【组成原理】指令系统

总结

指令格式

1.指令

指令字长和机器字长没有必然的联系。

操作码	地址码

零地址指令： 不需要操作数或者堆栈问题。
一地址指令： 自操作或者ACC。
二地址指令： a = a + b。
三地址指令： c = a + b。
四地址指令： c = a + b , next。
遇到的问题：
通用寄存器的个数： 查看寄存器有几个，Rn。
字长，字，字节，位的关系：
字和字节本身没有关系，根据计算机标准来走。例如：16位机器：机器字长 = 字= 16位；

名称	英文	解释
字	–	就是机器字长
字节	Byte	1Byte = 8 bit
位	bit	1Byte = 8 bit

 

2.定长操作码

最高位部分分配若干定长表示操作码。
 

3.扩展操作码

每层留一条作为扩展指令。
要求： 短不能和长前面的一致；每个操作码也不能一致；高频短，低频长。
 
 

指令寻址方式

1.指令寻址

顺序（PC + 1），跳跃（PC + x,下一节点依旧由PC给出）。
 

2.数据寻址

操作	有效地址	访存次数	细节问题
隐函寻址	程序给出	0	ACC不显出地址
立即寻址	访问即操作数	0	补码存放，定长最快
直接寻址	EA = A	1	访问即地址
间接寻址	EA = A	2	访问，访问，再访问
寄存器寻址	EA = R	0	访问即内容，变地址寻址最快
寄存器间接	EA = ( R )	1	寄存器存着地址，再访问主存
相对寻址	EA = (PC) + A	1	PC浮动变化，PC的值即是PC内的值
基质寻址	EA = (BR) + A	1	OS管理，A浮动
变址寻址	EA = (IX) + A	1	用户管理，IX浮动

补充遇到的问题：
堆栈寻址： 硬堆（寄存器），软堆（主存中画出一部分），SP可以自增，所以多为零地址指令。
PC的移动： PC执行完本句之后会自动变化（记得提前加），而变化量取决于按字/字节编址和一条指令所占单位这两个问题决定的。（区分指令字长和机器字长。）
先变址后间址： 变址后得到的那个数据随后间址得到最后的真实答案。
先间址后变址： 间址后的得到的那个地址（是地址，不是那个地址对应的真实数据）通过变址得到答案。

 

Complex & Reduced Instruction Set Computer

对比	CIRC(X86编程)	RISC(ARM编程)
指令系统	复杂，大	精简，简单
指令数目	>200	< 100
指令字长	不固定	固定
访存指令	不限制	Load/Store
指令执行时间	差距大	差距小
使用频度	大	小
寄存器数量	少	多
目标代码（相对于）	困难，低效	优化，高效
控制方式	微程序	组合逻辑
流水线	一定方式	实现，一个时钟周期