选取使用频率最高的一些简单指令;

简化指令系统:长度固定、数量少、寻址方式少、格式少;

只有取数/存数指令访问存储器;

寄存器较多,如MIPS机有32个寄存器;

以流水方式工作,一个时钟执行一条指令;

采用阵列逻辑实现控制器;

典型代表:IBM PowerPC;MIPS系列机如R10000等。


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知识点一 回顾

深入理解指令系统的软/硬接口功能;

指令格式及每部分的功能;

基于地址格式的指令分类;

了解CISC、 RISC的特点。


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